陳 沖

（大慶油田工程建設(shè)有限公司安裝公司第一工程部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

埋地管道所在的環(huán)境比較復(fù)雜，很容易被腐蝕，而在埋地管道涂敷防腐絕緣涂層后，應(yīng)及時(shí)展開電化學(xué)陰極保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的雙重保護(hù)，從而延長(zhǎng)埋地管道的使用期限，并提高其運(yùn)行效率。電化學(xué)陰極保護(hù)主要包括強(qiáng)制電流法和犧牲陽(yáng)極法，這兩種方法對(duì)于安裝、施工和管理方面都有著完全不一樣的要求，而且各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。因此，必須加強(qiáng)二者的施工和管理工作。

1 強(qiáng)制電流法的施工

1.1 儀器設(shè)備的選擇

恒電位儀屬于陰級(jí)保護(hù)的專用設(shè)備，主要是為了將220V或380V的交流電源通過(guò)降壓整流電路轉(zhuǎn)化為低壓直流，然后通過(guò)穩(wěn)壓和調(diào)節(jié)之后供給管道。當(dāng)前常見的有PS系列和KKG系列等，結(jié)合管道的實(shí)際需要將輸出電壓控制在20～50V，將輸出電流控制在10～100mA，將保護(hù)電位控制在0～-2V。

1.2 恒電位儀的安裝

首先把管道上的陰極匯流點(diǎn)，也就是通電點(diǎn)連接到恒電位儀的陰極端子，同時(shí)把埋設(shè)在管道旁邊的陽(yáng)極組連接到陽(yáng)極端子，把匯流點(diǎn)附近的參比電極連接到參比端子，這時(shí)候恒電位儀的外部接線就算成功了（如圖1所示）。恒電位儀的運(yùn)行始終在微型計(jì)算機(jī)的監(jiān)測(cè)中，所以應(yīng)把儀器輸入的模擬量通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)可以識(shí)別的數(shù)字量之后再進(jìn)行操作，最后再展開監(jiān)測(cè)。根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求，按時(shí)打印輸出電流、電壓和保護(hù)電位值，與此同時(shí)詳細(xì)觀察恒電位儀的運(yùn)行情況，包括故障發(fā)生的時(shí)間和停止輸送電流的時(shí)間，并做好記錄，最后打印出恒電位儀的運(yùn)行趨勢(shì)圖，確保恒電位儀保持自動(dòng)控制狀態(tài)。

圖1 強(qiáng)制電流法陰極保護(hù)連接原理示意圖

1.3 陽(yáng)極組的安裝

使用高硅鑄鐵制成陽(yáng)極，高硅鑄鐵的化學(xué)成有ω（Si）=14%～15%，ω（Mn）=0.5%～0.8%，ω（C）=0.8%～1.05%，剩下的含量是鐵。高硅鑄鐵的陽(yáng)極形狀呈圓棒形，通常選擇φ100mm×1500 mm，其技術(shù)特點(diǎn)包括允許電流密度（5～80A/m2）和消耗率[＜0.5 kg/(A·a)]。陽(yáng)極組的安裝示意圖如圖2所示。首先將高硅鑄鐵陽(yáng)極以垂直的方式進(jìn)行埋設(shè)，需要埋入到地下1.5m的深處，陽(yáng)極間的距離保持3.0m，選擇VV型電纜進(jìn)行連接，并連接到接線箱；其次通過(guò)架空電線連接到恒電位儀的輸入端子。最后將陽(yáng)極埋設(shè)在低洼潮濕的土壤中，并使其遠(yuǎn)離管道50m以上。

圖2 強(qiáng)制電流法陰極保護(hù)陽(yáng)極組安裝示意圖

1.4 陰極匯流點(diǎn)—通電點(diǎn)的安裝

陰極匯流點(diǎn)，也就是通電點(diǎn)需要用到氣焊。如圖3所示，首先通過(guò)氣焊把加強(qiáng)極焊接到管道上；其次把φ16mm銅管搪錫，把電纜銅線插進(jìn)后焊接牢固，同時(shí)把銅管焊在加強(qiáng)板上。最后通過(guò)管道的防腐涂層對(duì)銅管進(jìn)行封閉處理，電纜線通過(guò)埋地或者架空的方式連接到恒電位儀的輸入端。

圖3 陰極匯流點(diǎn)—通電點(diǎn)的焊接示意圖

2 強(qiáng)制電流法陰極保護(hù)的運(yùn)行管理

要想使整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，日常維護(hù)工作和管理必不可少，應(yīng)成立專門的管道防腐和陰極保護(hù)小組，實(shí)現(xiàn)“管線有人護(hù)、出漏有人補(bǔ)、儀器有人?！盵1]。具體來(lái)說(shuō)，在微型計(jì)算機(jī)的監(jiān)測(cè)下，明確恒電位儀的核心參數(shù)，每8h就要收集一次恒電位儀的輸出電壓、輸出電流和匯流點(diǎn)保護(hù)電位等三大主要參數(shù)，一旦發(fā)生電源故障、線路短路或中斷等情況，必須準(zhǔn)確記錄故障的發(fā)生時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。上述數(shù)據(jù)應(yīng)保存在RAM芯片中，每個(gè)月月底的時(shí)候制作整月報(bào)表并打印出來(lái)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)出整個(gè)月停電和設(shè)備故障的累積時(shí)間，從而使陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化管理，只需要在每個(gè)月底的時(shí)候打印報(bào)表即可。由于管道中每1km需要安裝一具測(cè)試樁，因此有必要根據(jù)規(guī)定要求每個(gè)月測(cè)量一次保護(hù)電壓值。由于陽(yáng)極組是埋設(shè)在地下的，它的接地電阻會(huì)受到季節(jié)變化的影響，所以需要每個(gè)月測(cè)量一次接地電阻，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，必須采取合理的應(yīng)急措施，從而確保整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

3 犧牲陽(yáng)極法的施工

3.1 陽(yáng)極的處理

在施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制施工材料的質(zhì)量和制造商的資質(zhì)，嚴(yán)禁不達(dá)標(biāo)的材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)[2]。在制造商檢查并認(rèn)證了陽(yáng)極的質(zhì)量之后，需要等待一段時(shí)間才能運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，在運(yùn)送過(guò)程中陽(yáng)極的外表面已經(jīng)被污染，因此，在安裝陽(yáng)極之前，必須先拋光其外表面的氧化皮和灰塵等污染物，然后使用乙醇擦拭干凈，最后保存到袋裝填料中。除此之外，在埋設(shè)陽(yáng)極過(guò)程中一定要避免摔、碰，使陽(yáng)極以舒展的狀態(tài)埋設(shè)到地下。

3.2 陽(yáng)極的安裝

根據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T 0019-97的具體要求，建議管道陰極保護(hù)電位為-850mV～-1200mV（CSE）[3]。陽(yáng)極需要埋設(shè)在管道的一側(cè)并要與管道保持2m的距離（詳見圖4），每組陽(yáng)極之間的距離也要保持在2m，通過(guò)VV型銅芯電纜進(jìn)行連接。電纜的規(guī)格應(yīng)為耐壓500V、線徑1×10mm2。每組有5支陽(yáng)極，并聯(lián)后把中間陽(yáng)極通過(guò)焊接的方式和管道陰極匯流點(diǎn)連接到一起（如圖4所示）。

圖4 犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)安裝示意圖

3.3 測(cè)試樁的安裝

為了監(jiān)測(cè)陽(yáng)極的運(yùn)行情況，每500m應(yīng)安裝一個(gè)測(cè)試樁，并使用電纜將保護(hù)電位和運(yùn)行電流等參數(shù)連接到地面的測(cè)試箱，同時(shí)將參比電極和檢查片安裝在測(cè)試樁下面。

4 犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)的管理

一方面，應(yīng)按時(shí)檢查陽(yáng)極的開路電位、管路的保護(hù)電位、陽(yáng)極組的輸出電流等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，必須采取合理的解決措施，該項(xiàng)檢查應(yīng)保證每個(gè)月進(jìn)行一次；另一方面，應(yīng)每年進(jìn)行一次全面檢查，主要測(cè)試單個(gè)陽(yáng)極的開路電勢(shì)、閉合電路電勢(shì)、輸出電流和接地電阻，通過(guò)對(duì)每個(gè)陽(yáng)極的判定，及時(shí)更換不達(dá)標(biāo)的陽(yáng)極。定期檢查和全面檢查的數(shù)據(jù)都應(yīng)做好詳細(xì)記錄并進(jìn)行整理歸檔，同時(shí)保存到本單位管道保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而保證埋地管道陰極保護(hù)管理的科學(xué)性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了保證埋地管道的正常運(yùn)行，陰極保護(hù)工作至關(guān)重要，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)制電流法、犧牲陽(yáng)極法的施工和管理，能夠有效提高陰極保護(hù)效果，從而保證了埋地管道的運(yùn)行效率和使用期限。