雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律研究

鞠文金(中國石化銷售有限公司華南分公司深圳輸油管理處媽灣站， 廣東 深圳 518000)

雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律研究

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雜散電流是管道腐蝕的主要原因之一，陰極保護是常用的管道防腐技術，埋地碳鋼管道在運行過程中若是防腐涂層破損，從而暴露出金屬機體后，有很大的可能會受到雜散電流、陰極保護的共同作用。準確分析、充分認識雜散電流干擾和陰極保護作用下的碳鋼腐蝕規律，可以為碳鋼管道的防腐工作提供良好的理論依據。本篇論文中，筆者主要對雜散電流干擾和陰極保護作用下的碳鋼腐蝕規律進行了探討與分析，以供參考。

雜散電流干擾；陰極保護作用；碳鋼；腐蝕規律

碳鋼指的是碳的質量分數＜2.11%的鐵碳合金，是一種應用十分廣泛的金屬材料，在我國石油、天然氣管道中也有著較為普遍的應用。在雜散電流干擾、陰極保護作用的雙重影響下，碳鋼腐蝕規律具有一定的復雜性，現階段來說，關于雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律方面的研究報道，相對來說較少。面對這樣的情況，本文中，筆者主要探討了雜散電流干擾、陰極保護電位數值變化雙重作用下的碳鋼腐蝕規律，以期能夠彌補這方面的空白，望可以為加強碳鋼管道的防腐工作提供一定的幫助。

1 雜散電流和陰極保護

雜散電流指的是，在非規定通路中流通的部分電流，通常情況下來源于高壓輸電線路、變電站、電氣化鐵路以及電焊與其他陰極保護系統[1]。雜散電流在從碳鋼管道流到電力設備的過程中，流出處的碳鋼管道帶正電，從而成為了腐蝕陽極區，通常為電化學腐蝕，從而使防腐涂層中的鐵原子丟失電子，變成了鐵離子。一般情況下，為了預防金屬管道的腐蝕，除了采用涂抹防腐涂層的措施之外，還會應用陰極保護技術。陰極保護技術的原理是，在被保護金屬表面施加外加電流，從而將被保護金屬變成陰極，抑制因腐蝕而出現的電子遷移現象，從而達到減緩腐蝕速率、甚至避免腐蝕的目的。埋地碳鋼管道在運行過程中若是防腐涂層破損，從而暴露出金屬機體后，有很大的可能會受到雜散電流、陰極保護的共同作用。

2 雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律研究

就現階段來說，關于雜散電流和陰極保護的雙重影響下碳鋼腐蝕規律方面的研究報道相對較少。相關研究報道之中[2]，將幾塊25厘米×2.6厘米涂有防腐涂層、涂層破損的碳鋼管當作試樣，運用先進的交流阻抗技術，監測陰極保護電位不同、雜散電流大小不同的狀況下，碳鋼管試樣的腐蝕行為。

在此基礎上，筆者的實驗中，對涂層破損的碳鋼管試樣進行的陰極保護，電位為-850毫安，在此基礎上，施加不同大小的雜散電流，從而得到了不同雜散電流基礎上隨著時間改變的阻抗譜圖。通過對阻抗譜結果進行分析，筆者發現，在時間逐漸延長的過程中，整體上來說阻抗變化趨勢依然逐漸增大，容抗弧半徑、低頻阻抗大小也介于單一施加陰極保護、單一施加雜散電流2種情況之前。這一結果說明，雜散電流存在的情況下，陰極保護也會給碳鋼管道產生一定的保護作用。同時，實驗發現，當雜散電流是200毫安的時候，單一施加雜散電流、同時施加雜散電流與陰極保護的圖譜表現非常相似，這一結果說明，在雜散電流是200毫安的前提下，電位為-850毫安的陰極保護對碳鋼管道的保護效果并不十分理想。將陰極保護電位改變為-1000毫安，同時施加大小不同的雜散電流，結果發現，與陰極保護電位為-850毫安、同時施加雜散電流的情況相比，陰極保護電位為-1000毫安、同時施加雜散電流的情況下，阻抗幅值增加幅度稍高一些，除此之外，當雜散電流是200毫安的時候，電位為-1000毫安的陰極保護仍可以對碳鋼管道產生較為理想的保護效果。

通過監測陰極保護電位不同、雜散電流大小不同的狀況下，碳鋼管試樣的腐蝕行為，通過對阻抗譜結果進行分析，從而得到了雜散電流數值變化、陰極保護電位變化下碳鋼的腐蝕規律。具體如下：首先，不管是雜散電流單一存在，還是雜散電流、陰極保護共存，均有一個結果，那就是雜散電流的數值越大，那么腐蝕產物對碳鋼管道基體所產生的保護作用越小，與此相對應的是極化電阻越小、碳鋼管道的腐蝕程度越重；其次，一定電位范圍之中，不管是陰極保護單一存在，還是雜散電流、陰極保護共存，均有一個結果，那就是陰極保護電位越小，那么其對碳鋼管道的保護效果也就越好。與此同時，在沒有雜散電流的情況下，陰極保護對碳鋼管道產生著良好的保護效果[3]。

3 結語

綜上所述，隨著市場經濟的迅速發展，石油、天然氣等能源型資源在我國的應用范圍越來越大，因此，必須確保石油、天然氣管網的安全運行。碳鋼管道在石油、天然氣管網系統中占據著十分重要的地位，有效預防碳鋼管道腐蝕，有利于保障石油、天然氣管網的長期、穩定、安全運行。雜散電流是碳鋼管道腐蝕的主要原因之一，陰極保護是碳鋼管道的常用防腐技術，雜散電流干擾、陰極保護作用均會對碳鋼管道的腐蝕行為產生一定的影響，基于這樣的原因，加強對雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律的研究，具有十分重要的意義。

[1]祝酈偉,楊丙坤,劉敏,胡家秀,錢洲亥.Q235扁鋼接地材料雜散電流腐蝕行為研究[J].河北大學學報(自然科學版),2016，(05):494-500.

[2]查鑫堂,張建文,陳勝利,趙景茂,姜瑞景.雜散電流干擾和陰極保護作用下碳鋼腐蝕規律研究[J].表面技術,2015，(12):12-18+26+8.

[3]汪川,曹公旺,潘辰,王振堯,劉淼然.碳鋼、耐候鋼在3種典型大氣環境中的腐蝕規律研究[J].中國腐蝕與防護學報,2016，(01):39-46.

鞠文金(1970- )，男，廣東人 助理工程師 本科 主要從事輸油管道運行管理工作。