基于阴极保护的输油埋地管道防腐技术探究

摘 要：输油埋地管道多以钢管为主，土壤是特殊的电解质，长距离大口径的金属管道埋入地下必然受到严重的腐蚀。阴极保护是当前较为实用的保护技术，通过向被保护的钢质管道通以足够的电流，保证管道表面产生阴极极化，保证腐蚀电流为零，进而达到抗腐蚀的目的。本文将以埋地管道防腐与保护的特点为基础，对防腐技术进行研究。

关键词：阴极保护 输油埋地管道 防腐技术

对输油埋地管道采用阴极保护有助于延长管道的使用寿命，减少管道在运行中的故障。当前我国对输油埋地管道采取一定的保护措施，但是由于保护性差，导致管道安全问题频发。近年来相关部门增加了埋地管道保护的关注度，在理论和实践方面有很多新技术和新工艺。阴极保护技术应运而生，在实践中发挥重要的作用。

一、阴极保护技术的原理及电流分布规律

保护能提升输油埋地管道的使用寿命，减少其他化学物质的腐蚀性，进而达到维护管道安全的作用。以下将对阴极保护技术原理及电流分布规律进行分析。

1.阴极保护基本原理。保护技术是通过向被保护的钢质管道通以足够的电流，保证管道表面产生阴极极化，达到减少将钢质管道土壤腐蚀性电位差，将腐蚀电流降到最低，达到保护的作用。基本设计图如下：

图一 阴极保护原理的极化图

Ea：金属表面腐蚀电池阳极初始电位；Ec：金属表面腐蚀电池阴极初始电位；Ecorr：腐蚀电池的自腐蚀性电位；Icorr：自腐蚀性电流。

在腐蚀电流的作用下，金属表面阳极不断被溶解，发生腐蚀性破坏。此时对技术进行阴极保护，施加阴性电流，保证金属自腐蚀性电流向负方向移动，当金属总电位移到Ep时，所需要的极化电流为Ic。在实践中阳极溶解的电流小于Icor，说明金属表面得到保护，外部阴极电流逐渐增多，金属电位变为负值，腐蚀电流变为零，此时外加电流达到保护中所需的电流。

2.管线外加电位及电流分布规律。稳流电场理论分析阴极保护系统的各个电流，根据稳流电场理论推导并验证了罐底保护电位和距离中心比率。在实践过程中根据比率确定多个检查法，分别为一点法、二点法、多点法，该技术被应用于阳极位置及罐底中心保护中，方法简单实用。首先要确定阴极保护系数。

（1）最小保护电位。阴极保护时，金属表面得到完全的电位值为最小电位，达到有效保护为合理保护值。当被保护的金属阴极电位与其他腐蚀性电池阳极初始电位一致，金属表面腐蚀才能完全停止。在实践中为了保证保护程度及保护效率，要将电位保护范围控制在合理范围中，金属在保护电位下仍然可以以匀速进行腐蚀。不同金属和合金的腐蚀产程度不同，因此需要根据不同金属的特性确定电位值。

（2）最小保护电流密度。在阴极保护中，被保护结构达到最小保护电位时，对应的保护电流密度成为最小保护电流密度。最小电流密度的数值收到多种因素的影响，例如金属表面状态、环境条件、及技术种类等，因此需要在实践中根据构件的类型及材质确定电流的保护密度。

二、阴极保护在输油埋地管道抗腐技术应用

1.输油埋地管道处于复杂的土壤环境中，影响土壤腐蚀性的因素主要有：土壤的含水量与土壤地下水位的位置、土壤电阻率和可溶性离子含量、土壤的pH值、氧化―还原电位（ORP）、微生物在土壤中的作用。季节的变化，土壤各种参数也会在不同时期表现有所不同，同时还表现出周期性。所以不同季节内同一地点土壤的腐蚀性会有差异。根据不同地方的气候变化情况，对于气候变化起伏大的地区，土壤在不同季节内的腐蚀性会产生较大的差异。由于土壤的特殊性和复杂性，导致在实践中不能直接观察到管道的运行情况。如果管道出现腐蚀的现象，引起的后果不堪设想。因此需要在技术实践中进行有效的监控和监督，对管道运行过程中出现的各种问题进行合理的勘察和检测，及时采取措施进行补救。针对埋地管道的大小调整管道的区域，达到节省人力、物力、财力的目的。

2.基于腐蚀性对埋地管道的影响，多年来我国探究了很多检测防腐层缺陷的方法和技术，当前较为实用的有管中电流法和电压梯度法。管中电流法是用发射机向待测管理发射特定频率和信号，在管道上方利用接收机检测管中信号的强弱，探究规律是否符合标准。如果管道防腐层性能均匀，管中电流的对数值和距离呈线性关系。如果电流出现异常，表明电流出现泄露，从而导致信号泄露。电压梯度法是通过在管道地面上方的两个接地探测电极来检测管道防腐层破坏而产生的电压梯度，进而判断管道破损点的位置和大小。如果防腐层出现缺陷，电流会产生200-500mV的电压梯度，缺陷小时会产生50-200mV的电压梯度。

三、结束语

针对当前阴极保护技术在输油管道防腐中的应用，需要事先确定防腐区域。阴极反应是氧还原的腐蚀过程，管线的自腐蚀电位及腐蚀速度受到土壤湿度的影响，造成输油埋地管道的腐蚀。为了达到理想的保护效果，需要根据阴极保护技术的特点提出优化保护参数，达到理想的检测和保护的目的。

参考文献：

[1]赵秀云，米琪.埋地煤气管道防腐破损的探测[J].煤气与热力，2012（20）：31-33.

[2]杨建平.地下输油管线腐蚀调查与综合评价[J]. 腐蚀科学与防护技术，2012（20）：190-192.

[3]万德立，朱殿瑞，石油管道、储罐的腐蚀及其防护技术[M]. 北京：石油工业出版社，

2012（20）：200-203.

[4]高建忠.油库大型油罐安全分析及改进措施[J].石油化工安全技术，2012（01）：200-203.