關(guān)于富睿鑫公司對管道陰極保護技術(shù)現狀與展望看法
發(fā)布時(shí)間：
2020-11-30
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鑒于目前國內在管道保護電位測試技術(shù)、陰極保護判據以及保護效果評價(jià)方面存在著(zhù)一定的不足，因此對現有埋地管道陰極保護系統進(jìn)行改造之前，有必要針對目前存在的各項問(wèn)題，開(kāi)展研究工作，對現有保護電位測試方法、陰極保護參數的選取以及陰極保護判據的理論和有效性進(jìn)行深入研究，為陰極保護系統工程的改造提供可靠的理論與技術(shù)支撐。
1我國陰極保護的現狀
說(shuō)到陰極保護的發(fā)展就要從1958年說(shuō)起，那一年正是該技術(shù)誕生的時(shí)候，那個(gè)時(shí)候陰極保護還處于小規模的實(shí)驗階段，到了六十年代陰極保護展示出了它的實(shí)用價(jià)值，在各大油田里面都用到了該技術(shù)。上個(gè)世紀七十年代，中國開(kāi)始了長(cháng)輸管道的建設工程，所以陰極保護技術(shù)就越發(fā)地顯示出了它的重要性，它能夠提高底下管道的抗腐蝕性能，讓管道的使用年限增長(cháng)，使管道的安全得到了保證。因為科技水平的限制，所以國內還沒(méi)有高端的技術(shù)來(lái)進(jìn)行陰極保護檢測，所以在對這些管道進(jìn)行檢測的時(shí)候采用的最多的還是依靠人力。由于缺少自動(dòng)通/斷電系統，因此最后只能測出通電電位，這里面含有IR降，這和現在通行的標準是不相符的。在遙測領(lǐng)域，也有不少科研專(zhuān)家對此進(jìn)行研究，不過(guò)因為外在條件的限制，在這個(gè)方面沒(méi)有取得大的突破。也有不少機構借助管體作為介質(zhì)來(lái)研究遙測，甚至在多個(gè)管道上使用這個(gè)方案。也有人試圖用通信線(xiàn)路為通道的陰極保護遙測，該方法雖然可行，不過(guò)也僅限于測量一般的電位。陜京線(xiàn)把陰極保護參數測量納入了數據采集及監控(SCADA）系統，從現在情況來(lái)看，該系統是國內最優(yōu)秀的，能夠測出多個(gè)電位。
2陰極保護原理
目前，國內外管道的陰極保護系統采用強制電流為主、犧牲陽(yáng)極為輔的陰極保護方法。陰極保護原理：從電化學(xué)原理上講，腐蝕電池的陰極是不發(fā)生腐蝕的，只有陽(yáng)極才發(fā)生腐蝕。因此，將被保護金屬變成陰極，就可以防止金屬的腐蝕。其原理是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過(guò)剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子變成離子而溶入溶液。如圖1-管道強制電流陰極保護。
3陰極保護的基本參數
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3.1最小保護電流密度
使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時(shí)所需要的保護電流密度，稱(chēng)作最小保護電流密度。新建瀝青管道最小保護電流密度為30—50μA/m2，環(huán)氧粉末的管道一般為10--30μA/m2，新建儲罐罐底板最小保護電流密度為1--5mA/m2表示，老罐為5—10mA/m2。
3.2最小保護電位
為使腐蝕過(guò)程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負電位值，稱(chēng)之為最小保護電位。最小保護電位也與金屬的種類(lèi)、腐蝕介質(zhì)的組成、溫度、濃度等有關(guān)。最小保護電位值常常是用來(lái)判斷陰極保護是否充分的基準。因此該電位值是監控陰極保護的重要參數。實(shí)驗測定在土壤中的最小保護電位為－0.85V（相對飽和硫酸銅參比電極）。
3.3最大保護電位
在陰極保護中，所允許施加的陰極極化的絕對值最大的負電位值，在此電位下管道的防腐層不受到破壞。此電位值就是最大保護電位。
4管道實(shí)施陰極保護的基本條件
管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中，以便能建立起連續的電路。如土壤、海水、河流等介質(zhì)中都可以進(jìn)行陰極保護。管道必須電絕緣。首先，管道必須要采用良好的防腐層盡可能將管道與電解質(zhì)絕緣，否則會(huì )需要較大的保護電流密度。其次，要將管道與非保護金屬構筑物電絕緣，否則電流將流失到其他金屬構筑物上，造成其他金屬構筑物的腐蝕以及管道陰極保護效果的降低。管道必須保持縱向電連續性。
5陰極保護方法探究
5.1犧牲陽(yáng)極法
這種方法的作用機理是將比需要保護的金屬或者合金的電位更低的金屬或者合金，共同放置于同一個(gè)溶液中，由于電位更低，所以在溶液中，比保護金屬更快的溶解，釋放出電流，從而保護了需要進(jìn)行保護的金屬，防止被腐蝕。那么該項保護技術(shù)需要在哪些條件下達到要求：金屬本身能在溶液中產(chǎn)生穩定電流；自身的腐蝕速率要低，要能長(cháng)期進(jìn)行防腐；產(chǎn)生的保護電流量要大；被腐蝕后產(chǎn)生的廢物必須是無(wú)害的，不能對環(huán)境產(chǎn)生危害；金屬材料來(lái)源廣泛，加工容易，價(jià)格低廉。
5.2強制電流法
強制電流法的作用機理是與陽(yáng)極保護不同的，它主要是從外部加入電流，這樣就可導致需要被保護的金屬陰極化，達到和陽(yáng)極保護法相同的保護措施。強制電流法需要的基礎構件包括穩定的直流電源、連接電源的輔助陽(yáng)極和連接所需要的電纜線(xiàn)，輔助陽(yáng)極的作用就是要把外接的電流通入到系統中，故陽(yáng)極工作時(shí)處在電解狀態(tài)下。按陽(yáng)極的溶解性能劃分，輔助陽(yáng)極可以分為不溶性陽(yáng)極、可溶性陽(yáng)極、微溶性陽(yáng)極三大類(lèi)。
5.3排流保護法
排流保護法的機理就是為有其他干擾電流的情況下，利用排除方法，對需要保護的構件進(jìn)行保護作用的一樣方法。排流保護法有三種主要措施，第一種方法就是直接排流，該方法需要外接電源，在穩定的情況下，改穩定電流可以保護金屬或合金，排除其他干擾電流。改項方法需要謹慎使用，如果采用不當，就會(huì )造成更大的干擾，甚至是危險。第二方法是極性排流，因為二極管具有單向通過(guò)性的作用，只可以通過(guò)一方電流，在有正負干擾的電流情況下，就需要插入二極管，這樣就可以保證電流通過(guò)一個(gè)方向，從而保護金屬體。第三種方法是強制排流。上述二種方法只能在排流時(shí)才能對保護體施加保護，如果不是排流期間，就無(wú)法起到保護作用。這樣就需要強制排流的方法，利用恒定的整流器產(chǎn)生電流，從而達到需要保護作用。
6陰極保護技術(shù)發(fā)展與展望
首先，陰極保護準則作為陰極保護技術(shù)的實(shí)施基礎，有著(zhù)非常重要的指導意義，但就現階段來(lái)說(shuō)，其不能滿(mǎn)足油氣管道運行的需求，基于這樣的原因，需要建立完善、科學(xué)的陰極保護制度，并要以此為根據，制定陰極保護準則。第一，在理論計算上，應充分利用先進(jìn)的、精準的數值模擬技術(shù)對管道沿線(xiàn)電位進(jìn)行準確計算，以有效保護防腐層上存在的漏點(diǎn)，并要采取相應措施修復防腐層損傷；第二，在陰極保護分析上，應當實(shí)現對下述內容上的計算，一是單條管道電位分布，二是單條管道地電場(chǎng)分布，三是單條管道極化電位。是否可以對這些問(wèn)題進(jìn)行充分分析，對陰極保護技術(shù)的設計和運行有著(zhù)非常重要的影響。
其次，對于輔助試片法管道陰極保護電位這一測量技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，其能夠通過(guò)周期性地把全部陰極保護電源的輸出電流中斷，從而可以對陰極保護斷電、通電的電位進(jìn)行精準測量，其作用機制是通過(guò)實(shí)現油氣管道與測試樁的連接，利用管道、斷開(kāi)試片相連的瞬間對斷電的電位進(jìn)行測量。在油氣管道陰極保護技術(shù)的未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，也可以使用這種輔助試片法對陰極保護管道進(jìn)行測量，以對其保護效果進(jìn)行更好的評估。
結束語(yǔ)
綜上所述，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及社會(huì )經(jīng)濟的迅速發(fā)展，應用于油氣管道防腐工作中的陰極保護技術(shù)也取得了非常多的研究成果，并在油氣管道防腐工作中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，加強對陰極保護技術(shù)的研究有著(zhù)重要的意義。 焦作市富睿鑫有色金屬有限公司專(zhuān)業(yè)提供陰極保護設計、產(chǎn)品、施工。
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