陰極保護技術在接地網防腐中的應用

雷 鳴

大慶油田設計院

陰極保護技術在接地網防腐中的應用

雷 鳴

大慶油田設計院

在大慶油田變電所項目設計中，廣泛地采用熱鍍鋅鋼材作為接地網的材料，經過實際的調查研究發現，運行10年以上的變電所接地網已經出現了嚴重的腐蝕，甚至出現斷口。實踐證明，鍍鋅并不能徹底地解決接地鋼材的腐蝕問題。為了抑制接地網的腐蝕，在近幾年的設計中將陰極保護技術應用到了變電所接地網。由于陰極保護能有效地防止接地網的腐蝕，延長了接地極的使用壽命，提高了變電所的安全運行水平，也避免了因為接地網的腐蝕造成的二次投資。

腐蝕；接地網；陰極保護

近幾年隨著油田進入后期開發，很多變電所的運行壽命超過了10年，在電氣設備和房屋較為完好的情況下，變電所接地網卻出現了嚴重的腐蝕，危及設備安全運行和人身安全。

在大慶油田變電所項目設計中，廣泛地采用熱鍍鋅鋼材作為接地網的材料，經過實際的調查研究發現，運行10年以上的變電所接地網已經出現了嚴重的腐蝕，甚至出現斷口。實踐證明，鍍鋅并不能徹底地解決接地鋼材的腐蝕問題，因為變電所內設備運行時的泄漏電流造成了電解腐蝕，加快了腐蝕的速度。為了抑制接地網的腐蝕，在近幾年的設計中將陰極保護技術應用到了變電所接地網。

陰極保護的原理就是給接地鋼材補充大量的電子，使接地鋼材的表面永遠都處于電子過剩的狀態，金屬表面到達同一負電位，使金屬原子不易失去電子，也就不易被腐蝕。在陰極保護技術中可以采用犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護兩種方式。目前，二者的保護效果都很理想，但犧牲陽極法的缺點是受陽極壽命的約束，通常30年需要更換一次，而外加電流法一次性投資比較高，需要不間斷的外加電源，常年需要供電，同時也可能會對鄰近的地下金屬結構建筑產生影響。經調查研究發現，大慶油田內部變電所的使用壽命均不超過30年，故采用了犧牲陽極陰極保護法對接地網進行陰極保護。

采用鎂合金作為陰極保護中犧牲陽極的材料，把鎂合金陽極和角鋼接地極用電纜連接，使其處于同一土壤腐蝕環境中。鎂合金的電位相對于接地扁鋼來說更負，所以鎂合金在電化學過程中失去電子，而接地網中的接地鋼材卻不斷的得到電子，接地鋼材在土壤中不失去電子反而得到電子，這樣接地鋼材就不會被腐蝕了。值得注意的是，接地網不能和電位比其高的金屬相連，這樣接地網在整個系統中就會變成陽極被腐蝕掉。犧牲陽極除了有防蝕功能，又由于采用其低電阻的陽極，還可以起到進一步降低接地電阻的作用。此外，接地網進行電化學保護時，金屬表面上的鐵銹層通過一段時間陰極還原后生成的可溶性物質也能降低接地電阻。不僅如此，采用犧牲陽極保護后，因犧牲陽極電位比土壤電位負，更有利于工頻電流和雷電流的流散，能大大降低雜散電流腐蝕的危害。

應用在接地網中的陰極保護裝置主要包括鎂合金犧牲、陽極袋、參比電極及測試樁。陰極保護裝置安裝方法如下：袋裝陽極采用水平、平行于地網埋設，埋設深度與接地網同深。陽極坑表面要平整，不得有磚瓦石塊等物。將陽極電纜焊在地網的相應位置上，陽極埋在坑中，填上少量回填土，澆水將填料包浸透。電纜與地網的焊接要牢固，焊頭處應補涂防腐涂料。陽極電纜埋設前要留有一定余量，以防土壤沉降。參比電極安裝應盡量靠近接地網插入，靠近測量接地點，并與陽極有一定的距離，萬用表一端接接地網靠近陰極保護焊頭處，一端接參比電極。

在大慶油田采油一廠聚中十一變電所實施陰極保護后，在變電所內接地網中不同方位選了8個點進行了電位檢測。從檢測結果可以看出，7天后整個變電站接地系統的平均電位為-1.18 V，鎂合金的開路電位為-1.56 V，滿足了設計要求，接地網將由于不斷從陽極得到的電子而不再被腐蝕。

由于陰極保護能有效地防止接地網的腐蝕，延長了接地極的使用壽命，提高了變電所的安全運行水平，也避免了因為接地網的腐蝕造成的二次投資。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.026