埋地管道外的防腐策略与阴极保护的思考

农式鹏

（大庆油田工程建设有限公司，黑龙江 大庆 163002）

0 引言

埋地管道很容易受外界一些因素的影响而发生腐蚀，如果仅单纯的在埋地管道外涂刷一层防腐层，很难对管道进行全方位的保护。目前我国埋地管道附近的电磁环境一般都较为复杂，致使一些管道并不在阴极保护范畴内。所以还需要注意做好管道的阴极保护，这样即便埋设管道的防腐层发生破损后，其依然可以在阴极保护下安全的运行，避免出现介质泄漏的情况。

1 埋地管道腐蚀的主要原因

对埋地管道的自然电位进行测量，可以了解管道在某一区域段内的腐蚀的大致程度。埋地管道腐蚀情况的出现，一般都是管道外腐蚀，导致管道外腐蚀的主要因素就是管道埋设的土壤环境。在进行管道埋设时，管道金属构件在接触不同性质的土壤时，在金属构件的不同位置形成的电极电位也有所不同，而电位差的存在，将会借助土壤这一介质形成回路，产生具有腐蚀性的电池，致使管道外发生电化学反应。在反应的过程中，将会形成阴极区与阳极区。Fe位于阳极区其被氧化后将形成Fe2+，释放的电子从阳极区向阴极区流入，作用于H+，将其还原成为氢气[1]。

2 埋地管道外的防腐策略

2.1 石油沥青防腐

按照防腐层的结构，通常可以将石油沥青防腐层划分为三个不同的等级，分别为普通级、加强级与特殊加强级。可以根据埋地管道所处的环境进行选择，其中包括土壤的腐蚀性、地下水水位以及土壤生物等。如果管道需要从居民区、铁路、公路、河渠等地段穿越，那么则可选用特殊加强级或者加强级石油沥青防腐层。

普通级石油沥青防腐层就是在埋地管道外线涂刷一层沥青底漆，厚度需控制在1.5mm左右，然后包裹上一层，接着再涂刷一层厚度在1.5mm左右的沥青层，然后包裹上一层玻璃布，最后再涂刷一层厚度为1.5mm左右的沥青层，再使用聚氯乙烯工业膜进行包裹[2]。

加强级石油沥青防腐层的总厚度需要在5.5mm以上，相对于普通级石油沥青防腐层来说，其需要多涂刷一遍沥青，并且需要多包裹一层玻璃布，同样在完成第四层沥青的涂刷后，需再包裹一层聚氯乙烯工业膜。

特殊加强级石油沥青防腐层的总厚度需要在7mm以上，需要先涂刷4层的沥青，并包裹4层的玻璃布，然后再涂刷一层厚度在1.5mm左右的沥青层，然后包裹上一层聚氯乙烯工业膜。

该防腐层的优势就是价格比较低，对于不同温度、不同环境的埋地管道均较为适用。在具体应用时需合理的选择其等级，并协同阴极保护一同对管道进行保护。

2.2 FBE防腐

埋地管道外的FBE防腐涂层通常指的是在埋地管道外层涂刷一层熔结环氧粉末，其成本主要包括环氧树脂、颜料、填料、稳定剂、增塑剂、流平剂与固化剂等。该防腐涂层通常为一次性成膜，涂刷的厚涂需在300～500μm之间。该防腐涂层可以牢固的粘结在管道的钢铁表面，同时该管道外防腐层还具有耐磨损、环保、耐土壤应力等应用优势。FBE防腐层时常应用在管道运行时温度通常在零下30～100oC的埋地管道[3]。按照防腐层的厚度可以将FBE防腐划分为两个等级，分别为普通级和加强级，其中普通级防腐层的厚度通常不可以低于620μm，加强级防腐层的厚度通常需要不低于800μm。一般情况下，需要根据管道所处的土壤环境、运行温度来选择防腐层的等级。

2.3 环氧煤焦油沥青防腐

环氧煤焦油沥青防腐层的主要成分包括环氧树脂、煤焦油沥青、改性胺、助剂以及防锈颜料。该埋地管道外防腐层的应用优势为可以快速的干燥，并且具有较好的耐油性、耐水性、耐碱性、耐酸性与耐盐性等。

2.4 聚烯烃黏胶带防腐

聚烯烃黏胶带防腐层通常包括两部分，分别为基膜与胶层。其中基底保护膜使用的是聚乙烯膜片，胶层使用的则是丁基橡胶。该防腐层的优势为具有较高的机械强度。按照不同的应用情况可以将该防腐层划分为补口带、保护带、防腐带。按照防腐层的厚度通常可以将其划分为普通级与加强级。其中普通级防腐层的厚度通常需要不低于0.7mm，底漆、内带、外带只需要完成一层即可。加强级防腐层的厚度通常不可以低于1.40mm，底漆、内带、外带均为两层[4]。

2.5 聚氨酯泡沫塑料防腐

在埋地管道外使用聚氨酯泡沫塑料不仅可以达到防腐的目的，同时还可以达到保温的效果。该防腐层比较适用于运行时温度在100oC以下的管道。其属于复合结构，结构构成包括防腐层、保温层和防护层，其不管是防腐性还是绝缘性均较为良好。

3 埋地管道阴极保护的有效策略

3.1 基本原理

埋地管道阴极保护就是避免管道在土壤中发生腐蚀，其基本原理就是以埋地管道的金属构件为阴极，通过直流电流的施加，促使阴极极化，消除金属表面不均匀的电化学，以此抑制阴极腐蚀，从而实现对埋地管道的保护。

阴极保护主要包括强制电流与牺牲阳极两种保护方式。

强制电流阴极保护就是将直流电源传入到回路内，在阳极的辅助下，向需要保护的埋地金属管道施加直流电，让金属构件成为阴极，以此实现对管道的保护。

牺牲阳极的阴极保护就是利用比埋地管道电位需要负的合金或者金属与管道的金属构件相互连接，借助电位相对更负的金属对电流进行不断的腐蚀溶解，以此实现对管道的保护。

3.2 埋地管道阴极保护的案例

某埋地管道总长度在1.5千米左右，由一条DN1428低碳钢焊接管构成，埋设土壤的平均电阻率在每米5到10欧姆。管道采用的外防腐层为熔融环氧粉末。该管道埋地深度较长，并且直径较大。

站在设计该埋地管道阴极保护方案时，采用的是外加独立电流阴极保护系统的方式。在管道两端分别设置一个阴极保护站，同时在保护站距离管道30到50米的位置分别设置一座深井阳极，并在保护站内安装直流电源，在排气管附近埋设硫酸铜参比电极，以此实现对埋地管道的阴极保护[5]。

3.3 阴极保护的标准

（1）施加直流电流后，对地电位需要至少为负0.85V；

（2）施加直流电流后，阴极电位向负方向产生的变化值需要比自然电位大300mV；

（3）将直流电源断开后，阳极电位在负方向产生的变化需比自然电位大100mV；

（4）如果埋设管道的土壤中含有硫酸盐，并且含有的硫酸根在0.5%以上，施加直流电流后，电位则需要至少达到负0.95V。如果管道外层涂有防腐层保护电位则需至少达到负1.20V。

3.4 阴极保护中的注意事项

首先，在对埋地管道进行阴极保护前，需先检查管道，确保埋地管道的绝缘措施的准确性，管道外的防腐层不可以存在任何的漏敷点。同时还需检查管道的导电性，确保其可以连续导电。

其次，准确的测试埋设管道土壤的电阻率，并以此为依据确定阳极的规格以及阳极的安装数量。

最后，做好管道的电连接。利用铜焊的方式在相连的埋地管道上焊接铜芯电缆，以此实现电连续性跨接。需要特别注意的是，跨接电缆的焊接方向需要和管道轴处于相同的方向，并且要保证焊接的足够牢靠，避免出现虚焊的情况。焊接前，需先打磨铜片，对其进行除锈处理，确保焊接的位置有金属光泽。完成焊接操作后，需将焊点附近的杂物去除掉，并且还需要对跨接钢片附近以及跨接点做好覆盖于保护工作，不可以出现铜芯电缆、焊接金属裸露在外的情况。

4 结语

综上所述，在对埋地钢质管道进行保护时，既需要注意做好对管道外的防腐处理，又需要加强对管道的阴极保护。在选择防腐层时，需要确保所选择使用的防腐材料可以与管道很好的粘结在一起，并且具有良好的防水性、绝缘性、韧性、耐热性、抗微生物腐蚀性。如果防腐层的选择不够准确，很可能在投入使用后，导致管道外防腐层的防腐作用失效，很可能会影响管道的安全运行。为此，一定要根据管道埋设环境条件以及各防腐层的优缺点，选择恰当的防腐方式，并与阴极保护相互配合，做好埋地管道的保护。