阴极保护技术在接地网防腐中的应用

雷 鸣

大庆油田设计院

阴极保护技术在接地网防腐中的应用

雷 鸣

大庆油田设计院

在大庆油田变电所项目设计中，广泛地采用热镀锌钢材作为接地网的材料，经过实际的调查研究发现，运行10年以上的变电所接地网已经出现了严重的腐蚀，甚至出现断口。实践证明，镀锌并不能彻底地解决接地钢材的腐蚀问题。为了抑制接地网的腐蚀，在近几年的设计中将阴极保护技术应用到了变电所接地网。由于阴极保护能有效地防止接地网的腐蚀，延长了接地极的使用寿命，提高了变电所的安全运行水平，也避免了因为接地网的腐蚀造成的二次投资。

腐蚀；接地网；阴极保护

近几年随着油田进入后期开发，很多变电所的运行寿命超过了10年，在电气设备和房屋较为完好的情况下，变电所接地网却出现了严重的腐蚀，危及设备安全运行和人身安全。

在大庆油田变电所项目设计中，广泛地采用热镀锌钢材作为接地网的材料，经过实际的调查研究发现，运行10年以上的变电所接地网已经出现了严重的腐蚀，甚至出现断口。实践证明，镀锌并不能彻底地解决接地钢材的腐蚀问题，因为变电所内设备运行时的泄漏电流造成了电解腐蚀，加快了腐蚀的速度。为了抑制接地网的腐蚀，在近几年的设计中将阴极保护技术应用到了变电所接地网。

阴极保护的原理就是给接地钢材补充大量的电子，使接地钢材的表面永远都处于电子过剩的状态，金属表面到达同一负电位，使金属原子不易失去电子，也就不易被腐蚀。在阴极保护技术中可以采用牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种方式。目前，二者的保护效果都很理想，但牺牲阳极法的缺点是受阳极寿命的约束，通常30年需要更换一次，而外加电流法一次性投资比较高，需要不间断的外加电源，常年需要供电，同时也可能会对邻近的地下金属结构建筑产生影响。经调查研究发现，大庆油田内部变电所的使用寿命均不超过30年，故采用了牺牲阳极阴极保护法对接地网进行阴极保护。

采用镁合金作为阴极保护中牺牲阳极的材料，把镁合金阳极和角钢接地极用电缆连接，使其处于同一土壤腐蚀环境中。镁合金的电位相对于接地扁钢来说更负，所以镁合金在电化学过程中失去电子，而接地网中的接地钢材却不断的得到电子，接地钢材在土壤中不失去电子反而得到电子，这样接地钢材就不会被腐蚀了。值得注意的是，接地网不能和电位比其高的金属相连，这样接地网在整个系统中就会变成阳极被腐蚀掉。牺牲阳极除了有防蚀功能，又由于采用其低电阻的阳极，还可以起到进一步降低接地电阻的作用。此外，接地网进行电化学保护时，金属表面上的铁锈层通过一段时间阴极还原后生成的可溶性物质也能降低接地电阻。不仅如此，采用牺牲阳极保护后，因牺牲阳极电位比土壤电位负，更有利于工频电流和雷电流的流散，能大大降低杂散电流腐蚀的危害。

应用在接地网中的阴极保护装置主要包括镁合金牺牲、阳极袋、参比电极及测试桩。阴极保护装置安装方法如下：袋装阳极采用水平、平行于地网埋设，埋设深度与接地网同深。阳极坑表面要平整，不得有砖瓦石块等物。将阳极电缆焊在地网的相应位置上，阳极埋在坑中，填上少量回填土，浇水将填料包浸透。电缆与地网的焊接要牢固，焊头处应补涂防腐涂料。阳极电缆埋设前要留有一定余量，以防土壤沉降。参比电极安装应尽量靠近接地网插入，靠近测量接地点，并与阳极有一定的距离，万用表一端接接地网靠近阴极保护焊头处，一端接参比电极。

在大庆油田采油一厂聚中十一变电所实施阴极保护后，在变电所内接地网中不同方位选了8个点进行了电位检测。从检测结果可以看出，7天后整个变电站接地系统的平均电位为-1.18 V，镁合金的开路电位为-1.56 V，满足了设计要求，接地网将由于不断从阳极得到的电子而不再被腐蚀。

由于阴极保护能有效地防止接地网的腐蚀，延长了接地极的使用寿命，提高了变电所的安全运行水平，也避免了因为接地网的腐蚀造成的二次投资。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.026