王虎成 范博 孔全良 孫劍青

摘要：成品油管道的安全運行不僅關(guān)系到企業(yè)的自身發(fā)展，同時也關(guān)系到國家能源供應(yīng)的安全。成品油管道的陰極保護是保障管道完整性和安全運行的重要手段。本文主要對現(xiàn)階段成品油管道常用的陰極保護方法進行了分析，展望了成品油管道陰極保護技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，供同行業(yè)工作者參考。

關(guān)鍵詞：成品油;管道;陰極保護;發(fā)展趨勢

陰極保護技術(shù)屬于一種電化學保護技術(shù)，主要是在被腐蝕的金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流，使金屬結(jié)構(gòu)物整體處于電子過剩的狀態(tài)，從而起到對金屬結(jié)構(gòu)物的保護作用。對成品油管道采用陰極保護能夠有效減緩金屬腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。成品油管道外腐蝕控制系統(tǒng)主要由防腐層和陰極保護系統(tǒng)組成，其中，防腐層是控制管道腐蝕的第一道防線，然而管道在建設(shè)施工及運行過程中，防腐層不可避免地會因機械碰撞或土壤應(yīng)力出現(xiàn)漏點，導(dǎo)致管體與腐蝕性環(huán)境接觸而受到腐蝕威脅。陰極保護系統(tǒng)則為這些漏點處管體提供附加保護，防止管道發(fā)生腐蝕，是管道腐蝕控制的第二道防線。陰極保護技術(shù)通過向管道表面提供陰極電流，使電位發(fā)生負向極化，從而控制管道表面腐蝕。

1陰極保護技術(shù)常用方法

1.1 犧牲陽極法

該方法的作用機理是將電位較低的金屬或者合金共同放置于同一個溶液中，由于其比需要保護的金屬或者合金的電位更低，所以在溶液中，比需要保護的金屬更快的發(fā)生溶解，釋放出電流，從而保護了需要被保護的金屬，防止被腐蝕。優(yōu)點：不需要外部電源;對附近金屬構(gòu)筑物干擾較小;管理維護工作量小;工程費用與保護長度成正比;保護電流分布均勻，利用率高。缺點：高電阻率環(huán)境下不宜使用;保護電流不可調(diào);對管道防腐覆蓋層質(zhì)量要求較高;消耗有色金屬，需要定期進行更換;雜散電流干擾大時不能使用;在特殊環(huán)境下，可能會出現(xiàn)極性逆轉(zhuǎn)情況。

1.2.強制電流法

強制電流法主要是從外部加入電流，這樣就可以使需要被保護的金屬陰極化，達到和陽極保護法相同的保護措施。強制電流法需要的基礎(chǔ)構(gòu)件主要包括穩(wěn)定的直流電源、連接電源的輔助陽極和連接所需要的電纜線，輔助陽極的作用就是要把外接的電流通入到系統(tǒng)中，使陽極工作時處在電解狀態(tài)下。一般情況下，按照陽極的溶解性能劃分，輔助陽極可以分為不溶性陽極、可溶性陽極和微溶性陽極三類。強制電流法一般不受土壤電阻率的影響，主要受是否具有可靠穩(wěn)定電源的影響，一般應(yīng)用于大口徑管道或長距離油氣管道。優(yōu)點：可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電流，可提供較大的保護電流密度;不受環(huán)境電阻率限制;工程越大越經(jīng)濟;對管道防腐覆蓋層質(zhì)量要求相對較低;保護裝置壽命長。缺點：需要可靠的外部電源;對臨近金屬構(gòu)筑物干擾大;日常維護管理費用高，需設(shè)置陰極保護站;在需要較小電流時，無法使裝置的投資費用減至最低;可導(dǎo)致過保護，引發(fā)防腐層的破壞甚至是管材的氫脆。

1.3排流保護法

排流保護法的機理是在有其他干擾電流存在的情況下，利用排除方法，對需要保護的構(gòu)件進行保護作用的一樣方法。排流保護法主要有三種保護措施：（1）直接排流。該方法需要外接電源，在穩(wěn)定的情況下，該穩(wěn)定電流可以保護金屬或合金，排除其他干擾電流。但此方法需要謹慎使用，如果使用不當，就會造成

更大的干擾，甚至是危險。（2）極性排流。由于二極管具有單向通過性的作用，只可以通過一方電流，在有正負干擾電流存在的情況下，就需要插入二極管，這樣就可以保證電流通過一個方向，從而保護金屬體。（3）強制排流。上述二種方法只能在排流時才能對保護體起到保護作用，如果不是排流期間，就無法起到保護作用。這樣就需要強制排流的方法，利用恒定的整流器產(chǎn)生電流，從而達到需要保護的作用。

2陰極保護技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 陰極保護準則研究

陰極保護準則是陰極保護技術(shù)的基礎(chǔ)，對于陰極保護設(shè)計及運行起著指導(dǎo)性作用。由于現(xiàn)有準則不能完全滿足成品油管道生產(chǎn)運行的需要，因此，應(yīng)開展相關(guān)基礎(chǔ)研究，建立完善的陰極保護準則。首先，根據(jù)我國成品油管道的特點，通過理論計算及實驗研究，建立高溫運行管道陰極保護準則，指導(dǎo)高溫段管道陰極保護設(shè)計與運行。其次，隨著管道所受直流干擾越來越嚴重，可以通過實驗研究或引進國外先進標準的方法，建立動態(tài)直流干擾下管道的陰極保護準則，指導(dǎo)直流干擾情況下管道的運行。另外，隨著管道所受交流干擾越來越普遍，對管道交流干擾腐蝕機理開展基礎(chǔ)科學研究，建立交流干擾下管道的陰極保護準則，以保障油氣管道在長期交流干擾下安全有效運行。

2.2 陰極保護數(shù)值模擬技術(shù)

根據(jù)目前成品油管道陰極保護計算的情況來看，數(shù)據(jù)模擬技術(shù)在該領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，在未來勢必會推動陰極保護工作實現(xiàn)數(shù)據(jù)模擬化。通過采用數(shù)據(jù)模擬技術(shù)，能夠有效提高成品油管道陰極保護數(shù)值的精準度，提高模擬數(shù)據(jù)的仿真性，進一步完善油氣管道極化曲線數(shù)據(jù)庫，能夠為油氣管道的保護工作帶來可靠的參考依據(jù)。同時，數(shù)據(jù)模擬技術(shù)表現(xiàn)出了更加廣闊的發(fā)展空間，有助于對成品油管道陰極保護工作進行合理的規(guī)劃和設(shè)計。技術(shù)人員能夠采用這項技術(shù)有效設(shè)置陰極保護電位的分布情況，解決測量中存在的問題，更好的對成品油管道進行保護。

2.3 提升陰極保護與防腐層兩者的兼容性

防腐層與陰極保護系統(tǒng)共同組成管道腐蝕控制系統(tǒng)，兩者相互影響。陰極保護系統(tǒng)為防腐層漏點處管道提供保護。宏觀上，防腐層電阻率會影響陰極保護電流密度;微觀上，陰極保護電流密度決定了陰極保護系統(tǒng)的保護能力。防腐層電阻率與陰極保護電流密度成反比，陰極保護電流密度與其保護能力成正比。因此，防腐層電阻率會影響到陰極保護系統(tǒng)的保護能力。所以，需要考慮防腐層物理性能對陰極保護系統(tǒng)輸出電流的影響，即防腐層與陰極保護的兼容性。

3結(jié)束語

綜上所述，陰極保護作為一種非常重要的管道防腐技術(shù)，在管道腐蝕控制方面發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著成品油管道事業(yè)的飛速發(fā)展，管道面臨的腐蝕風險不斷增加，相關(guān)企業(yè)需要加強陰極保護技術(shù)的相關(guān)研究，不斷提高成品油管道陰極保護技術(shù)水平，保障成品油管道安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻

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作者簡介：王虎成（1988-），男，甘肅定西人，油氣管道保護高級工，從事管道保護管理工作。