阴极保护的应用_许俊民

第29卷第2期2007年4月

甘 肃 冶 金

GANS U M ETALLURGY

V o.l29 N o.2

A pr.,2007

文章编号:1672-4461(2007)02-0068-02

阴极保护的应用

许俊民

(中国铝业山西分公司晋正监理公司,山西 河津 043304)

摘 要:文章简要介绍了阴极保护的原理,对技术要点和施工方法进行了说明。

关键词:埋地管线;阴极保护;阳极牺牲;腐蚀

中图分类号:TG174.41 文献标识码:A

Applicati on on Cathode Protection

XU Jun-m in

(Shanxi B ranch of Ch i na A l um i um Co.Ltd.,H eji n043304,C h i na)

Abstrac t:Th is paper briefly introduces t he worki ng pri nc i p i e of cathode protec tion,exp i a i ns t he essential of techn i que and constructed m ethod.

K ey word s:unde rground me tallic pipe;cathode protection;sacr ifi ced antica t hode;caute rization

1 前言

在氧化铝工业生产中,有着庞大的循环水、燃气和热力等地埋管道,对氧化铝生产有着重要的作用。这些管道埋设于地下,长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀而经常发生腐蚀泄漏事故,常常导致管道设备非计划性检修、更换和停产,造成了巨大的直接和间接的经济损失。因此地埋管道的腐蚀与保护越来越引起人们的重视。

2 埋地管线腐蚀原理

埋地管线的腐蚀原因主要有:土壤腐蚀、大气腐蚀和生物腐蚀3种。目前氧化铝行业埋地管道防护的主要措施是管道表面涂层防腐。表面涂层主要有:石油沥青玻璃布、厚浆型环氧煤沥青玻璃布、聚乙烯粘胶带、ST I C重型防腐涂料等。但是防腐层在生产、运输、施工中无法保证不受到任何损坏。另外,不可能将管道与腐蚀环境、介质完全隔离。而且用于防腐绝缘层的各种材料,都不同程度地具备吸水和透气性,埋地后在土壤溶液作用下,管道防护层由于埋地时间长久而出现老化、发脆、剥离、脱落。如发生泄漏将造成不可估量的损失。因此,单纯地对埋地钢管采用防腐涂层的防护办法不能有效解决地埋管道腐蚀问题。采用管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防蚀措施。通过对牺牲阳极进行定期的检查,并根据实际情况进行更换或调整,联合保护对氧化铝地埋管线会取得很好的效果。

3 埋地管道的阴极保护方法

埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区,并在阳极区发生局部腐蚀。阴极保护是指将被保护金属(如煤气管道)进行阴极极化,使电位负移到金属表面阳极的平衡电位,消除其化学不均匀性所引起的腐蚀电池,使金属免遭环境介质(如土壤)的腐蚀。即用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道、设备的腐蚀。从而达到延长被保护管道的使用寿命,提高其安全性和经济性的目的。使用阴极保护时,被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层,以降低阴极保护的费用。阴极保护技术根据保护电流的供给方式,可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有:无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等,因此特别适合于区域范围较小的埋地钢管腐蚀。强制电流法则有:保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点,故适合用于长输管线的防腐。如应用于

厂区范围内时,则由于其会产生干扰电流而影响其它管线及建筑物,且还需要征地或占用建筑物,在实施时会带来较大的困难。因此,氧化铝厂管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。当条件许可时,也可采用强制电流保护法。

4 牺牲阳极选用及布点的技术要求

⑴采用牺牲阳极法时,选用阳极的保护效果应符合以下要求:

①对地电位应达到-0.85V或更负;②通电时,阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300mV;③当土壤或水中含有硫酸盐还原菌,且硫酸根含量大于0.5%时,通电后,对地电位应达到-0.95V或更负。

⑵牺牲阳极在埋设时,与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m,也不宜大于7m,埋设深度不宜小于1m,且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。在阳极与保护管道之间,严禁设置其它金属构筑物。

⑶牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合下列要求:

①检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线;②宜每5组牺牲阳极或至少1km设置1个检测桩;③检测桩应设置在牺牲阳极附近,且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点;④宜在每个检测桩附近设置1个检测头;⑤设置检查桩和检测头的目的:检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位,检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态而设置。

5 牺牲阳极的施工要求

⑴阳极的埋设:按比例配制、调匀好填料,装入 300mm 1000mm的棉或麻布袋中,将经过用铁砂纸打光及表面清洁处理的阳极及时插人填料中心位置并压实;包外用铁线缠绕绑实平卧或竖直埋设在管道侧边的2~3m处,埋深应与管道埋深相同,并要在冰冻线以下,用细原土掺盐分层浇水湿润后回填混凝土。

⑵所有的电缆与阳极、铜鼻子、管道、加强板的连接采用锡焊(分线盒内的连接除外),焊接前都要剥去防腐绝缘层,清洁、打光焊接处;在焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理;电缆加PVC 保护套管松缓自然埋设,埋深与管道埋深相同。

⑶在防护罩内的电缆要有0.8m的冗余长度(电缆冗余部分不加PVC保护套管),以便将分线盒提出地面检测参数;分线盒的两个出入线孔用浸过沥青的麻丝填实,再用沥青填平做防水处理。

⑷连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区分开,以便辩认检测。

⑸分线盒在施工安装、检测完毕后,分线盒盖子须拧紧防水。

⑹阳极的埋设点必须做永久性标志,永久性标志可以包括周围建筑物。

6 结语

要维持地埋管道有效的防腐,就必需同时采取阴极保护,即联合保护。目前,在石化行业联合保护已得到了广泛的应用,并取得了很好的效果。阴极保护不仅可使用于新管线的防护,也可应用于旧管线的改造和延寿。通过在氧化铝行业的推广,必将取得巨大的经济效益。

收稿日期:2006-10-26

作者简介:许俊民(1969-),男,工程师,1991年毕业于山西太原冶金工业学院。

(上接第59页)

以及与CAN控制器之间的通信,可以采用汇编语言编写。软件设计的任务主要是:向C AN控制器转发来自PC机的命令,并由CAN控制器进一步转发到CAN节点;将由C AN控制器接收的来自C AN节点的数据、状态信息送到双口RAM。

5 结语

智能CAN通信适配卡与槽控机之间通过双绞线接入C AN,这使得CAN总线的组网和扩展变得容易。随着CAN总线的国际标准化,具有优先权和仲裁功能,通信速率高,可靠性和实施性高,连接方便和性能价格比更高等优点的C AN网络将会得到迅速发展和应用,并且以C AN总线为现场控制总线的电解槽计算机控制系统在铝电解行业将会进一步得到广泛应用。

参考文献:

[1] 阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].北京:清华大

学出版社,2002.

[2] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北

京航空航天大学出版社,1996.

收稿日期:2006-12-12

作者简介:邓智毅(1965-),男,工程师,研究生。

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