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陰極保護(hù)是基于電化學(xué)腐蝕原理的一種防腐蝕手段，也是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的防止鋼質(zhì)構(gòu)筑物腐蝕最為經(jīng)濟(jì)有效的措施。外加電流法是由外加的直流電源直接向被保護(hù)金屬構(gòu)筑物施加陰極電流使其發(fā)生陰極極化。它由輔助電極、參比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜所組成。目前輸氣管理處普遍采用恒電位的方式對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)（見(jiàn)圖1）。

 外部電源通過(guò)埋地的輔助陽(yáng)極、將保護(hù)電流引入地下，通過(guò)土壤提供給被保護(hù)金屬，被保護(hù)金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會(huì)再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，腐蝕受到抑制。而輔助陽(yáng)極表面則發(fā)生丟電子氧化反應(yīng)。因此，陽(yáng)極地床是強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的部分，其設(shè)計(jì)合理與否、施工是否符合要求，直接關(guān)系到陰極保護(hù)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，關(guān)系到能否對(duì)管線(xiàn)或設(shè)備提供有效的保護(hù)。

傳統(tǒng)保護(hù)方法問(wèn)題隱現(xiàn)

近幾年，某天然氣集輸單位對(duì)管轄的天然氣管道陰極保護(hù)效果進(jìn)行了有效性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)部分管線(xiàn)陰極保護(hù)電位發(fā)生異常。如某輸氣站共有兩套陰極保護(hù)系統(tǒng)，建有兩個(gè)陽(yáng)極地床分別對(duì)兩條天然氣管道實(shí)施陰極保護(hù)，管線(xiàn)外防腐采用絕緣層和外加電流陰極保護(hù)組成的防護(hù)系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)，其中一條管線(xiàn)長(zhǎng)約97km，管線(xiàn)規(guī)格為Ф711х7.1，管線(xiàn)防護(hù)層材料為3PE，另一條管線(xiàn)長(zhǎng)約100 km，管線(xiàn)規(guī)格為Ф720х7.1，管線(xiàn)防護(hù)層材料為石油瀝青，其中Ф720管線(xiàn)陽(yáng)極地床離Ф711管線(xiàn)垂直距離較近（見(jiàn)圖2）。

關(guān)閉Ф720管線(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)，在Ф711管線(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)上架設(shè)通斷電器，采取了通12秒、斷3秒的通斷測(cè)試，Ф711管線(xiàn)恒電位儀輸出情況（見(jiàn)表1）。

此時(shí)，Ф711管線(xiàn)站內(nèi)通電點(diǎn)通、斷電位分別位-1450 mV、-880 mV，Ф711管線(xiàn)第66號(hào)檢測(cè)樁（距離Ф720管線(xiàn)陽(yáng)極地床垂直最近）通、斷電位分別位-1620 mV、-1080 mV，有200mV左右的負(fù)偏移。

繼續(xù)使用Ф711管線(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)Ф711管線(xiàn)供電，但將Ф711管線(xiàn)陽(yáng)極地床換為Ф720管線(xiàn)的陽(yáng)極地床，在恒電位儀輸出情況基本相同的情況下，Ф711管線(xiàn)第66號(hào)檢測(cè)樁通、斷電位分別位-1050 mV、-440 mV。斷電點(diǎn)位基本上為自然電位。

從以上實(shí)例中我們可以發(fā)現(xiàn)兩種情況：一是當(dāng)受保護(hù)管線(xiàn)與其他陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽(yáng)極地床垂直距離較近時(shí)，管線(xiàn)電位有一定的負(fù)偏移。二是當(dāng)受保護(hù)的管線(xiàn)與自身陽(yáng)極地床距離較近時(shí)，管線(xiàn)電位較低，無(wú)法達(dá)到保護(hù)要求。

兩種原因?qū)е卤Ｗo(hù)不力

利用外部直流電源取得陰極極化電流來(lái)防止金屬遭受腐蝕的方法，稱(chēng)為外加電流陰極保護(hù)。此時(shí)，被保護(hù)的金屬接在直流電源的負(fù)極上，而在電源的正極則接輔助電極（見(jiàn)圖3）。

當(dāng)合上開(kāi)關(guān)K，接通電路后，直流電源便給被保護(hù)金屬通以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化。當(dāng)外加電流大于腐蝕電流時(shí)，則進(jìn)入金屬的電子速度大于金屬失去電子的速度。此時(shí)金屬表面上積累了過(guò)剩的電子。金屬的電極電位向負(fù)方向移動(dòng)。當(dāng)金屬的電位降到一定的負(fù)值時(shí)，金屬腐蝕電池陰、陽(yáng)二極的電極電位相等或更負(fù)時(shí)，被保護(hù)金屬停止了腐蝕。這就是外加電流陰極保護(hù)的原理。其實(shí)施電路為保護(hù)電流由電源正極流出，經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)至輔助電極散流入電解液，再流到被保護(hù)金屬上，又通過(guò)匯流導(dǎo)線(xiàn)流回電源負(fù)極。

第一種情況：外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可以假設(shè)輔助陽(yáng)極正電子在流向保護(hù)金屬的同時(shí)，也有一部分流向靠近的管道，導(dǎo)致距離近的管道金屬表面上積累了過(guò)剩的電子，金屬的電極電位就向更負(fù)方向移動(dòng)。反映出來(lái)的現(xiàn)象就是管線(xiàn)電位存在一定的負(fù)偏移。

第二種情況：由于管線(xiàn)與自身的陽(yáng)極地床距離較近，在接通電源后，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極地床的電流漫流范圍較窄，同時(shí)陽(yáng)極地床距離站場(chǎng)陰保通電點(diǎn)較近，導(dǎo)致通電點(diǎn)的通電電位較高，將此時(shí)的高電位與地床距離管線(xiàn)較遠(yuǎn)時(shí)的通電電位之差假設(shè)成陽(yáng)極地床對(duì)自身管線(xiàn)的干擾電位，由于干擾電位影響，同時(shí)恒電位儀的恒電位輸出原理，導(dǎo)致真正送到管線(xiàn)的電流較小，可假設(shè)自然電位-0.5V，恒電位儀上輸出電位-1.5V，正常情況下，考慮IR降的影響：-0.5V，送到管道上的電位為-0.5V，管道測(cè)得的斷電點(diǎn)位應(yīng)為-1.0 V，但由于地床干擾造成的干擾電位-0.4V，真正送到管道上的電位僅為-0.1V，管道測(cè)得的斷電點(diǎn)位為-0.6 V，斷電電位達(dá)不到陰極保護(hù)參數(shù)的最小保護(hù)電位-0.85V（相對(duì)飽和Cu／CuSO4參比電極）的技術(shù)要求同時(shí)當(dāng)提高恒電位儀輸出電位時(shí)，地床對(duì)管道的干擾也相應(yīng)增加。在斷電后，陽(yáng)極地床對(duì)管道的干擾也相應(yīng)消失，則管線(xiàn)斷電電位很難達(dá)到保護(hù)要求。

針對(duì)性的解決方案

針對(duì)陽(yáng)極地床出現(xiàn)干擾的原因，采取有效的措施，可以有效地提高陰極保護(hù)效果，減少腐蝕發(fā)生的幾率，降低腐蝕的程度?？梢圆扇〉拇胧┯校?/p>

（1）重新設(shè)計(jì)陽(yáng)極地床位置，使陽(yáng)極地床對(duì)管線(xiàn)不會(huì)形成干擾。

（2）在綜合考慮站區(qū)現(xiàn)狀和保護(hù)需求，環(huán)境條件符合的情況下，考慮采用深埋式陽(yáng)極地床對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。

（3）考慮采取一些措施來(lái)消除或緩減陽(yáng)極地床對(duì)管道干擾的影響，如提高與陽(yáng)極地床最近的管段的防腐層等級(jí)、在管線(xiàn)受干擾程度較大的區(qū)域?qū)嵤┡帕鳌⒃诠艿琅c陽(yáng)極地床之間埋設(shè)隔離樁等。

 對(duì)以上措施的選擇要從投資費(fèi)用、安全可靠性、用電情況、環(huán)境因素等多方面考慮。在對(duì)輸線(xiàn)陰極保護(hù)效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極地床干擾的情況并不是個(gè)別現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)產(chǎn)生干擾的原因做出具體分析，提出具有針對(duì)性的解決措施，對(duì)以后陰極保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試、整改具有指導(dǎo)意義，同時(shí)可對(duì)新建管道提供指導(dǎo)借鑒，對(duì)延長(zhǎng)管道的使用壽命將起到積極的作用。