探析成品油管道阴极保护技术及发展趋势

王虎成 范博 孔全良 孙剑青

摘要：成品油管道的安全运行不仅关系到企业的自身发展，同时也关系到国家能源供应的安全。成品油管道的阴极保护是保障管道完整性和安全运行的重要手段。本文主要对现阶段成品油管道常用的阴极保护方法进行了分析，展望了成品油管道阴极保护技术未来的发展趋势，供同行业工作者参考。

关键词：成品油;管道;阴极保护;发展趋势

阴极保护技术属于一种电化学保护技术，主要是在被腐蚀的金属结构物表面施加一个外加电流，使金属结构物整体处于电子过剩的状态，从而起到对金属结构物的保护作用。对成品油管道采用阴极保护能够有效减缓金属腐蚀现象的发生。成品油管道外腐蚀控制系统主要由防腐层和阴极保护系统组成，其中，防腐层是控制管道腐蚀的第一道防线，然而管道在建设施工及运行过程中，防腐层不可避免地会因机械碰撞或土壤应力出现漏点，导致管体与腐蚀性环境接触而受到腐蚀威胁。阴极保护系统则为这些漏点处管体提供附加保护，防止管道发生腐蚀，是管道腐蚀控制的第二道防线。阴极保护技术通过向管道表面提供阴极电流，使电位发生负向极化，从而控制管道表面腐蚀。

1阴极保护技术常用方法

1.1 牺牲阳极法

该方法的作用机理是将电位较低的金属或者合金共同放置于同一个溶液中，由于其比需要保护的金属或者合金的电位更低，所以在溶液中，比需要保护的金属更快的发生溶解，释放出电流，从而保护了需要被保护的金属，防止被腐蚀。优点：不需要外部电源;对附近金属构筑物干扰较小;管理维护工作量小;工程费用与保护长度成正比;保护电流分布均匀，利用率高。缺点：高电阻率环境下不宜使用;保护电流不可调;对管道防腐覆盖层质量要求较高;消耗有色金属，需要定期进行更换;杂散电流干扰大时不能使用;在特殊环境下，可能会出现极性逆转情况。

1.2.强制电流法

强制电流法主要是从外部加入电流，这样就可以使需要被保护的金属阴极化，达到和阳极保护法相同的保护措施。强制电流法需要的基础构件主要包括稳定的直流电源、连接电源的辅助阳极和连接所需要的电缆线，辅助阳极的作用就是要把外接的电流通入到系统中，使阳极工作时处在电解状态下。一般情况下，按照阳极的溶解性能划分，辅助阳极可以分为不溶性阳极、可溶性阳极和微溶性阳极三类。强制电流法一般不受土壤电阻率的影响，主要受是否具有可靠稳定电源的影响，一般应用于大口径管道或长距离油气管道。优点：可连续调节输出电流，可提供较大的保护电流密度;不受环境电阻率限制;工程越大越经济;对管道防腐覆盖层质量要求相对较低;保护装置寿命长。缺点：需要可靠的外部电源;对临近金属构筑物干扰大;日常维护管理费用高，需设置阴极保护站;在需要较小电流时，无法使装置的投资费用减至最低;可导致过保护，引发防腐层的破坏甚至是管材的氢脆。

1.3排流保护法

排流保护法的机理是在有其他干扰电流存在的情况下，利用排除方法，对需要保护的构件进行保护作用的一样方法。排流保护法主要有三种保护措施：（1）直接排流。该方法需要外接电源，在稳定的情况下，该稳定电流可以保护金属或合金，排除其他干扰电流。但此方法需要谨慎使用，如果使用不当，就会造成

更大的干扰，甚至是危险。（2）极性排流。由于二极管具有单向通过性的作用，只可以通过一方电流，在有正负干扰电流存在的情况下，就需要插入二极管，这样就可以保证电流通过一个方向，从而保护金属体。（3）强制排流。上述二种方法只能在排流时才能对保护体起到保护作用，如果不是排流期间，就无法起到保护作用。这样就需要强制排流的方法，利用恒定的整流器产生电流，从而达到需要保护的作用。

2阴极保护技术发展趋势

2.1 阴极保护准则研究

阴极保护准则是阴极保护技术的基础，对于阴极保护设计及运行起着指导性作用。由于现有准则不能完全满足成品油管道生产运行的需要，因此，应开展相关基础研究，建立完善的阴极保护准则。首先，根据我国成品油管道的特点，通过理论计算及实验研究，建立高温运行管道阴极保护准则，指导高温段管道阴极保护设计与运行。其次，随着管道所受直流干扰越来越严重，可以通过实验研究或引进国外先进标准的方法，建立动态直流干扰下管道的阴极保护准则，指导直流干扰情况下管道的运行。另外，随着管道所受交流干扰越来越普遍，对管道交流干扰腐蚀机理开展基础科学研究，建立交流干扰下管道的阴极保护准则，以保障油气管道在长期交流干扰下安全有效运行。

2.2 阴极保护数值模拟技术

根据目前成品油管道阴极保护计算的情况来看，数据模拟技术在该领域中得到了广泛的应用和推广，在未来势必会推动阴极保护工作实现数据模拟化。通过采用数据模拟技术，能够有效提高成品油管道阴极保护数值的精准度，提高模拟数据的仿真性，进一步完善油气管道极化曲线数据库，能够为油气管道的保护工作带来可靠的参考依据。同时，数据模拟技术表现出了更加广阔的发展空间，有助于对成品油管道阴极保护工作进行合理的规划和设计。技术人员能够采用这项技术有效设置阴极保护电位的分布情况，解决测量中存在的问题，更好的对成品油管道进行保护。

2.3 提升阴极保护与防腐层两者的兼容性

防腐層与阴极保护系统共同组成管道腐蚀控制系统，两者相互影响。阴极保护系统为防腐层漏点处管道提供保护。宏观上，防腐层电阻率会影响阴极保护电流密度;微观上，阴极保护电流密度决定了阴极保护系统的保护能力。防腐层电阻率与阴极保护电流密度成反比，阴极保护电流密度与其保护能力成正比。因此，防腐层电阻率会影响到阴极保护系统的保护能力。所以，需要考虑防腐层物理性能对阴极保护系统输出电流的影响，即防腐层与阴极保护的兼容性。

3结束语

综上所述，阴极保护作为一种非常重要的管道防腐技术，在管道腐蚀控制方面发挥着越来越重要的作用。随着成品油管道事业的飞速发展，管道面临的腐蚀风险不断增加，相关企业需要加强阴极保护技术的相关研究，不断提高成品油管道阴极保护技术水平，保障成品油管道安全、稳定运行。

参考文献

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作者简介：王虎成（1988-），男，甘肃定西人，油气管道保护高级工，从事管道保护管理工作。