国内外现状

国外
阴极保护技术在国际油气管道上的应用已有较长历史。至上世纪70年代末，美国应用阴极保护的油气管道总里程已达64万公里，而原西德、苏联等国的阴极保护系统已达到与油气管道同步建设的水平。除此之外，国外还通过立法措施推进埋地管线阴极保护技术的应用。1971年美国首次立法规定，对于输送危险、重要物料的地下管线，在施加涂层的基础上必须实施阴极保护。日本在之后一年也颁布了类似法规。【颜】
在国外，区域性阴极保护技术的发展始于上世纪中叶，主要应用于油田内部管网、套管、船舶、海洋钻井平台等设施的腐蚀防护。而在站场方面，国外站场工艺管道大多不埋地而釆用直接架空，储罐底部也釆用绝缘防渗膜将阴极保护系统与外界隔离开来，因此检测、管理与维护都相对简单。虽然国外站场埋地管网与罐群的数量、规模均不及国内，但站场区域性阴极保护技术仍受到重视并得以广泛应用，最早的应用始于上世纪50年代，到70年代中期进行大面积推广并开始立法。如美国联邦法规中明确规定：自2003年12月29日起，所有涂敷外防腐层的油罐区域和站场埋地管道都必须实施区域性阴极保护【阎】。近年来，国外阴极保护的进展主要体现于技术应用，阴极保护所需各种材料、设备、附配装置等日益完善，监控与检测技术更加先进，应用范围也不断扩大。除了船舶、埋地及水下管道，还广泛应用于港口码头的钢柱及混凝土基础、化工容器、热交换器、埋地电缆的金属护套等领域。
国内
区域性阴极保护技术在我国的应用始于50年代,首先应用于油田的单井保护,并逐步发展开来。在70年代胜利油田东辛采油厂首先尝试采用区域性阴极保护技术对其储罐和埋地管网进行保护,达到了预期的保护效果。到90年代,国内克拉玛依、陇东等油田,华北油田的岔南、岔北等联合站都成功地应用了区域性阴极保护技术,目前该技术已相对成熟并开始推广应用。区域性阴极保护技术在我国输气站场上的应用相对较晚,2001年11月,都乌输气管道都善首站成为第一个实施区域性阴极保护的输气站场,针对输气站场管线密集,干扰
和屏蔽问题突出的特点,采用外加电流阴极保护,阳极地床采用深井阳极和浅埋阳极相结合分散布置的方式,并安装限流电阻限流,排流电极降低或排除屏蔽和干扰问题,实践证明实施站场区域性阴极保护后,在很大程度上减缓了金属设施的腐蚀,具有相当可观的经济效益和社会效益。2003年7月,在都善首站总结应用该项技术经验的基础上,对都乌输气管道所有站场实施了阴极保护。尽管区域性阴极保护技术己经比较成熟,但其设计主要

是采用传统的经验法则。最传统的经验法则就是所谓的“试凑法”,即通过改变阴极通电点及阳极地床的位置,调试站内管网的电位分布。经过反复的试凑,最终达到理想的电位分布,最终确定阳极及阴极通电点的位置。采用这种技术往往是根据工程设计的经验,以直观的方式确定,应用较大的安全系数,并在系统的运行和维护中进行修正,而且传统的技术手段往往过份依赖于腐蚀工程师的个人经验。在阴极保护工程设计中,合理地选取保护电流密度是十分重要的。选取的电流密度值如果偏低,钢结构得不到应有的保护如果选取的偏高,设计的电流量增大,设备的容量及施工费用都要增加,造成不必要的浪费,在有些情况下还会造成过保护,使表面析氢引起保护体表面涂层的剥落,或引起钢材的氢脆等不良
后果。另外,即使对于同一个阴极保护系统,由于阴极的不同部位表面状态不一样,与阳极的距离也不相同,特别是当设备复杂时,电流的屏蔽十分严重,造成近阴极区电流密度大,电位较负,甚至可能导致阴极加速腐蚀,涂层鼓泡以及过量的钙镁沉积等过保护现象。
从20世纪80年代开始,国外已有部分学者尝试运用计算机辅助阴极保护设计。对于区域内埋地管网阴极保护设计来说,被保护结构上合理的电位分布是决定阴极保护系统有效性的一个重要参数,欠保护和过保护都是不希望发生的,由此看来,电位分布计算方法变得尤为重要。计算机的使用使人们看到了计算分布电位的希望,阴极保护体系的电位分布可通过有限元法、有限差分法和边界元法等数值方法利用计算机求解,另外还可借用现成的计算程序软件包如FLUENT、ANSYS、MATLAB进行数值计算,研究者无需编制复杂的程序,可以节省大量时间。天津大学、天津港湾工程研究所、天津纺织工学院、大港油田等单位联合开展了区域性阴极保护优化设计的研究,建立了保护系统的物理模型和数学模型,应用柱面单元三维边界元法和分段线性拟合法求解数学模型,编制出BEMU软件,并将这一技术用于工程设计。中国科学院上海冶金研究所用有限元法计算了码头钢管桩在几种条件下的电位分布和电流分布情况,研究结果可供设计钢管桩阴极保护时参考。他们还应用有限元法研究了带状牺牲阳极对埋地钢管实施阴极保护时的电位和电流分布。
事实上,在防腐设计中除了电位分布,人们越来越重视阴极保护优化设计的研究,即在保证被保护体达到保护电位后,且电位分布均匀的情况下,如何使电量输出达到最小,以节约成本,其主要思想是通过阳极的合理布置,进行阴极保护优化设计。