淺議陰極保護之柔性陽極應用

1、淺議陰極保護之柔性陽極應用【摘要】柔性陽極可有效應用于覆蓋層老化的舊管 道、錯綜復雜的管網和儲罐罐底板外壁的陰極保護中；長 距離、小間距平行的管道、高電阻率環(huán)境等。以其輔助陽極 材料的特點具有良好的電化學性能、輸出電流和保護電位分 布均勻、耐電流沖擊能力強、壽命長、可靠性高、耐防腐蝕 安裝方便等優(yōu)點?！娟P鍵詞】柔性陽極陰極保護高電阻輸出電流保護 電位腐蝕柔性陽極亦稱纜形陽極，早期主要解決覆蓋層老化的老 齡管道的陰極保護問題，目前廣泛應用于新建和已建管道及 儲罐的陰極保護中。柔性陽極中輔助陽極材料主要有導電塑 料、mmo/ti （混合金屬氧化物）和鉗鋸合金三種。其中， 采用導電塑料為輔助陽極的柔

2、性陽極具有安裝方便，配套技 術完善，價格合理的特點，使用最為廣泛。1實地應用結合四川山區(qū)的地理地貌在普光氣田，p304p202集氣 管段，采用mmo/ti柔性陽極作為陰極保護系統(tǒng)的輔助陽極。 普光主體地面集輸工程2號3號線連通線管道起于p304站 場，止于p202站場，管線自p304集氣站出站后，沿著半山 破敷設至p202集氣站，管道全長約2. 8km,海拔高程在360 490m之間，樁號pl23-01pl23-26,地貌屬丘陵及丘陵間 沖溝谷地地貌，地層表層為第四紀風化巖殘積土，呈粉質粘 土狀，部分含較多破碎基巖塊，部分地段基巖直接出露，為 強中等風化粉砂質泥巖，局部為砂巖。地下水水位較深，

3、 在勘探深度范圍內未見。該段由于沖溝發(fā)育，部分呈“v” 型，故布設跨越1處，穿越位置與名稱分別為：樁號pl23-16 pl23-18為沖溝跨越。穿越處詳細巖土工程參數詳見跨越巖 土工程勘察報告。沿管道全線同溝敷設柔性陽極，有效避免 管道周圍地下金屬構筑物的影響，確保陰極保護電流的均 勻。分別在p304集氣站出站處、管道跨越處采用陽極電纜 將各段間柔性陽極進行連接，柔性陽極與陽極電纜采用專用 柔性陽極接線盒連接，桁架跨越處的陽極電纜采用鋼套管進 行保護，絕緣電纜相鏈接.柔性陽極的連接包括柔性陽極與 柔性陽極的連接與防腐、柔性陽極與陽極電纜的連接與防 腐，主要連接方式為i型連接、t型連接，柔性陽極

4、兩端需 采用熱收縮帶或絕緣膠帶密封?，F(xiàn)對其技術特點和應用情況 總結出以下幾點供同道參考。2柔性陽極的發(fā)展陽極從20世紀80年代問世后，迅速得到認可并全面推 廣，在1990年美國第40屆管道腐蝕會議上，就有多家公 司計劃用柔性陽極解決傳統(tǒng)方法保護不方便。目前，柔性陽 極已在美國、歐洲、俄羅斯、印度及伊朗等國家，以及我國 石油、石化及電力等行業(yè)全面推廣應用，并納人世界各權威 防腐行業(yè)標準中。3設計計算調試及驗收3. 1保護電流的確定根據保護管道的防腐層狀況，選擇保護電流密度，用保 護面積乘以電流密度得到；對于舊防腐層，通過饋電試驗實 現(xiàn)不了時，保護電流密度可取13 m a/m。3.2陽極長度的確定

5、陽極長度是指從匯流點算起的陽極最大長度。根據工程經驗，對舊管道和覆蓋層破損嚴重的管道敷設，建議陽極敷 設長度與管道等長；對于新建管道，可以采取間斷敷設，既 節(jié)省了投資也能達到良好的保護作用。3.3回路總電阻的確定保證整個長度上提供電流分布并保證分布均勻，回路長 度的最大值可以通過匯流點開始算起就可以得到陽極的最 大長度。以后的電流饋電點可以根據回路長度的最大值來 算。3.4選取配件，以接線的方式作為依據柔性陽極最佳的填充材料是焦炭粉，要選擇含碳量大于 百分之八十五，顆粒度小于3mm的最為合適。3. 5陰極保護調試前應對管道自然電位、土壤電阻率進 行測試，并做好記錄，做為竣工資料提交給建設單位3

6、.6陰極保護設備和以太網投運后，應對測試樁數據采 集及傳輸等功能進行檢查。并對遠程檢測系統(tǒng)的測試數據與 人工測試數據進行核對3.7陰極保護系統(tǒng)投運后，應對管線保護電位進行測 量，應符合gb/t 21448中的相關要求（1）管道陰極保護電位（即管/地界面極化電位）應為 -850mv （相對于銅/飽和硫酸銅參比電極，消除ir降后）或 更負。（2）陰極保護狀態(tài)下管道的極限保護電位不能比 -1200mv （相對于銅/飽和硫酸銅參比電極，消除ir降后） 更負。（3）在厭氧菌或srb及其他有害菌土壤環(huán)境中，管道 陰極保護電位應為-950mv （相對于銅/飽和硫酸銅參比電極, 消除ir降后）或更負。（4）在

7、土壤電阻率100q m至1000q m環(huán)境中的管 道，陰極保護電位宜負于-750mv （相對于銅/飽和硫酸銅參 比電極，消除ir降后）；在土壤電阻率大于1000q環(huán)境 中的管道，陰極保護電位宜負于-650mv （相對于銅/飽和硫 酸銅參比電極，消除ir降后）。4安裝技術4.1測試電纜的敷設（1）測試電纜的敷設應符合gb 50217的規(guī)定；柔性 陽極應與管道同溝敷設，安裝在管溝底部實現(xiàn)不了時，保護 電流密度可取13 m ao(2) 測試電纜采用鋁熱焊與管道連接。焊接前應將管 子絕緣層除去，邊緣切成坡口形，坡角(5)焊接位置不應在彎頭上或管道焊縫兩側200mm范圍內。5應用的領域可以概括(1) 長

8、輸管線或集輸管線的局部管段涂層嚴重劣化， 在該段要求較大的保護電流才能達到正常的陰極保護電位， 井要求防止對鄰近的管段或鄰近通電點的局部管線產生“過保護”即涂層剝離);因此對涂層嚴重劣化的局部管 段采取柔性陽極的陰極保護是一項可行的方案，既可以達到 要求的正常保護又可以避免對涂層由于"過保護造成的陰 極剝離”；同時對于面臨大修的老管線，采用柔性陽極的陰 極保護是延長管線運行壽命的有效措施。(2) 油罐罐底的陰極保護一直較難達到要求.原因是油 罐所在的區(qū)域一般是高電阻率的地帶.而且受氣候變化的影 響，該地帶的土壤電阻率經常發(fā)生變化，采取普通強制電流 集中式陽極的陰極保護，雖然可以通過調

9、整輸出電壓暫時得 到所需的保護電位但易產生“過保護”的危臉，而且容易 造成電流分布的不均勻，罐底有些地方經?！扒繁Ｗo”；采 取犧牲陽極的陰極保護雖然不會造成"過保護”，但'欠 保護”現(xiàn)象十分明顯，而且由于犧牲陽極的壽命較短，更換 犧牲陽極往往是十分困難的，故采用普通強制電流集中陽極 與犧牲陽極的陰極保護都是不可行的；而采用柔性陽極的 陰極保護，對罐底既可以達到要求的保護水準，又可以長期 有效地安全工作。(3) 在沙漠、山區(qū)新建管線(或現(xiàn)有管線)陰極保護 一直是難題，在沙漠、山區(qū)環(huán)境下土壤的高電阻率嚴重阻礙了陽極的電流輸出，巨大的“ir ” 降造成被保護管線達不到正常的保護電位

10、，加大電壓雖 然可使局部區(qū)域的保護電位得到提高，但對鄰近通電點區(qū) 域易“過保護”，對管線涂層十分有害。因此在管道沿線 埋設柔性陽極，既可以提供均勻的保護電流達到要求的保 護電位，又可以避免'過保護”。(4) 對于站場或管線集中區(qū)域預防雜散電流干擾腐蝕 也是腐蝕保護工作經常遇到的，而采用柔性陽極的陰極保護既可以避免產生干擾電流叉 可以有效地防止外來干擾電流的腐蝕，達到陰極保護要求。(5) 柔性陽極的陰極保護對于多條平行管線的保護 具有很大的經濟效益；將柔性陽極的陰極保護與集中陽極陰 極保護聯(lián)合采用，既可解決局部管段像護達不到要求的難 題，又可以有效地杜絕過保護”現(xiàn)象。6總結由于mmo柔性陽極的技術特點，其在儲罐底板外表面、 埋地密集管網和特殊管段的陰極保護方面，表現(xiàn)出了巨大的 技術優(yōu)勢。因此，有效地推動其在我國的應用；對于促進陰 極保護技術的發(fā)展，發(fā)揮其有效的腐蝕防護作用，有著較大 的現(xiàn)實意義。參考文獻1 戴家齊管道跨越結構的分類及選型j.油氣儲 運，1999 (05)2 胡士信管道陰極保護技術現(xiàn)狀與展望j.腐蝕與 防護，2004 (03)3 徐乃欣，邱楓，張承典陰極保護系統(tǒng)中電位分布 的數值計算j.腐蝕與防護.1995 (06)4 龍學淵埋地管線陰極保護站輸出參數調整研究 d.西南石油大學，2007