陰極保護(hù)技術(shù)在埋地鋼質(zhì)管道中的應(yīng)用

1、陰極保護(hù)技術(shù)在埋地鋼質(zhì)管道中的應(yīng)用摘要：通過介紹陰極保護(hù)技術(shù)在3個工程中的實際應(yīng)用，分析了這一工藝在埋地鋼質(zhì)管道防腐中的重要作用，并且對陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)展了評價。關(guān)鍵詞：埋地鋼質(zhì)管道外加電流陰極保護(hù)犧牲陽極保護(hù)陰極保護(hù)在金屬防腐工藝中，是電化學(xué)保護(hù)方法的一種。它通過對被保護(hù)金屬體施加電流，從而使其電極電位負(fù)移，使金屬減弱由原子態(tài)自發(fā)變?yōu)殡x子態(tài)的趨勢，因此從根本上抑制了腐蝕的發(fā)生。由于這個過程必須在電解質(zhì)中進(jìn)展，因此埋地鋼管非常適宜采取陰極保護(hù)。假設(shè)陰極保護(hù)與管道本身的防腐層互相補(bǔ)充，從而在平安性和經(jīng)濟(jì)性方面到達(dá)完美組合，那么是目前公認(rèn)的最正確防腐方案。1寧波城市供水工程寧波城市供水工程是從奉

2、化市的肖鎮(zhèn)至寧波市江東區(qū)梅墟敷設(shè)一條1600的輸水鋼管，管線全長38k，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青二布三油形式。1.1外加電流陰極保護(hù)從肖鎮(zhèn)至北渡的17k以及北渡至江東梅墟的前4.2k管道，根本無地下金屬構(gòu)筑物，采用了外加電流陰極保護(hù)。肖鎮(zhèn)陰極保護(hù)站：設(shè)恒電位儀2臺(1用1備)，將30支YJBSir501200雙端接頭的含鉻高硅鑄鐵陽極在距管道100、沿管道垂直方向上一字形程度埋設(shè)。北渡陰極保護(hù)站：設(shè)恒電位儀3臺(2用1備)，向兩側(cè)供電。埋設(shè)兩組陽極(規(guī)格、數(shù)量同上)，每臺儀器對應(yīng)一組陽極。匯流點設(shè)在進(jìn)、出絕緣法蘭的外側(cè)。全程設(shè)有電位測試樁18個(1個/k)，電流測試樁2個和絕緣法蘭測試樁4個。管道

3、進(jìn)、出站設(shè)絕緣法蘭以進(jìn)展有效的電絕緣(絕緣電阻5)。由于絕緣法蘭兩側(cè)存在一定的電位差，會對另一側(cè)未通電保護(hù)的泵站內(nèi)管道產(chǎn)生陰極干擾、加速腐蝕，因此對站內(nèi)管道施行了犧牲陽極保護(hù)，即兩個泵站內(nèi)各埋設(shè)了兩組22kg/支的鎂陽極。此外，為了防止保護(hù)電流的流失，同時須做好絕緣處理，如架空管橋處的鋼管與支墩接觸處用橡膠墊片進(jìn)展絕緣、所有與管道連接的金屬件不允許接地等。1.2外加電流陰極保護(hù)的施行效果實際測定的保護(hù)參數(shù)見表1。表1保護(hù)參數(shù)測量值保護(hù)參數(shù)肖鎮(zhèn)泵站北渡泵站(進(jìn)水側(cè))北渡泵站(出水側(cè))土壤電阻率()51.3317.0817.9陽極接地電阻()0.80.420.34輸出電壓(V)6.227.063.

4、40輸出電流(A)7.217.503.96控制點電位(V)-1.251-1.125-1.053保護(hù)電位(V)-0.852-1.166-0.970-1.092-0.960-1.062結(jié)果說明：陽極地床接地電阻1，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。各測試樁中電位數(shù)據(jù)均到達(dá)-0.85V的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。匯流點最高控制電位為-1.251V時，說明管道全線到達(dá)了保護(hù)電位；儀器輸出電流、電壓都不大，說明該段管道防腐層做得好，絕緣法蘭絕緣效果好；陽極地床接地電阻小，使得陰極保護(hù)的日常維護(hù)費用低。1.3犧牲陽極保護(hù)北渡至江東梅墟段管道除去施行外加電流的4.2k外，其余17k因地下金屬構(gòu)筑物較多，且屢次與其他管道平行、穿插，故采用了犧牲

5、陽極保護(hù)，這是為了減輕與其他金屬構(gòu)筑物之間的互相干擾。犧牲陽極選用鎂陽極，1k設(shè)4組，每組由4支14kg的鎂陽極組成，其中3組直接焊在管道上，1組通過測試樁連接，以便進(jìn)展電參數(shù)測量，理解陽極使用壽命。1.4犧牲陽極保護(hù)的施行效果犧牲陽極保護(hù)的施行效果見表2。表2犧牲陽極保護(hù)的施行效果保護(hù)參數(shù)數(shù)值陽極開路電位(V)-1.598-1.697管道保護(hù)電位(V)-1.03-1.05管道自然電位(V)-0.573-0.741埋點土壤電阻率()10.3615.26陽極輸出電流(4支)(A)0.110.15結(jié)果說明：陽極開路電位符合要求。管道保護(hù)電位-0.85V，且比擬均勻。按陽極出電流計算陽極壽命20a。

6、2陜氣進(jìn)津管道工程表3外加電流陰極保護(hù)的施行效果保護(hù)參數(shù)數(shù)值管道沿線自然電位(V)-0.468-0.693絕緣接頭電阻(埋地安裝前)()100土壤電阻率(陽極地床處)()25.13陽極接地電阻()0.16輸出電壓(V)1.7輸出電流(A)1.2控制點電位(V)-1.250管道沿線保護(hù)電位(V)-1.029-1.456絕緣接頭外側(cè)電位(V)-0.710(永清非保護(hù)側(cè))-1.344(子牙河犧牲陽極側(cè))注以上數(shù)據(jù)均系相對于u/uS4參比電極測得。由表3可知：陽極接地電阻1，當(dāng)恒電位儀大功率狀態(tài)運行時能大量節(jié)約電能。管道沿線各測試樁內(nèi)測得的極化電位均到達(dá)了-0.85V的標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)效果良好。有的保護(hù)電位

7、小于控制點電位是因為在有套管的地方安裝了鎂帶陽極，而鎂陽極的電位為-1.8V左右，所以在相鄰近的管道上測得的電位較校兩個絕緣接頭的里外側(cè)有明顯的電位差，說明其絕緣有效。2.3犧牲陽極保護(hù)全部管線除外加電流的54k外，余下的10k管道全部采用了犧牲陽極保護(hù)，共埋設(shè)鋅陽極79支，其中22.2kg/支的陽極30支，14.8kg/支的陽極49支。鋅陽極以成組方式(45支為一組)埋設(shè)于管道旁，距管道垂直間隔 1.5，陽極周邊用填料包圍以減少接地電阻及促進(jìn)腐蝕產(chǎn)物的溶解。匯流點及中間點設(shè)測試樁12支，測試樁根本按照1支/k的原那么埋設(shè)，并附有1支長壽命參比電極。在管道穿越公路、鐵路等處設(shè)有套管的部位施行了

8、鎂帶陽極保護(hù)，以使套管內(nèi)受屏蔽的管道得到保護(hù)，鎂帶規(guī)格為199.5。施工時沿螺旋焊縫方向纏繞，使保護(hù)電流盡可能地均勻。2.4犧牲陽極保護(hù)的施行效果管道自然電位：-0.410-0.738V管道保護(hù)電位：-0.934-1.092V陽極輸出電流(每組)：15.623.4A陽極開路電位：-1.003-1.104V土壤電阻率：9.1913.56由此可知：保護(hù)電位到達(dá)了保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-0.85V，保護(hù)效果好。陽極開路電位符合要求。陽極可確保使用30a。3天津市外環(huán)線高壓管道工程工程位于天津市外環(huán)線的南半環(huán)，西起南開區(qū)華苑小區(qū)，東至東麗區(qū)麗津路的高中壓調(diào)壓站，全長21.7k。管材選用529螺旋縫埋弧焊接鋼管

9、。鋼管外防腐采用陰極保護(hù)與聚乙烯三層構(gòu)造的結(jié)合保護(hù)方式。3.1保護(hù)方案該工程全部采用犧牲陽極進(jìn)展保護(hù)。在管道穿越李港鐵路處有套管的地方還施行了套管陽極的施工，陽極采用塊狀鋅陽極，埋于套管與輸送管之間的下部空腔中。為保護(hù)絕緣接頭不被高壓擊穿，在絕緣接頭處還埋設(shè)了接地電池。根據(jù)現(xiàn)場土壤電阻率的不同，犧牲陽極采用鋅及鎂兩種合金材料，共埋設(shè)鋅合金陽極(25kg/支)121支，鎂合金陽極(14.5kg/支)31支。犧牲陽極單只分散式程度埋設(shè)于管道旁，距管道垂直間隔 0.3，埋深1，間距為150250，在施工難點處間距100。陽極周圍由60kg填料包圍，以減小接地電阻及促進(jìn)腐蝕產(chǎn)物的溶解，匯流點及中間點設(shè)

10、測試樁23支。3.2犧牲陽極保護(hù)的施行效果詳細(xì)測量結(jié)果見表4。表4保護(hù)參數(shù)測量值保護(hù)參數(shù)犧牲陽極種類鋅合金鎂合金管道自然電位(V)-0.495-0.698-0.512-0.700管道保護(hù)電位(V)-1.053-1.139-0.971-1.474陽極開路電位(V)-1.109-1.181-1.572-1.687陽極輸出電流(A)410830土壤電阻率()7.5413.8225.1232.66表4說明：保護(hù)電位到達(dá)了保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-0.85V，保護(hù)效果良好。陽極開路電位符合要求。絕緣接頭絕緣有效。陽極可確保使用50a。4經(jīng)濟(jì)效益及分析上述3個工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)情況見表5。表5陰極保護(hù)經(jīng)濟(jì)效果評價工程名稱總造價(萬元)陰極保護(hù)投資(萬元)保護(hù)面積(2)價格(元/2)寧波供水工程130001301800007.2陜氣進(jìn)津工程1100083856009.7外環(huán)線高壓管道60000563600015.6可以看出，陰極保護(hù)在工程總造價中的比例根本1%，其造價為10元/2左右。只要保證施工質(zhì)量，及時監(jiān)測，確保管道到達(dá)保護(hù)電位，就可確保管線在設(shè)計年限內(nèi)(2030a)不因