阴极保护技术在热力管道防腐方面的应用研究

阴极保护技术在热力管道防腐方面的应用研究

贺兴

关键词：阴极保护技术；热力管道；防腐；应用研究

热力管道作为集中供热的主要设备，其运行状况直接关系到整个供热系统的供热量。但管道腐蚀以严重影响了供热系统的安全运行。本文以樊学-东仁沟段66.09公里管道和延长石油（集团）管道运输第一分公司长输管道检测项目，分析了阴极保护技术在热力管道防腐方面的具体应用，并提出了相应的改进意见，进而为供热系统提供保证。

一、阴极保护技术在热力管道防腐方面应用的重要作用

管道阴极保护是与外防腐层相结合对管道实施腐蚀控制必不可少的手段，其直接作用是给防腐层缺陷处的管体提供阴极电流，使其产生阴极极化，阻止管体的阳极反应，从而达到保护管道的目的。众所周知，任何一条管道的外防腐层都不可能做到没有缺陷，这种缺陷包括管线建设时期遗留的隐患，也包括管道在敷设环境中的老化失效及环境对涂层的侵蚀作用等，而在涂层失效的情况下，管线的阴极保护作用则显得更加重要，也是管道检测的重要组成部分。阴极保护有效性检测包括全线测试桩处断电电位、阴极保护运行参数分析、测试排流桩置完好性、牺牲阳极输出电压，输出电流，站场、绝缘接头、氧化锌避雷器完好性等内容。本文以樊学-东仁沟段66.09公里管道和延长石油（集团）管道运输第一分公司长输管道检测项目为例进行了分析。

二、分析当前热力管道腐蚀的主要原因

热力管道如今大多采用直埋敷设的方式，即管道直接埋于土壤之中。由于土壤中含有空气、水分和能进行离子导电的盐类，它作为一种特殊的电解质为热力管道的腐蚀提供了环境。热力管道在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀，依照电化学机理，管道金属作为阳极失去电子发生阳极氧化反应，土壤中的离子接受电子发生阴极还原反应。而樊学-东仁沟段66.09公里管道和延长石油（集团）管道运输第一分公司长输管道检测项目主要是由杂散电流腐蚀。

杂散电流腐蚀热力管道都是两条（供、回水）或两条以上的并行管道，并且相距较近，当一条管道进行电焊作业时，一部分电流就会通过土壤由一条管道流入另一条管道上，这时杂散电流流入部位，管道得到保护，过大的杂散电流流入会造成管道局部过保护，如果电位过负，会导致管道表面析出大量氢而造成防腐绝缘层损坏，进而导致腐蚀的发生和加剧；而杂散电流流出的部位，管道以铁离子的形式溶入周围介质中，因而管道发生腐蚀。杂散电流具有强度高、危害大、范围广、随机性强的特点，往往造成热力管道的严重腐蚀。

三、阴极技术控制要点

3.1提前设计好阴极保护工程方案设计热力管道阴极保护工程方案时需收集掌握以下内容：被保护管道的位置(埋深及与其他构件的关系)、平行的其他管线(如供水、供气、输油等)的区段长度、与高压输电线的关系、管线的电绝缘性、阴极保护测试点的结构和位置等。

3.2评判阴极保护工程效果评判阴极保护工程效果的标准最重要的就是保护电位，管道的保护电位为－850mV(相对于铜/饱和硫酸铜)或以下，除保护电位外，另一主要参数是被保护管道所需要的电流密度，它的大小主要取决于被保护金属的种类、表面状况、腐蚀介质的性质、组成、浓度等环境条件，除了这些功能性指标外，在工程方案设计时也需要考虑使用寿命和系统管理、可维性等可靠性指标。确无误。

3.3采用牺牲阳极阴极保护加强牺牲阳极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正应检查管道的绝缘接头的绝缘性能是否正常;管道沿线的阀门应与土壤有良好的绝缘;管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施，管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障;管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤均应在施工验收时使用埋地检漏仪检测，修补后回填。

3.4采用外加电流阴极保护为了确保平行敷设的供回水热力管道主干线保护电位均布，于平行敷设的供回水管道间安装均压线，均压线主要安装在补偿器井或阀门井内;庭院管网和主管线连接处的普通法兰应改造成绝缘法兰，避免保护电流流失到庭院网上。

3.5加强维护和管理阴极保护在使用过程中应加强维护和管理，包括恒电位仪的巡检和维护、参比电极的维护、阳极地床的维护、测试桩的维护等，定期监测管道对地保护电位、阳极接地电阻、绝缘法兰两侧电位差、测试桩与大地的绝缘情况;饱和硫酸铜参比电极在使用前要校准，配置时一定要过饱和，定期检查防止干涸;此外，应定期记录恒电位仪的输出电流、电压并整理分析数据，发现异常应立即采取有效措施，确保阴极保护效果的有效性。

四、针对当前项目防腐层修复建议

1)对已检测出防腐层破损点，评价为大的应立即修复；评价为中的列入计划维修；对于评价为小的防腐层破损点进行监控，建议在两年内完成修复。但如果防腐层破损点在高后果区内，考虑到其潜在危险性，建议不论破损点评价结果如何，均需尽快维修。

2)对于绝缘绝缘性能价为差、劣的管段，是受防腐层破损点影响的，应对破损点进修复，受电流分界点无需处理，受站场阀室漏电影响的，对其加强监控及测试电位，电位不达标的，进行牺牲阳极保护或绝缘处理。

3)强制电流阴保系统运行正常时，应保持牺牲阳极与管道断开，避免因牺牲阳极损耗而增加恒电位仪输出功率，同时亦影响到线路阴极保护效果。当恒电位仪出现故障时可临时作为备用阴保系统，也可在今后需要排流时加以利用。

4)对进出站管道的绝缘接头两侧增加测试线、避雷设施通过测试桩连接。

五、结论

综上所述，热力管道腐蚀造成的危害是巨大的，不仅影响供热系统的安全稳定运行，还可能造成人身伤亡，给人们的生产生活带来严重影响。阴极保护技术不仅可以有效控制热力管道免遭腐蚀、延长管道使用寿命，而且具有投资少、管理简单、见效快的显著特点，值得在我国热力管道上大力推广。

参考文献：

[1]张茜.阴极保护技术在热力管道防腐方面的应用研究[J].山西建筑,2015,41(03).

[2]张茜.浅谈阴极保护技术在热力管道防腐方面的应用[J].区域供热,2015(05).