埋地復雜管網陰極保護方法選擇

摘要：對陰極保護方法進行優缺點比較，提出強制電流法最適合作為埋地管網陰極保護的方法，同時結合工程實例進行闡述，證明強制電流法陰極保護對埋地復雜管網防腐蝕的有效性。

關健詞：管網；區域性陰極保護；強制電流法；犧牲陽極法

在一些大型廠廠區，地下輸油、輸氣、輸水、熱力管道縱橫交錯，隨著地下管網投運時間的延長，涂層已趨于老化，再加上運輸和安裝過程中的涂層破損，因此地下管網的水、氣腐蝕泄漏問題已經成為各生產企業安全生產的重大隱患之一。在生產過程中泄露事故時有發生，導致管道設備非計劃檢修、更換，甚至影響到企業的生產運行，造成巨大的直接、間接損失。所以，對整個廠區埋地管線進行區域性陰極保護已被越來愈多的企業所重視。對運行管網采取防護措施，勢在必行。對地下管道實施陰極保護，是國內外公認的一項經濟和有效的防護措施，可節省挖溝堵漏、換管道、重作防腐層等的大筆費用，又能延長管道壽命20～25年，帶來巨大經濟效益和社會效益。陰極保護通過對受保護金屬設施進行陰極極化，使之變成一個大陰極，進而防止和減緩金屬的腐蝕。對于大型企業密集型管網的陰極保護，由于其復雜的地理環境和條件，陰極保護的實施仍具有許多技術難點。

1陰極保護方法

1.1犧牲陽極法

犧牲陽極法是選擇一種比被保護金屬更為活潑的金屬作為陽極，與被保護金屬連接，陽極在電解液（土壤或其他環境）中優先分解，釋放出電流供被保護金屬陰極極化，原理與電池類似。早在 1824 年英國的 Davy 第一個提出用鋅塊來保護船舶，以后逐步推廣到港灣設施，地下管道和化工機械設備等方面。犧牲陽極法具有電流分散能力好、不需要外加電源和專人管理、不會干擾臨近金屬設施、施工方便等優點，同時還可起到排流的作用。因此，目前在陰極保護中使用仍很廣泛。在某些場合（例如沒有外加電源），只能采用犧牲陽極法陰極保護。

1.2強制電流法

強制電流法又稱外加電流法。它是由外加的直流電源直接向被保護金屬構筑物施加陰極電流使其發生陰極極化。它由輔助電極、參比電極、直流電源和相關的連接電纜所組成。外加電流法具有輸出電流連續可調，保護范圍大，不受環境電阻率的限制，保護裝置壽命長以及工程越大越經濟等優點。

1.3兩種陰極保護法比較

犧牲陽極法和外加電流法各有其優缺點，見表1。在某些場合下，可能采用犧牲陽極法的優點多些，而在另外一些場合，則采用強制電流法可能更合適

2 陰極保護方式選擇

陰極保護方式有強制電流法和犧牲陽極法兩種，究竟選用哪種方式，選用時要以實施、安裝、維護經濟的原則把構筑物的腐蝕降低到最低限度。對于新裝置的陰極保護，為避免過量的設計浪費，需先了解構筑物或管道防護層絕緣電阻值、外防腐層種類、土壤電阻率值，再根據陰極保護需要的電量大小，決定采用哪種方式。

大型企業地下管網復雜，縱橫交錯，而且管道數量和規格相對較多，需保護管道的面積較大，所需要的保護電流也較大。基于犧牲陽極法和強制電流法各自的特點，以選用強制電流法為主，因廠區管網復雜，犧牲陽極法作為一個輔助補充。在對大型企業地下管網進行陰極保護設計時，將被保護廠區作為一個系統來考慮，進行區域性陰極保護是最理想最經濟的方案，效果也最好。但是整個廠區的金屬構筑物十分復雜，陰極保護手段和陽極的選址很難滿足眾多因素的需要，所以一般采用的方式是把廠區先分成若干個小區域，每個區域中的金屬構筑物綜合考慮以達到陰極保護效果。在小區域陰極保護基礎上，再從整個廠區的角度進行考慮，調整陰極保護設施的位置，以消除小區域間的相互影響，最終實現整個廠區的區域性陰極保護。

3 廠區地下管網陰極保護實例

重慶某化工廠地下管網材質主要有鋼質管道、鑄鐵管道，外防腐層為特加強級環氧煤瀝青，管道規格較多和長度不等，為了保證整個廠區地下管網的安全運行，對廠區實施全面區域性陰極保護，即在廠區內無論鋼管、鑄鐵管及接地網等地下金屬結構物進行整體電連接，均納入陰極保護范圍內，不采取任何絕緣措施。

本工程保護地下輸水管網規格、長度、管徑及保護面積見表2：

該管網保護電流密度為10ｍＡ/ｍ２，保護電流量為143157mA，根據該廠管網平面布置情況以及土壤地質情況，采用外加電流深井式陰極保護技術為主的陰極保護方案，在保護區域內打十四口陰極保護深井，每口井內設有3套預包裝貴金屬氧化物陽極體，每套陽極體內串接3支鈦鍍貴金屬氧化物陽極。根據現場施工情況設置陰極保護系統，每口陽極井設置一臺恒電位儀，規格型號為80V/80A的KT-1恒電位儀， 14 口井分成 2 個系統，每個系統配備 8 臺恒電位儀一個控制臺，通過控制臺構成一個整體，7 臺運行，1 臺作為備用。用來對廠區的管道施加外加電流陰極保護。同時在部分管道上安裝了24支的14KgKTMG-2 型鎂合金犧牲陽極，同時設置了24根測試樁。安裝調試后對保護電位進行了檢測，全部在-0.85V以下，說明整個廠區管道都處于被保護狀態，達到了免腐蝕的效果。

4 結論

對犧牲陽極法和強制電流法比較發現，犧牲陽極保護法適用于需要局部保護的場合。但由于其產生的有效電位差是有限的，只適用于需要較小電流的場合。而廠區管網所需保護電流較大，所以廠區地下管網的陰極保護應以強制電流為主，同時輔以少量犧牲陽極即可對管網達到保護的目的。

參考文獻

[1] 黃永昌.電化學保護技術及其應用[M].北京:高等教育出版社，1999．

[2] 貝克曼．陰極保護手冊[M].北京:化學工業出版社，2000.

[3] 許淳淳.化學工業的腐蝕與防護[M].北京:化學工業出版社，2001.