杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律研究

鞠文金(中国石化销售有限公司华南分公司深圳输油管理处妈湾站， 广东 深圳 518000)

杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律研究

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杂散电流是管道腐蚀的主要原因之一，阴极保护是常用的管道防腐技术，埋地碳钢管道在运行过程中若是防腐涂层破损，从而暴露出金属机体后，有很大的可能会受到杂散电流、阴极保护的共同作用。准确分析、充分认识杂散电流干扰和阴极保护作用下的碳钢腐蚀规律，可以为碳钢管道的防腐工作提供良好的理论依据。本篇论文中，笔者主要对杂散电流干扰和阴极保护作用下的碳钢腐蚀规律进行了探讨与分析，以供参考。

杂散电流干扰；阴极保护作用；碳钢；腐蚀规律

碳钢指的是碳的质量分数＜2.11%的铁碳合金，是一种应用十分广泛的金属材料，在我国石油、天然气管道中也有着较为普遍的应用。在杂散电流干扰、阴极保护作用的双重影响下，碳钢腐蚀规律具有一定的复杂性，现阶段来说，关于杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律方面的研究报道，相对来说较少。面对这样的情况，本文中，笔者主要探讨了杂散电流干扰、阴极保护电位数值变化双重作用下的碳钢腐蚀规律，以期能够弥补这方面的空白，望可以为加强碳钢管道的防腐工作提供一定的帮助。

1 杂散电流和阴极保护

杂散电流指的是，在非规定通路中流通的部分电流，通常情况下来源于高压输电线路、变电站、电气化铁路以及电焊与其他阴极保护系统[1]。杂散电流在从碳钢管道流到电力设备的过程中，流出处的碳钢管道带正电，从而成为了腐蚀阳极区，通常为电化学腐蚀，从而使防腐涂层中的铁原子丢失电子，变成了铁离子。一般情况下，为了预防金属管道的腐蚀，除了采用涂抹防腐涂层的措施之外，还会应用阴极保护技术。阴极保护技术的原理是，在被保护金属表面施加外加电流，从而将被保护金属变成阴极，抑制因腐蚀而出现的电子迁移现象，从而达到减缓腐蚀速率、甚至避免腐蚀的目的。埋地碳钢管道在运行过程中若是防腐涂层破损，从而暴露出金属机体后，有很大的可能会受到杂散电流、阴极保护的共同作用。

2 杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律研究

就现阶段来说，关于杂散电流和阴极保护的双重影响下碳钢腐蚀规律方面的研究报道相对较少。相关研究报道之中[2]，将几块25厘米×2.6厘米涂有防腐涂层、涂层破损的碳钢管当作试样，运用先进的交流阻抗技术，监测阴极保护电位不同、杂散电流大小不同的状况下，碳钢管试样的腐蚀行为。

在此基础上，笔者的实验中，对涂层破损的碳钢管试样进行的阴极保护，电位为-850毫安，在此基础上，施加不同大小的杂散电流，从而得到了不同杂散电流基础上随着时间改变的阻抗谱图。通过对阻抗谱结果进行分析，笔者发现，在时间逐渐延长的过程中，整体上来说阻抗变化趋势依然逐渐增大，容抗弧半径、低频阻抗大小也介于单一施加阴极保护、单一施加杂散电流2种情况之前。这一结果说明，杂散电流存在的情况下，阴极保护也会给碳钢管道产生一定的保护作用。同时，实验发现，当杂散电流是200毫安的时候，单一施加杂散电流、同时施加杂散电流与阴极保护的图谱表现非常相似，这一结果说明，在杂散电流是200毫安的前提下，电位为-850毫安的阴极保护对碳钢管道的保护效果并不十分理想。将阴极保护电位改变为-1000毫安，同时施加大小不同的杂散电流，结果发现，与阴极保护电位为-850毫安、同时施加杂散电流的情况相比，阴极保护电位为-1000毫安、同时施加杂散电流的情况下，阻抗幅值增加幅度稍高一些，除此之外，当杂散电流是200毫安的时候，电位为-1000毫安的阴极保护仍可以对碳钢管道产生较为理想的保护效果。

通过监测阴极保护电位不同、杂散电流大小不同的状况下，碳钢管试样的腐蚀行为，通过对阻抗谱结果进行分析，从而得到了杂散电流数值变化、阴极保护电位变化下碳钢的腐蚀规律。具体如下：首先，不管是杂散电流单一存在，还是杂散电流、阴极保护共存，均有一个结果，那就是杂散电流的数值越大，那么腐蚀产物对碳钢管道基体所产生的保护作用越小，与此相对应的是极化电阻越小、碳钢管道的腐蚀程度越重；其次，一定电位范围之中，不管是阴极保护单一存在，还是杂散电流、阴极保护共存，均有一个结果，那就是阴极保护电位越小，那么其对碳钢管道的保护效果也就越好。与此同时，在没有杂散电流的情况下，阴极保护对碳钢管道产生着良好的保护效果[3]。

3 结语

综上所述，随着市场经济的迅速发展，石油、天然气等能源型资源在我国的应用范围越来越大，因此，必须确保石油、天然气管网的安全运行。碳钢管道在石油、天然气管网系统中占据着十分重要的地位，有效预防碳钢管道腐蚀，有利于保障石油、天然气管网的长期、稳定、安全运行。杂散电流是碳钢管道腐蚀的主要原因之一，阴极保护是碳钢管道的常用防腐技术，杂散电流干扰、阴极保护作用均会对碳钢管道的腐蚀行为产生一定的影响，基于这样的原因，加强对杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律的研究，具有十分重要的意义。

[1]祝郦伟,杨丙坤,刘敏,胡家秀,钱洲亥.Q235扁钢接地材料杂散电流腐蚀行为研究[J].河北大学学报(自然科学版),2016，(05):494-500.

[2]查鑫堂,张建文,陈胜利,赵景茂,姜瑞景.杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律研究[J].表面技术,2015，(12):12-18+26+8.

[3]汪川,曹公旺,潘辰,王振尧,刘淼然.碳钢、耐候钢在3种典型大气环境中的腐蚀规律研究[J].中国腐蚀与防护学报,2016，(01):39-46.

鞠文金(1970- )，男，广东人 助理工程师 本科 主要从事输油管道运行管理工作。