埋地管道的阴极保护(外加电流法)

外加电流阴极保护设计原则及考虑外加电流阴极保护设计，根据工艺计算对保护范围宜增加10%的余量，对于埋地管道的工艺设计，一般对管道保护长度留有10%的余量。

外加电流阴极保护设计时，一般均已新建结构物或已建结构物的实际条件为基础。

在参数选择、设计计算中只要与管道本身参数相符合，其设计往往是成功的。

随着时间年限的延长，结构物上的防腐层逐渐老化，破损增多，使所需阴极保护电流增大有效保护范围缩小。

因此设计中应对阴极保护所需电流密度的变化做充分的考虑，通常办法是对结构物保护范围留有一定的余量。

②外加电流法阴极保护设计中，辅助阳极的设计寿命应与被保护结构物相匹配。

对各种不同结构物均应考虑辅助阳极的可更换性。

对于埋地管道的外加电流法阴极保护，其辅助阳极的寿命一般不小于20年。

辅助阳极的寿命是保障外加电流法阴极保护系统有效工作的关键。

辅助阳极失效，将使阴极保护系统中断工作。

对于可更换的辅助阳极系统，如船舶或其他工业设备装置中辅助阳极系统，从经济上考虑不必选择昂贵的、寿命很长的阳极。

而对于不可更换或很难更换的辅助阳极系统，如埋地管道辅助阳极系统，则应保证其设计寿命。

③外加电流法阴极保护设计时，应充分注意保护系统与外部金属结构物之间的干扰问题，以及外部信号可能对保护系统产生干扰的问题。

在被保护金属结构物周围往往还存在着一些其他的金属结构物，如埋地管道周围的情况。

这就要求在外加电流法阴极保护设计时应充分考虑这一点。

另一方面，埋地管道周围密集其他金属结构物存在于阴极保护电场中，将不可避免的改变电场电力线的分布，产生对埋地管道阴极保护的屏蔽作用。

在严重情况下，可在被保护结构物上形成阴极保护的死角。

由此产生保护不足甚至导致阴极保护失效。

同时也导致阴极保护运行成本增加。

处于直流电力输配系统、直流电气化铁路、邻近外部结构物阴极保护系统或其他直流源影响范围内的埋地金属结构物，易遭受杂散电流干扰影响而产生腐蚀破坏，从而导致被保护物迅速的电解腐蚀，使其阴极保护系统遭受严重的干扰破坏。

城市埋地煤气管道的阴极保护方法埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。

阴极保护就是利用外加手段迫使电解质中被保护金属表面都成为阴极，以达到抑制腐蚀的目的。

使用阴极保护时，被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的费用。

阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。

采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。

而我公司输配管网绝大部分均埋设在市区范围，因此我公司予以推荐。

另方面，强制电流法则有：保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线或市郊管线的防腐。

如应用于市区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物，且还需要征地或占用建筑物，因此在实施时会带来较大的困难。

因此，城市埋地煤气管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。

当条件许可时，也可采用强制流保护法。

目前，在我公司城市燃气输配管网中，已全面采用牺牲阳极法来进行管道防腐。

广州埋地燃气管道阴极保护的设计与施工3.1 牺牲阳极选用及布点的技术要求（1）电防护法在选用时应符合以下要求a）锌阳极不得使用在土壤电阻率＞20O•m的场合；b）镁阳极不宜使用在土壤电阻车＞100Ω•m的场合；c）外加电流阴极保护法在选用时不受土壤电阻率的限制。

（2）采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应符合以下要求：a）对地电位应达到-0.85V或更负；b）通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300mV；c）当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5％时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负。

（3）在牺牲阳极法中的镁阳极选用时，必需按照表1来进行选取。

（4）牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中。

外加电流阴极爱护法外加电流阴极爱护法，是通过外加电源来提供所需的爱护电流。

将被爱护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而使被爱护金属受到爱护的方法。

外加电流阴极爱护系统由如下几局部组成：① 直流电源，② 辅助阳极，③ 参比电极。

此外，为使阳极输出的爱护电流更均匀，防止阳极附近结构物产生过爱护，有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层。

为使船舶的轴及推动器等转动结构获得良好的爱护，应加装轴接地装置。

直流电源在外加电流阴极爱护系统中，需要有一个稳定的直流电源，以提供爱护电流。

目前，广泛使用的有整流器和恒电位仪两种。

一般，当被爱护的结构物所处的工况条件〔如浸水面积、水质等〕根本不变或变化很小时，可以采纳手动操纵的整流器；但当结构物所处的工况条件经常变化时，则应采纳自动操纵的恒电位仪，以使结构物电位总处在最正确爱护范围内。

在工程中广泛使用的恒电位仪主要有三类：可控硅恒电位仪、磁饱和恒电位仪和晶体管恒电位仪。

可控硅恒电位仪功率较大、体积较小，但过载能力不强。

磁饱和恒电位仪紧固耐用，过载能力强，但体积比拟大，加工工艺也比拟复杂。

晶体管恒电位仪输出平稳、无噪声、操纵精度较高，但线路较复杂。

辅助阳极辅助阳极的作用是将直流电源输出的直流电流由介质传递到被爱护的金属结构上。

可作辅助阳极的材料有很多，如废钢铁、石墨、铅银合金、高硅铸铁、镀铂钛、包铂铌以及混合金属氧化物电极等。

这些材料各有其特点，适用于不同的场合。

我所在辅助阳极材料研究与开发方面做了很多工作，开发的铂铌阳极等具有体积小、排流量大、使用寿命长、工作稳定可靠等优点。

已广泛应用于船舶、钢桩码头、循环水泵、冷凝器及海水管道的爱护中。

参比电极参比电极的作用有两个：一方面用于测量被爱护结构物的电位，监测爱护效果；另一方面，为自动操纵的恒电位仪提供操纵信号，以调节输出电流，使结构物总处于良好的爱护状态。

在工程中，常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及锌参比电极等，这些参比电极各具特点，适用于不同的场合。

埋地管道石油管道管道阴极保护方法管道阴极保护施工条件河南汇龙合金材料有限公司1阴极保护的方法1.1牺牲阳极法牺牲阳极法就是让被保护的金属和另一种金属或者合金链接在一起，被链接的金属或合金的电位比被保护的金属更负。

牺牲阳极的性质比较活泼。

所以在电解液里面它开始溶解的速度非常快，很快就能释放电流让金属金属阴极极化，这样就可以让金属得到保护。

1.2强制电流法强制电流法被保护的电流因为外部直流电源的输入而产生阴极电流，于是就出现了阴极极化的状态，这样就能够让金属得到保护。

强制电流法和众多的因素密切相关，比如阳极、参比电极、直流电源和连接电缆都是必不可少的。

通过辅助阳极能偶让电流进入到被保护的金属当中，所以阳极工作的时候就是处于电解环境里面。

1.3排流保护所谓的排流保护指的是在电流比较散杂的情况下，对这些电流进行排除对被保护构筑物施加阴极保护。

一般而言，有三种方式都可以用来进行排流保护：第一个方法是直接排流。

如果散杂电流干扰电位极性没有太大波动的时候，可以借助电缆把被保护金属和干扰因素连接在一起，让杂散的电流能够排除。

这个方案虽然操作便捷，但是要是判断的不够精准，那么很可能适得其反让杂散的电流更多。

第二个方法是极性排流。

当杂散电流干扰电位极性正负交变时，能够借助二极管让杂散电源回到干扰源，因为二极管在输送电流的时候只能单方向输送，把杂散电流朝正向排出，而负向的就用被当做阴极保护。

现在，极性排流法比较常用。

第三个方法就是强制排流。

前面提到的直接排流法和极性排流都是在排流的过程当中才能实现保护作用，而没有进行排流的时候，金属就不能得到很好的保护作用。

针对这个弊端，于是就有了强制排流这个方法。

在无杂散电流时通过整流器供给保护电流，如果出现杂散电流就借助排流来实现保护。

一般情况下，强制排流采用的都是恒电位仪，在进行排流保护的时候也会有一部分的保护电流输出。

2.阴极保护条件要进行阴极保护，需要满足一下几个特质：首先，腐蚀介质要具备导电性，这样才能产生完整的电路。

埋地管道外防腐与阴极保护的探讨埋地长输管道由于年代长久管道老化而遭受到腐蚀是一种正常现象。

为了有效控制长输管道的腐蚀，本文将具体分析埋地长输管道的防腐方法和长输管道阴极保护方法，并详细分析了阴极保护中容易出现的故障，对故障产生的原因及如何查找故障位置进行分析，希望能为从事管道阴极保护工作提供一定的指导。

标签：埋地管道；防腐；阴极保护一、前言钢质埋地管道因发生电化学腐蚀往往对社会造成严重危害，实践证明控制管道腐蚀的主要方法是防腐层和阴极保护。

相关规定对于管道阴极保护有详实的规定，尤其是在城镇天然气管道的铺设、施工管理中，更高要求在整个技术过程中的高压、次高压等管理，形成管道腐蚀管理与阴极保护的整体功能，将能收到更大的保护效果。

二、埋地长输管道腐蚀的原因和危害埋地长输管道腐蚀的原因主要是来自大自然的外力破坏，如土壤酸碱度偏高、白蚁或老鼠啃食、泥石流山体滑坡、电化学腐蚀等方面，这些现象都会对管道外表原有的防护层造成破坏和老化。

由于管道外层的剥落覆盖层长期处于腐蚀当中，常会出现技术人员所兼顾不到的腐蚀死角，死角的产生原因有以下几个方面：1、为了保证伊通联合站油气长输管道的安全运行，在设计过程中，设计工程师们会在管道的转角、弯头和跨越部位采取一些保护措施，例如设置固定墩、套管保护等，一旦工程师们忽视这些地方的防腐措施，就会出现保护不到的死角。

2、由于伊通联合站油气长输管道的施工漫长而复杂，在不少恶劣的施工环境下造成的施工技术有限，从而直接导致了防腐质量的下降，防腐保护层没有起到对管道本体保护的作用，当腐蚀介质侵入时就会产生保护不到的死角。

例如，受到施工环境的制约，在伊通联合站油气长输管道中的一段管道没能按照石油沥青的最低等级要求进行施工，这对日后管道的修养维护会造成难以补救的问题。

3、在长输管道的运行过程中，土壤的物理和化学性质、电流干扰、周边温度等方面都有可能对管道的防腐层表面产生影响，直接导致防腐层和管道表皮发生剥落现象。

牺牲阳极法和外加电流阴极保护法并联防护编制依据河南汇龙合金材料有限公司技术部在实际的工程应用中，将被保护的金属阴极极化以消除电化学不均匀性所引起的金属腐蚀的方法称为阴极保护。

阴极保护技术就是通过向被保护的管道通以足够的直流电流，使管道表而产生阴极极化，减小或消除造成管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，进而达到阻止管道腐蚀的目的。

该技术方法经过几十年的快速发展，已经成为技术较为成熟，市场也较为广阔的管道防腐技术，且操作简单，实施安装工程量不大的同时亦能起到很好的排流作用。

阴极保护作为防腐层保护的一种补充手段是必不可少的，它可以弥补涂层的缺陷（破坏、漏点等）。

因此，管道阴极保护技术作为第二道防线更好地抑制管线的腐蚀，也是反应管线防腐状态的重要指标。

目前较为常用的两种阴极保护方法分别是牺牲阳极阴极保护法和强制（外加）电流阴极保护法。

前者是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蚀电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流供被保护金属阴极极化而构成保护的方法，由于低电位金属所在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加;后者则是利用外部直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，实现被保护体进入免蚀区而受到保护的方法，由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆组成。

牺牲阳极法和外加电流阴极保护法各有优缺点，有其各自的应用范围，应根据供电条件、介质电阻率、所需保护电流的大小、运行过程中工艺条件变化情况、寿命要求、结构形状等决定。

牺牲阳极阴极保护法不需外部电源，投产后维护管理工作量小，但在高电阻率环境中不宜使用，同时保护范围和输出电流小且输出电流还不可调;强制电流阴极保护法输出电流连续可调，保护范围大，不受土壤电阻率的限制, 适用性强，保护装置使用寿命长，但是却需外部电源，投产后需进行维护管理。

通常情况下，对有电源、介质电阻率大、所需保护电流大、条件变化大、使用寿命长的大系统，应选用外加电流阴极保护，反之宜选用牺牲阳极保护。

管道外加电流阴极保护设计方案上海xxx设计研究总院二〇一二年十二月三日一、概述管道由1条DN1428低碳钢焊接管组成，总长约1.5Km,采用顶管和开挖排管相结合的施工方法进行敷设。

根据类似工程数据，管道埋设深度土层的平均土壤电阻率5～10Ω·m。

全部钢管外防腐均采用熔融环氧粉末防腐涂层。

顶管连接焊缝处采用专用液态环氧树脂补口涂料涂封。

二、设计方案本工程敷设的管道口径较大、埋设深度深、采用顶管方法敷设在中继间切割及密封焊接会造成该处管道外涂层损伤。

因此管道阴极保护选用外加电流方法。

管道设计采用独立的外加电流阴极保护系统。

清水管道在两端各设计1个阴极保护站。

每个阴极保护站在距管道30～50m处设计1座深井阳极、在靠近排气管处埋设1支长效硫酸铜参比电极、在阴极保护站设计安装1台直流电源。

中间流量井1处需采用电缆跨接确保管道良好电连续连接。

本工程顶管施工完成后大部分工作井不拆除，由于其混凝土井壁、井底会对外加电流产生屏蔽使井内浸在水中或土中的管道无法获得有效保护，为此在每个井内设计安装埋设2支镁合金牺牲阳极对井内管道实施阴极保护。

三、设计依据的标准及规范1、GB/T21448-2008埋地钢质管道阴极保护技术规范。

2、GB/T21246-2007埋地钢质管道阴极保护参数测量方法。

3、SY/T0086-95阴极保护管道的电绝缘标准。

4、SYJ4006-90长输管道阴极保护施工及验收规范四、设计指标1、阴极保护设计使用寿命20年。

有效保护期间管道极化电位应满足以下第2或3条要求。

2、施加阴极保护后，管道阴极极化电位为-0.85~1.25V（相对于CSE电极），应考虑排除IR降。

3、在阴极保护极化形成或衰减时，测取被保护管道表面与土壤接触、稳定的参比电极之间的阴极极化电位差不应小于100mV。

4、当土壤或水中存在硫酸盐还原菌，且硫酸离子含量超过0.5%时，通电保护电位应达到-0.95V 或更负（相对于CSE 电极）。