强制电流法最适合作为埋地管网阴极保护的方法

摘要:对阴极保护方法进行优缺点比较,提出强制电流法最适合作为埋地管网阴极保护的方法,同时结合工程实例进行阐述,证明强制电流法阴极保护对埋地复杂管网防腐蚀的有效性。

关健词:管网;区域性阴极保护;强制电流法;牺牲阳极法

在一些大型厂厂区,地下输油、输气、输水、热力管道纵横交错,随着地下管网投运时间的延长,涂层已趋于老化,再加上运输和安装过程中的涂层破损,因此地下管网的水、气腐蚀泄漏问题已经成为各生产企业安全生产的重大隐患之一。在生产过程中泄露事故时有发生,导致管道设备非计划检修、更换,甚至影响到企业的生产运行,造成巨大的直接、间接损失。所以,对整个厂区埋地管线进行区域性阴极保护已被越来愈多的企业所重视。对运行管网采取防护措施,势在必行。对地下管道实施阴极保护,是国内外公认的一项经济和有效的防护措施,可节省挖沟堵漏、换管道、重作防腐层等的大笔费用,又能延长管道寿命20~25年,带来巨大经济效益和社会效益。阴极保护通过对受保护金属设施进行阴极极化,使之变成一个大阴极,进而防止和减缓金属的腐蚀。对于大型企业密集型管网的阴极保护,由于其复杂的地理环境和条件,阴极保护的实施仍具有许多技术难点。

1阴极保护方法

1.1牺牲阳极法

牺牲阳极法是选择一种比被保护金属更为活泼的金属作为阳极,与被保护金属连接,阳极在电解液(土壤或其他环境)中优先分解,释放出电流供被保护金属阴极极化,原理与电池类似。早在1824 年英国的Davy 第一个提出用锌块来保护船舶,以后逐步推广到港湾设施,地下管道和化工机械设备等方面。牺牲阳极法具有电流分散能力好、不需要外加电源和专人管理、不会干扰临近金属设施、施工方便等优点,同时还可起到排流的作用。因此,目前在阴极保护中使用仍很广泛。在某些场合(例如没有外加电源),只能采用牺牲阳极法阴极保护。

1.2强制电流法

强制电流法又称外加电流法。它是由外加的直流电源直接向被保护金属构筑物施加阴极电流使其发生阴极极化。它由辅助电极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成。外加电流法具有输出电流连续可调,保护范围大,不受环境电阻率的限制,保护装置寿命长以及工程越大越经济等优点。

1.3两种阴极保护法比较

牺牲阳极法和外加电流法各有其优缺点,见表1。在某些场合下,可能采用牺牲阳极法的优点多些,而在另外一些场合,则采用强制电流法可能更合适

2 阴极保护方式选择

阴极保护方式有强制电流法和牺牲阳极法两种,究竟选用哪种方

式,选用时要以实施、安装、维护经济的原则把构筑物的腐蚀降低到最低限度。对于新装置的阴极保护,为避免过量的设计浪费,需先了解构筑物或管道防护层绝缘电阻值、外防腐层种类、土壤电阻率值,再根据阴极保护需要的电量大小,决定采用哪种方式。

大型企业地下管网复杂,纵横交错,而且管道数量和规格相对较多,需保护管道的面积较大,所需要的保护电流也较大。基于牺牲阳极法和强制电流法各自的特点,以选用强制电流法为主,因厂区管网复杂,牺牲阳极法作为一个辅助补充。在对大型企业地下管网进行阴极保护设计时,将被保护厂区作为一个系统来考虑,进行区域性阴极保护是最理想最经济的方案,效果也最好。但是整个厂区的金属构筑物十分复杂,阴极保护手段和阳极的选址很难满足众多因素的需要,所以一般采用的方式是把厂区先分成若干个小区域,每个区域中的金属构筑物综合考虑以达到阴极保护效果。在小区域阴极保护基础上,再从整个厂区的角度进行考虑,调整阴极保护设施的位置,以消除小区域间的相互影响,最终实现整个厂区的区域性阴极保护。

3 厂区地下管网阴极保护实例

重庆某化工厂地下管网材质主要有钢质管道、铸铁管道,外防腐层为特加强级环氧煤沥青,管道规格较多和长度不等,为了保证整个厂区地下管网的安全运行,对厂区实施全面区域性阴极保护,即在厂区内无论钢管、铸铁管及接地网等地下金属结构物进行整体电连接,均纳

入阴极保护范围内,不采取任何绝缘措施。

本工程保护地下输水管网规格、长度、管径及保护面积见表2: 该管网保护电流密度为10mA/m2,保护电流量为143157mA,根据该厂管网平面布置情况以及土壤地质情况,采用外加电流深井式阴极保护技术为主的阴极保护方案,在保护区域内打十四口阴极保护深井,每口井内设有3套预包装贵金属氧化物阳极体,每套阳极体内串接3支钛镀贵金属氧化物阳极。根据现场施工情况设置阴极保护系统,每口阳极井设置一台恒电位仪,规格型号为80V/80A的KT-1恒电位仪, 14 口井分成2 个系统,每个系统配备8 台恒电位仪一个控制台,通过控制台构成一个整体,7 台运行,1 台作为备用。用来对厂区的管道施加外加电流阴极保护。同时在部分管道上安装了24支的14KgKTMG-2 型镁合金牺牲阳极,同时设置了24根测试桩。安装调试后对保护电位进行了检测,全部在-0.85V以下,说明整个厂区管道都处于被保护状态,达到了免腐蚀的效果。

4 结论

对牺牲阳极法和强制电流法比较发现,牺牲阳极保护法适用于需要局部保护的场合。但由于其产生的有效电位差是有限的,只适用于需要较小电流的场合。而厂区管网所需保护电流较大,所以厂区地下管网的阴极保护应以强制电流为主,同时辅以少量牺牲阳极即可对管网达到保护的目的。

参考文献

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[2] 贝克曼.阴极保护手册[M].北京:化学工业出版社,2000.

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