阴极保护在埋地管道施工中的价值研究

摘要：在埋地钢质管道的施工过程中，由于需要跨越铁路、高速公路等复杂地段，不可避免会出现埋地钢质管道不能及时安装永久阴极保护装置的情况。特别是在进行长距离埋地钢质管道施工时，工期较长、干扰因素较多，会使施工的管道不连续，容易造成所敷设的埋地钢质管道腐蚀，这样就必须采取有效的措施，最大限度限制埋地钢质管道施工过程中的腐蚀速度，确保埋地钢质管道的施工质量。

关键词：阴极保护；埋地管道；工程施工

中图分类号：E271 文献标识码： A

引言

阴极保护是一种能防止金属管道在电介质中不被腐蚀的保护技术。该原理是使用某种金属构件作为阴极对其施加电流，使其变得阴极化，抑制阴极的腐蚀，从而达到保护的目的。就目前而言，大部分的输送管道被埋于地下，由于这些埋在地下的管道所传输的物质大多是具有腐蚀性的介质，不仅会对管道的内壁产生腐蚀，还有可能会腐蚀管道的外壁，一旦埋在地下的管道被严重地腐蚀，就会引发不可预见的事故，增加产生危害的几率。阴极保护作为保护埋地管道的一种保护方式，在埋地管道施工过程中具有很高的研究价值。

一、阴极保护方式的选择

对埋地钢管而言，土壤本身所含水分及水中所含各种离子将对金属产生腐蚀，单纯采用普通外防腐措施并不能彻底解决钢管的腐蚀问题。除受普通外防腐材料本身耐水性及微生物性等因素的限制外，防腐施工中不规范操作是影响防腐层寿命的主要原因。从理论讲，采用普通防腐材料做成完整无缺、绝缘性能很高、防腐性能很强的防腐绝缘层是可以做到的，但造价很昂贵且对施工要求非常严格，在实际工程中难以实现。对地下长距离输水管采用阴极保护与防腐绝缘层联合保护的方法是目前最经济最有效果的防护措施。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护埋地金属管道连接，在低土壤电阻率环境下该阳极金属上的电子转移到被保护金属管道上去，使整个被保护道管处于一个较负的相同的电位下。该方式应用较为广泛，安全可靠，所以本工程对输水钢管采用阴极保护与防腐绝缘层联合保护的方法。阴极保护有两种方法，即外加电流阴极保护和牺牲阳极保护法。考虑到外加电流法虽然具有保护范围大、适应性强、使用寿命长等优点，但初次建造费用较高，运行中需外部电源，需设专门的阴极保护站，维护管理费用较高。而牺牲阳极法不需要外部电源，施工及维护管理简单、安全、可靠，保护电流利用率高，建造费用较低，所以推荐采用牺牲阳极法。

二、临时阴极保护的原理

国际上对于临时阴极保护所采取的主要方法是沿着管道安装一定数量的牺牲阳极。通常采用镁阳极作为牺牲阳极，降低埋地钢质管道的电位，保护所敷设的埋地钢质管道。牺牲阳极的安装一般不高于埋地钢质管道，这样，在埋地钢质管道附近电场的作用下，电流从牺牲阳极流入大地，避免管道的腐蚀。（这通常被称为一个“封闭分布式阳极系统”）阳极的数量取决于埋地钢质管道的材质、尺寸、敷设方法和沿途的地质条件（主要是土壤电阻率）等因素。其中，土壤电阻率决定着牺牲阳极的安装位置，包括水平位置和垂直位置。SAES-X-400标准要求，临时阴极保护系统确保在使用便携式铜7硫酸铜（Cu/CuSO4）参比电极的情况下，管道对地电位在-3.0-1.0V之间。。临时阴极保护经常采用牺牲阳极保护法，这是一种防止金属腐蚀的方法。牺牲阳极法具体方法为：将氧化性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池；当保护极与被保护的管道连接时，自身产生优先离解，从而抑制了管道的腐蚀。牺牲阳极法阴极保护是应用最早的一种电化学保护技术。

三、阴极保护在埋地管道施工中的价值研究

1、埋地管道保护的现状

目前，我国埋地管道外的防腐层的成分大多是沥青、玻璃布、腐蚀带以及粘胶带等具有防腐功能的物质。为了使中低压燃气管道和中压干线不被腐蚀，通常采用环氧煤、石油沥和塑化沥青。但是由于塑化沥青的成本比较高，因此在管道防腐工作中并没有得到广泛的应用。相反，环氧煤和石油沥这两种物质被非常普遍地应用到了防腐保护中。近年来，阴极保护工作受到了越来越多的重视，但是由于在施工中需要设置相应的检测桩，从而使得阴极保护的难度有所增加。目前，我国乃至国际上采用的最广泛的方式是喷涂环氧粉末，实践证明这种方式确实起到了不错的效果。然而，就目前的阴极保护工作来看，各个城区对阴极保护工作的重视还远远不够，相应的管理机制并不完善，在埋地管道施工中的阴极保护还只是停留在形式层面上，还没有真正地应用到实践中去，更没有发挥出其真正的效果和作用。

2、阴极保护在埋地管道施工中的难点

埋在地下的管道会因为时间的增加而使得管道的表面出现阴极区和阳极区，并从阳极区域部分开始逐渐腐蚀管道。阴极保护就是采用施加外力的作用使得需要被保护的管道的表面都变成阴极，从而达到减小腐蚀程度的功能。在对埋地管道实施阴极保护时，首先需要被保护的地下管道具有很好的防腐蚀的、绝缘的涂层，这样可以使阴极保护的成本得到降低。然而，在实际施工中并不是这样的，埋地管道表面涂层的厚度很不容易控制，薄厚不均的情况的出现就有可能达不到阴极保护的效果。在对埋地管道进行阴极保护时，人们进行了一系列的探索和研究，并从中取得了一定的成果。

四、在埋地管道施工中进行阴极保护应采取的措施

1、控制原料的质量

控制原料的质量是进行一切保护工作的前提和基础，只有原料的质量得到了保证，才能使后续工作得以顺利进行。就当前的经济发展状况来看，原料的生产厂家一味地追求经济效益，忽略了原料的质量。然而管道一旦被埋于地下就会永久地留在地下，如果使用的原料的质量得不到保证就会使得管道出现各种各样的故障，从而影响管道的正常使用，不仅会增加后期工作量，还会增加修理工作的难度。因此，在埋地管道施工中我们首先要选择质量合格的原料进行施工。这就要求施工单位相关的监管部门制定相应的监督制度，保证采购工作和原料的调研工作能够正常、有序地进行。

2、控制涂层的质量

在第一步选好原料的质量后，下一步就是控制涂层的质量。例如在进行涂抹时，要保证厚度的均匀。研究表明，实践涂层的厚度往往与理论涂层的厚度是不一样的，一般偏大，这是因为受到了操作的流程、工艺以及工具和操作工人的素质等多个因素的影响。采用环氧粉末喷涂的方式涂层时，如果涂层太薄，防腐效果就不会明显，如果太厚就无疑会增加原料的成本。随着技术的不断改进，涂层的厚度已经达到了可以控制的状态，但是要想进一步在可以接受的经济范围内提升防腐效果，还仍需要对涂层的厚度进行技术改进。涂层的防腐工作主要是针对埋地管道的外壁进行的，为了避免整个管道被腐蚀，因此需要对埋地管道施工进行阴极保护，对于已经被腐蚀的管道要做到及时的补救和修复。但由于埋地管道是被埋在地下的，很多时候损坏的地方不易被发现，所以就会使得维修工人不能及时、准确地找到需要修补的地方。这就要求阴极保护在施工中不能仅仅局限于大口径的一些管道，应该针对可能出现的隐患扩大阴极保护的范围，从而使得阴极保护工作做得更加周全。

结束语

阴极保护是一种既有效又科学的防腐蚀措施。通过最新的工程项目的研究证明，采用管道绝缘涂层与阴极保护相结合的方式是最佳的防腐策略。由此看来，阴极保护的效果在防腐技术中是非常显著的，在当今这个对埋地管道保护工作要求越来越高的社会中，应该大力推广这一保护技术。

参考文献

[1]吴志平，胡海文，苗松，王仓.阴极保护管道交流腐蚀电化学参数解析与测试[J].油气储运.2013（12）.

[2]赵洪彬，冉庆军，刘亚梅.季节性冻土环境下阴极保护管道基本状况调查[J].油气田地面工程.2011（09）.

[3]王仓，胡海文，潘杰.埋地阴极保护管道交流干扰问题的探究[J].化工管理，2014（14）.