關(guān)于富睿鑫公司對管道陰極保護技術(shù)現(xiàn)狀與展望看法
發(fā)布時間：
2020-11-30
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鑒于目前國內(nèi)在管道保護電位測試技術(shù)、陰極保護判據(jù)以及保護效果評價方面存在著一定的不足，因此對現(xiàn)有埋地管道陰極保護系統(tǒng)進行改造之前，有必要針對目前存在的各項問題，開展研究工作，對現(xiàn)有保護電位測試方法、陰極保護參數(shù)的選取以及陰極保護判據(jù)的理論和有效性進行深入研究，為陰極保護系統(tǒng)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(xiàn)狀
說到陰極保護的發(fā)展就要從1958年說起，那一年正是該技術(shù)誕生的時候，那個時候陰極保護還處于小規(guī)模的實驗階段，到了六十年代陰極保護展示出了它的實用價值，在各大油田里面都用到了該技術(shù)。上個世紀七十年代，中國開始了長輸管道的建設(shè)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，使管道的安全得到了保證。因為科技水平的限制，所以國內(nèi)還沒有高端的技術(shù)來進行陰極保護檢測，所以在對這些管道進行檢測的時候采用的最多的還是依靠人力。由于缺少自動通/斷電系統(tǒng)，因此最后只能測出通電電位，這里面含有IR降，這和現(xiàn)在通行的標準是不相符的。在遙測領(lǐng)域，也有不少科研專家對此進行研究，不過因為外在條件的限制，在這個方面沒有取得大的突破。也有不少機構(gòu)借助管體作為介質(zhì)來研究遙測，甚至在多個管道上使用這個方案。也有人試圖用通信線路為通道的陰極保護遙測，該方法雖然可行，不過也僅限于測量一般的電位。陜京線把陰極保護參數(shù)測量納入了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控(SCADA）系統(tǒng)，從現(xiàn)在情況來看，該系統(tǒng)是國內(nèi)最優(yōu)秀的，能夠測出多個電位。
2陰極保護原理
目前，國內(nèi)外管道的陰極保護系統(tǒng)采用強制電流為主、犧牲陽極為輔的陰極保護方法。陰極保護原理：從電化學原理上講，腐蝕電池的陰極是不發(fā)生腐蝕的，只有陽極才發(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剩的狀態(tài)，使金屬表面各點達到同一負電位，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(shù)
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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所需要的保護電流密度，稱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，稱之為最小保護電位。最小保護電位也與金屬的種類、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判斷陰極保護是否充分的基準。因此該電位值是監(jiān)控陰極保護的重要參數(shù)。實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(xù)的電路。如土壤、海水、河流等介質(zhì)中都可以進行陰極保護。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，否則會需要較大的保護電流密度。其次，要將管道與非保護金屬構(gòu)筑物電絕緣，否則電流將流失到其他金屬構(gòu)筑物上，造成其他金屬構(gòu)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(xù)性。
5陰極保護方法探究
5.1犧牲陽極法
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(wěn)定電流；自身的腐蝕速率要低，要能長期進行防腐；產(chǎn)生的保護電流量要大；被腐蝕后產(chǎn)生的廢物必須是無害的，不能對環(huán)境產(chǎn)生危害；金屬材料來源廣泛，加工容易，價格低廉。
5.2強制電流法
強制電流法的作用機理是與陽極保護不同的，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，達到和陽極保護法相同的保護措施。強制電流法需要的基礎(chǔ)構(gòu)件包括穩(wěn)定的直流電源、連接電源的輔助陽極和連接所需要的電纜線，輔助陽極的作用就是要把外接的電流通入到系統(tǒng)中，故陽極工作時處在電解狀態(tài)下。按陽極的溶解性能劃分，輔助陽極可以分為不溶性陽極、可溶性陽極、微溶性陽極三大類。
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(gòu)件進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(wěn)定的情況下，改穩(wěn)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性的作用，只可以通過一方電流，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一個方向，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才能對保護體施加保護，如果不是排流期間，就無法起到保護作用。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)的實施基礎(chǔ)，有著非常重要的指導意義，但就現(xiàn)階段來說，其不能滿足油氣管道運行的需求，基于這樣的原因，需要建立完善、科學的陰極保護制度，并要以此為根據(jù)，制定陰極保護準則。第一，在理論計算上，應充分利用先進的、精準的數(shù)值模擬技術(shù)對管道沿線電位進行準確計算，以有效保護防腐層上存在的漏點，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，應當實現(xiàn)對下述內(nèi)容上的計算，一是單條管道電位分布，二是單條管道地電場分布，三是單條管道極化電位。是否可以對這些問題進行充分分析，對陰極保護技術(shù)的設(shè)計和運行有著非常重要的影響。
其次，對于輔助試片法管道陰極保護電位這一測量技術(shù)方面來說，其能夠通過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、通電的電位進行精準測量，其作用機制是通過實現(xiàn)油氣管道與測試樁的連接，利用管道、斷開試片相連的瞬間對斷電的電位進行測量。在油氣管道陰極保護技術(shù)的未來發(fā)展過程中，也可以使用這種輔助試片法對陰極保護管道進行測量，以對其保護效果進行更好的評估。
結(jié)束語
綜上所述，隨著科學技術(shù)的不斷進步以及社會經(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)揮著重要的作用，加強對陰極保護技術(shù)的研究有著重要的意義。 焦作市富睿鑫有色金屬有限公司專業(yè)提供陰極保護設(shè)計、產(chǎn)品、施工。
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