阴极保护技术在3个工程中的实际应用

室的位置、经济可靠的交流电源、日常管理、数据传输、检修和维护的方便性等诸项因素后，

地床的具体环境条件却较复杂，现场的情况是：

（1）该区域是输气管线的枢纽，靖边压气站位于靖边天然气净化厂东北侧，靖银首站北侧，汇集有从净化厂到靖银管线、靖西管线、陕京管线、长呼管线及陕甘宁内部集输等众多的进站管线和出站管线地下管网密集、分布复杂。

（2）地形及地层岩性情况：靖边压气站位于毛乌素沙漠南缘与陕北黄土高原北部接壤的过渡带内表层为带状沙丘与片状沙丘构成，地形较平坦；从地表到-21.5m均为细砂，下至45m未见岩石，为粉质黄土；地下水位线随季节不同在2.7～6m范围内变化；最大冰土层深度1.06m；水分析报告表明：pH值为8.02呈弱碱性，含cl-13.76mg／L、SO42- 16mg／L；即土质在40m深范围为干～稍湿性细砂或黄土。土壤电阻率高。

2设计方案

2．1地床方式的比较和确定

和深井地床。浅埋地床应埋设在冰土层深度以下，深井地床一般埋深15m以下。浅埋阳极地床具有施工费用低，技术设备简单，维护管理方便等特点。深阳极地床用于对临近金属构筑物可能产生干扰和地表土壤电阻率高的地区，比浅埋式远阳极地床有更好的远地特性，可

（1）提供的电流分布比浅阳极地床均匀；

（2）对其他地下金属结构形成的阳极直流干扰比浅阳极地床低；

（3）比浅阳极地床受季节含水变化的影响小，接地电阻随季节变化小。

降低阳极地床接地电阻，设计确定采用深阳极地床方案。深阳极地床分闭孔法和开孔法两种，

硅铁阳极等国内外使用方式综合比较后，考虑到靖边站表层高土壤电阻率、细砂土质的具体特点，为保证填料合理密实度及现场安装质量，延长使用寿命，降低阳极地床接地电阻，采

2．2深阳极地床

2．2．1深阳极的安装

深阳极地床井深40m，采用闭孔阳极地床，共安装4组在工厂封装好的分段预制式阳极体，阳极体位于地表16m以下，处于活性区内的阳极地床长度为24m，深阳极井非活性区用粒

引至地表冻土层以下；每组阳极体内的铠装阳极引出电缆穿?63的排气管后，均引至地表冻土层以下与阳极主电缆分别相连接，并采用两个电缆专用热收缩套将绝缘层与铠装分层密封绝缘。执行标准SY／T0096—2000(强制电流深阳极地床技术规范》及美国腐蚀工程师协会

2．2．2分段预制式阳极体材料要求

(1)阳极组合体：外径?219、长6m的钢套管(20#钢)；每组阳极体内串接有3支采用以钛

一级钛(或GB／T3620TA2)；氧化膜：IrO／TaO(氧化铱／氧化钽)。

填充应密实。电缆在阳极筒内连接，接触电阻小于0．005Ω。阳极体电缆引线应按井深、组数要求确定的引线长度组装，阳极两端与电缆的密封头应用可靠的密封形式，且能耐阳极井中氯气造成的酸性气体的长期腐蚀。

(4)阳极体结构应有良好的排气措施，并应安装专门的排气管及保证现场准确定位方便、定位准确，及防止气阻的发生。

3解决的技术问题

与浅埋式地床相比深阳极地床由于现场施工较复杂，维护更换不易，因此合理解决现场施工安装的方便性，把阳极妥善放置到设计深度，使现场安装质量易保证；延长使用寿命，使

效应及产生气阻等原因，而出现的使深阳极地床提前失效；以及使阳极地床有尽可能低的接地电阻和对周围地下金属构筑物不会造成直流杂散电流干扰是主要解决的问题。

3．1使用寿命

3．1．1电流密度和消耗率

在阳极工作电流密度为100A／m2条件下，无论运行时在阳极表面发生的是析气反应，还是析氯反应，都没有因为土质酸化，工作条件变得苛刻而降低其电化学性能。同时具有极低的消耗速率，消耗率低于6mg／A·a，电流密度和消耗率指标均远优于高硅铁阳极，设计寿命不低于30a。

3．1．2缩颈效应和尖端效应

颈部和阳极尾部的排流密度大，加之高硅铁阳极的电缆接头不易处理好，会发生断线导致阳

接，阳极电缆穿过管状阳极体，贯穿管状阳极体整体；加之单支阳极体重量非常轻(约2kg)，具有抗氯气腐蚀性能的电缆本身完全可以承受阳极的重量，消除了高硅铁阳极所存在的尖端

效应。

3．2气阻问题

封装结构上特地留出了空间，保证各组间及与上部排气管定位准、现场连接可靠方便，排气通畅；另外通过控制填充料的孔隙率，以减少气阻。

3．3接地电阻

低的阳极接地电阻是通过增大阳极的有效长度，同时采用导电性能良好的低阻抗碳素填

所采用的高纯度低阻抗碳素填料，其主要性能指标：含碳量>97％、电阻率<0.03Ω·cm，远优于SY／T0096—2000{强制电流深阳极地床技术规范》的要求。

3．4安装的方便性

现场施工安装中缩短时间尽快完成安装工艺。由于采用了分段预制的结构和组合组装工艺，

证。除钻孔、固井、洗井外，施工现场的阳极下井就位安装工艺相对简单，主要是按顺序吊装、套管间螺栓紧固和上部排气管与阳极引出线的安装工作，现场施工操作方便，整体质量易控制。

4使用效果

站运行参数为：输出电流1.49A，输出电位5.1V，控制电位-1.299V。

(2)接地电阻：1.5Ω，在地表为高土壤电阻率，深部有导电性好土壤区域，能达到如此效果，说明阳极体结构合理，既降低了阳极接地电阻，又缩小了辅助阳极的占地范围，此种阳极结构特别适合于沙化地的接地体设计。通过介绍阴极保护技术在3个工程中的实际应用，分析了这一工艺在埋地钢质管道防腐中的重要作用，并且对阴极保护的经济性进行了评价。

关键词：埋地钢质管道外加电流阴极保护牺牲阳极保护

中图分类号：TU992.05 文献标识码：C 文章编号：1000-4602(2001)05-0059-03

阴极保护在金属防腐工艺中，是电化学保护方法的一种。它通过对被保护金属体施加电流，从而使其电极电位负移，使金属减弱由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。由于这个过程必须在电解质中进行，因此埋地钢管非常适宜采取阴极保护。若阴极保护与管道本身的防腐层互相补充，从而在安全性和经济性方面达到完美组合，则是目前公认的最佳防腐方案。

1宁波城市供水工程宁波城市供水工程是从奉化市的肖镇至宁波市江东区梅墟敷设一条1600mm的输水钢管，管线全长38 km，外防腐采用环氧煤沥青二布三油形式。1.1外加电流阴极保护从肖镇至北渡的17km以及北渡至江东梅墟的前4.2km管道，基本无地下金属构筑物，采用了外加电流阴极保护。

肖镇阴极保护站：设恒电位仪2台(1用1备)，将30支YJBSiCr 50mm×1200mm双端接头的含铬高硅铸铁阳极在距管道100m、沿管道垂直方向上一字形水平埋设。

北渡阴极保护站：设恒电位仪3台(2用1备)，向两侧供电。埋设两组阳极(规格、数量同上)，每台仪器对应一组阳极。

汇流点设在进、出绝缘法兰的外侧。