区域阴极保护在输油站场的应用

王小东1，张艳娥2，李敏3

摘要：我国自20世纪70年代末开始应用区域阴极保护技术，这是一种常用于管道和其他金属结构物的防腐蚀技术。该技术通过在金属结构物周围建立一定的阴极保护电位来抑制金属腐蚀，从而延长其使用寿命。在长输管道站场内，已经全面应用了区域阴极保护技术。然而，统计结果显示，站场区域阴极保护系统的一次设计的成功率远低于干线管道。具体来说，投产后的有效保护率达到100%的站场不足20%。

关键词：区域阴极保护；输油站场；应用

1区域阴极保护的必要性

钢制管道腐蚀是一个非常严重的问题，因为它可能导致管道破裂、漏水和其他灾难性后果。在这种情况下，阴极保护是一种有效和必要的腐蚀控制方法，经过试验和实践检验，它已被证明可以极大地延长管道的使用寿命。然而，单靠喷漆等被动手段是不可靠的，因为站内设置了大量的接地系统，存在电偶腐蚀风险，且现场防腐质量低于工厂预制成品。这意味着，如果我们不采取更具体的措施，管道仍然会面临腐蚀的风险。为了消除这种风险，我们需要强化站内埋地管道的薄弱环节。这可能包括采用更好的材料、更好的施工方法以及更好的维护程序。通过这些努力，我们可以消除管道腐蚀的风险，确保管道的长期稳定运行。在这个过程中，阴极保护仍然是一个非常重要的措施，但它需要与其他措施结合使用，以确保管道的完整性和安全性。

2阴极保护的方法

2.1牺牲阳极法

在防腐领域中，牺牲阳极法是一种常见的防腐方式。它利用金属的活泼性来保护金属的阴极。具体来说，牺牲阳极法利用活泼性更强的金属作为阳极，被腐蚀来保护阴极。这种方法已经被广泛应用于海洋、石油、化工等领域中，以保护管道、储罐、船舶等金属构件。在牺牲阳极法中，阴极保护系统将钢质管道与镁阳极同时埋设于同一土壤中，构成完整的电流回路。在这个电流回路中，镁阳极、土壤和管道构成了一个电化学电池。由于镁比钢更活泼，所以在这个电池中，镁被氧化并释放电子，从而实现了阴极保护。这样，镁阳极就成为了一个牺牲阳极，它会逐渐被腐蚀，但它的腐蚀会保护钢质管道，使其不被腐蚀。牺牲阳极法的优点在于，它可以在大范围内有效地保护金属构件，其成本也比较低廉。此外，由于它不需要复杂的电源和控制设备，因此使用起来也很方便。不过，牺牲阳极法也有一些缺点，例如，它的保护效果受到环境因素的影响，比如土壤的成分、温度、湿度等。此外，镁阳极的寿命也是一个问题，它需要定期更换。

2.2强制电流法

在许多工业领域中，金属结构的保护是非常重要的。在埋地管道等金属结构中使用外部直流电源提供阴极保护是一种有效的方法。这种方法可以通过提供所需的极化电流来保护金属结构，从而防止腐蚀和损坏。阴极保护的工作原理是在金属结构表面形成一个由电子供应的阴极。这个阴极可以消耗在金属表面上形成的电化学反应，从而保护金属免受腐蚀的侵害。为了形成这个阴极，需要提供极化电流。这个极化电流可以通过外部直流电源来提供。

3输油站区域阴极保护的方式选择

3.1馈电试验和数值仿真模型技术的结合应用

数值模拟技术在区域阴极保护系统设计优化中备受青睐，已成为一种有效的手段。然而，计算精度的限制仍然存在，其中边界条件的确定是一种重要因素。因此，为了更好地指导设计，需要采用馈电试验计算来辅助分析。馈电试验计算通常是在现场设置临时阴极保护站并埋设一定数量的阳极，对管道进行通道并测量各点电位，以帮助分析并指导设计。这种试验方法可以弥补理论计算的不足，特别是结合数值模拟技术使用，可以修正前期收集资料中的错误和不足。在设计阶段，将数值模拟技术与馈电试验计算相结合，可以更好地校准和修正模型，以反映输气站的管道电位分布。这样，设计师可以更准确地预测管道的阴极保护情况，从而更好地保护管道的完整性和安全性。

3.2强制电流阴极保护为主

在输油站的防腐蚀保护中，阴极保护技术被广泛应用。然而，阴极保护效果的好坏取决于多个因素。其中，非消耗性电极材料是一种常用的辅助阳极材料，它可以提高阴极保护效果。同时，阳极地床的设计和质量也对阴极保护的经济性和保护效果有着直接的影响。输油站地下金属结构网络非常复杂，这就导致了阳极保护效果的不确定性。为了提高阴极保护的效果，选择深井阳极作为辅助阳极是一个不错的选择。相比于传统的阳极地床，深井阳极地床可以改善阴极保护电流分布和降低电位梯度，从而提高阴极保护效果。此外，深井阳极地床不会产生新的不安全因素，因此也比较安全。非消耗性电极材料和阳极地床的设计和质量对于阴极保护效果有着重要的影响。在复杂的输油站环境中，选择深井阳极作为辅助阳极可以提高阴极保护效果并保证安全性。这些技术的应用将有助于提高输油站的防腐蚀保护水平，保障输油站的安全运行。

3.3多回路智能测试设备的研发和应用

智能阴极保护参数测试远传设备在输气管道干线上得到广泛应用。这种设备能够采集多种阴极保护参数，包括通电电位、断电电位、自然电位、交直流电流密度等。相比于以往的人工测试，该设备具有显著的优势。人工测试存在测试点有限、测试频率低、随机性和误差等问题，而多回路智能测试设备可以同时采集不同位置的阴极保护参数，为恒电位仪的运行调节提供依据。智能阴极保护参数测试远传设备的广泛应用使得输气管道干线的阴极保护得到了更好的保障。该设备能够对多种参数进行采集，其中包括通电电位、断电电位、自然电位、交直流电流密度等。这些参数能够为阴极保护的运行提供必要的依据和支持。相比于以往的人工测试，智能阴极保护参数测试远传设备具有很多优势。人工测试存在测试点有限、测试频率低、随机性和误差等问题，而多回路智能测试设备可以同时采集不同位置的阴极保护参数，大大提高了测试的效率和准确性。此外，智能测试设备还具有数据远传功能，能够将测试数据上传至云端，方便数据管理和分析。多回路智能测试设备的采用，也有助于恒电位仪的运行调节。阴极保护的恒电位仪在运行过程中，需要根据实际情况进行调节。智能测试设备采集到的多种阴极保护参数能够为恒电位仪的运行提供依据，使得恒电位仪的运行更加准确和稳定。

3.4牺牲阳极阴极保护为辅

在输油站场内，管线的结构十分复杂，这对强制电流阴极保护系统造成了屏蔽影响。为了实现补充保护，需要采用牺牲阳极的阴极保护法。在这种方法中，阳极会受到腐蚀，从而保护管道不受腐蚀。为了实施这种保护法，可以选用镁合金作为牺牲阳极，并将其直接连接至盲区的管道。这种施工方法非常简单，而且不需要外加电源。此外，它还可以根据管道需要自行调节保护电流的均匀度。由于这种方法的利用率非常高，因此在输油站场内使用是非常适合的。

4结论

区域阴极保护技术在工业领域中被广泛应用，它能够控制腐蚀速度，提高站场运行安全性，延长使用寿命。然而，区域阴极保护的研究发展远落后于长输管道阴极保护技术，需要得到足够重视。区域阴极保护与长输管道阴极保护技术不同，它适用于站内管道、设备等被保护体多、分布复杂、对电流需求量大的情况。强制电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护方法，是区域阴极保护技术中最常用的方法。在强制电流保护系统屏蔽时，为了减少腐蚀风险，可通过加装牺牲阳极实现双重保护。在实际施工过程中，应测量实际通电电位，并找出强制电流保护不到位的盲区。

参考文献：

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