科学实践埋地钢质管道阴极保护方式及其维护周阳中国石油管道大连输油气分公司瓦房店输油站辽宁大连116300（土壤、地下水、细菌及外界杂散电流）的长期作用下，如不采取摘要院长输埋地金属管道多处于复杂的土壤环境中，在周围环境介质可以有有效措施，会对金属本体产生腐蚀，这种腐蚀破坏速度很缓慢，但对油气管道的危害是巨大的。通过对埋地金属管道施加阴极保护，效防止和减缓埋地管道的腐蚀。因此，阴极保护在油气管道管理中占据十分重要的地位。本文主要探讨长输油气管道运行中的阴极保护方式及其维护。保护；维护关键词院金属；管道；1金属腐蚀1.1金属腐蚀的本质的金属腐蚀的本质就是金属由元素状态返回自然状态（矿石）自然界中很多物质都过程。腐蚀自始至终完全是一个纯自然过程，会因此而发生变质。因此腐蚀是一种普遍存在的自然现象。金属在电解质溶液中由于电化学作用而发生的腐蚀称为电化特别是埋地管道的腐学腐蚀。它是金属腐蚀中最普遍的一种方式，蚀主要为电化学腐蚀。1.2埋地金属管道的腐蚀1.2.1土壤腐蚀土壤腐蚀基本上属于电化学腐蚀，因为土壤物质组成比较复埋地管道周围介质便有了电解杂，含有大量的水，空气和各种盐类，一旦摩擦系数达不到标吹雪车对跑道、联络道、滑行道实施热吹作业，除冰车按时进行喷洒除冰液、准，关闭机场；机场关闭期间，融雪剂作并按照机场规定的时间完成。业，用吹雪车实施吹雪作业，提高服务质量2.3合理培育除冰雪保障人员，冬季机场道面除冰雪工作，建立由专业化人员组成的专业化队伍，组织固定，人员基本固定，有利于保证服务质量和服务水平的提高。这就需要在冬季服务开始之前对除冰雪专业人员进行技术培训，使其身体状况、心理素质、团队精神和敬业精神都调节到较高的水准。淤车辆设备使用操作的培训。操作人员按照所有可能使用的设掌握除冰雪备的操作规程、操作要领进行训练，达到熟练准确操作；作业宽度等相关参数。作业时制剂的用量，行驶速度，除雪的方法，熟悉飞行区除冰于除冰雪预案的培训。熟悉除冰、功能、责任，出现纰漏时如雪预案；了解编队作业时各车辆的位置、何补救，知道自己岗位上级部门的联系方式。滑行道、联络道的位盂机场情况的培训。熟悉飞行区的跑道、作业区划分置，熟悉车辆集结地点和除冰雪作业时机场的功能区、情况；练习飞行区平面图的识图，必要时到现场确认飞行区道路交通管理规定。榆除冰雪演练培训。演练时一切按照实际除冰雪工作要求操作如何分组作业都必须符进行，包括所需的人员、设备以及如何编队、最大限度地模拟实际除合《飞行区场道除冰雪预案》中的详细规定，对出雪作业，在演练中除冰雪指挥人员要对演练进行全程的监控，有必要的话可以在现场现和发现的问题进行总结和制定整改措施，以使工作人员能进行纠正，组织对出现问题的环节进行重新演练，够及时纠正作业错误，避免在实际除冰雪工作中出现类似的问题。3结束语成熟的作业方式，但是随除冰雪工作在很多机场都有系统的、着机场运行规模的增加，工作方式和设备配备情况都在发生逐步的变化，其变化趋势主要表现在以下三个方面。淤除冰雪设备类型方面在飞行区除冰雪设备类型方面，体现出了以下几个方面。高科技质溶液的特征，埋地金属管道在土壤中将发生电化学腐蚀。埋地金属管道在土壤中的腐蚀速度比一般水溶液中慢。其中土壤电阻率是影响腐蚀速度的主要因素。表1土壤腐蚀性分级标准腐蚀等级土壤电阻率/赘·m强约20中20耀50弱跃501.2.2杂散电流腐蚀杂散电流是指除阴极保护电流以外的电流，比如高压电塔的接地、电气化铁路由于各种原因排入大地的电流都称为杂散电流。当埋杂散电流就地管道靠近杂散电流源时，如果管道防腐绝缘层有破损，如果该段管道会通过破损处进入金属管道中，并在管道中持续流动，更高效；功能集成化设备，同一台含量的设备，运行更安全，更可靠，不需要回去改装或更换，对于设备可以同时或分时完成多种工作，缩短了整体的现场的不同作业对象和条件随时可以转换作业方式，在不同的作业环境作业周期；专业化设备，既有大型的也有小型的，下应用不同规格和型号的设备，不同的气象环境下用不同功能的专为了飞行区的某一需求而设用设备，作业效果更好；新型专用设备，可以实现不同介计的设备，功能专一，性能特殊，如结冰预警系统，实际冰点的测试和预报，既可以质（不同酸碱度和盐浓度下的雪水）又不会贻误最好的作业时机。于减少化学制剂的使用量节约成本，除冰雪设备性能方面在除冰雪设备的性能方面，普遍朝着耐久性维护周期加长，冰雪状和可靠性方向发展。易耗件易损件数量减少，整体保证设备能够况的防水性能提高，润滑和温升控制性能提高，在恶劣的寒冷环境下长时间连续运行。盂除冰雪工艺方面在较高的人员技术水平和设备配备水平基础上可以完成新的作业方式方法的组合，以满足不同范围和条件下的作业需求。在场道除冰雪作大雪状况下业时，一般雪情时在跑道上采用高速扫雪车梯队作业，雪量少、采用推雪车梯队在先，扫雪车梯队在后的大联合作业方式；气温偏高时可以采用少量道面融雪剂喷洒实现阻止结冰。新的作业使效率和效果大幅提高。工艺可以突破传统作业方式的工艺瓶颈，参考文献:[1]李满仓援场道维护与养护[M]援北京：中国民航出版社，2006.周进援除雪机械的现状和发展方向分析[J]援山东交通科技，[2]郭荣春，2010.6：61-63.[3]IATA援机场勤务手册[G]援IATA援1990.[4]胡海英援国内除雪方式探讨及除雪机械的发展趋势[J]援林业机械与木工设备，2011，39(5)：20-22.卓仪援高速公路融雪除冰技术研究[J]援道路工程，[5]王磊，2012，5(9)：101-104.[6]刘建平援浅谈城市道路除雪方法[J]援城市管理与科技，2006，8(5)：212-214..com.cn. All Rights Reserved.·279·防腐层破损较多，杂散电流会在另一处防腐层破损点流出，返回杂散电流源负极。流入点成为阴极，流出点成为阳极，腐蚀发生在杂散电流的流出点，这种腐蚀破坏形式称为杂散电流腐蚀，也称电蚀。1.2.3细菌腐蚀细菌在特定条件下，参与金属的腐蚀过程。最具代表性的一种是硫酸盐还原菌，这种细菌易在pH值6耀8、碱性和透气性较差的土壤中繁殖。利用自身的生息，将硫酸盐离子还原，在铁表面的生成黑色的（FeS），并发出臭鸡蛋味（H繁殖，加速了金属腐蚀。2S）。细菌利用这个反应释放的能量来2埋地管道的阴极保护2.1阴极保护的原理埋地金属管道，由于金属本身制造时的不均匀性或外界环境的不均匀性，大多会形成微观的腐蚀原电池。阳极区发生腐蚀，失去电子。阴极区发生阴极反应，阴极区不会发生腐蚀。因此，如果给金属加以阴极电流，使金属表面全部阴极极化，使腐蚀电池中微阴、微阳极电位相等，阻断了微阴、微阳极之间的电流流动，从而使被保护金属停止腐蚀。这就是阴极保护原理。图1阴极保护模型2.2阴极保护准则850mV(CSE)淤一般情况下，或更负，在通以阴极保护电流时，该值应为消除IR降后的数值。测得的管地电位应为-(CSE)于或更负。当管道处于有害菌土壤环境中，测得的管地电位应为-950mV100赘盂率大于·m不同的土壤电阻率阴保电位也不尽相同，当土壤电阻率1000赘至1000赘·m·时，m阴保电位应负于时，阴保电位应负于-650mV(CSE)-750mV(CSE)。；当土壤电阳层为原则。消除榆最大保护电位应考虑防腐层的种类，IR降后的最大保护电位通常不宜比以不破坏管道表面的防腐(CSE)虞3，最小保护电位应为自然电位负向极化对3PE防腐层管道，如果管道自然电位接近或负于-1200mV更负。金属管道牺牲阳极阴极保护100mV。-850mV3.1牺牲阳极阴极保护选择一种比钢铁电极电位更负的金属材料，并用导线将被保护管道与之相连接，由于这种金属材料的电极电位比管道更负，该金属就成了腐蚀电池的阳极，管道就成了阴极而被保护。这种金属材料就称为牺牲阳极。牺牲自己去实现对被保护金属的防护，是牺牲阳极保护的最大特点。牺牲阳极适用于大部分管段防腐层绝缘质量良好，腐蚀轻微，土壤电阻率低，短而孤立的管道，单独用户的支线，附近有较多金属构筑物。3.2牺牲阳极的种类及性能3.2.1镁及镁合金阳极。镁是活泼的碱土金属元素，25益时的标准电极电位值为-2.37V。对钢铁有有效电压0.65耀0.75V，镁与钢铁类被保护体组成的保护回路中，驱动电压最大。电流效率只有（40耀50）豫，电流效率比较低，根据使用的场合不同，可以把它做成块状、带状、线状或板状。镁在海水中易造成过保护，很少应用于海水中。镁在碰撞时易产生火花，因而不能应用于有防爆要求的场所。阳极开路电位较高，适用于土壤电阻率为15耀150赘·m高电阻率的土壤中。科学实践3.2.2锌及锌合金阳极。锌是最早使用的牺牲阳极材料，在土壤中具有较高的电流效率，电流效率可达90豫，其电位稳定，阳极输出电流能随被保护金属的状态，环境的变化而自动调节。锌及锌合金阳极不适宜高温淡水或土壤电阻率过高的环境。一般都铸造成梯形断面。3.2.3铝合金阳极。铝合金阳极单位重量发生电量最大，有自动调节输出电流的作用，在海水中性能优良，目前土壤中使用的铝合金阳极性能尚不稳定。故极少应用于埋地金属管道的牺牲阳极。3.2.4镁、锌复合式阳极。复合式阳极是由两种材料组成，一般锌在芯部，镁在外部。当镁消耗完之后，锌阳极再发挥其高效率、长寿命的特点。3.3填包料为了使牺牲阳极更好地发挥其作用，就必须使牺牲阳极置于低电阻率的介质环境中，这种具有低电阻率的介质就是填包料。填包料可以改善阳极的使用环境，降低阳极接地电阻，增大输出电流，使阳极溶解均匀，阳极的使用寿命得到延长。化学填包料一般由不同的易溶无机盐与膨润土组成。3.4牺牲阳极的埋设3.4.1牺牲阳极的埋设可分为立式或水平式。牺牲阳极的埋设深度一般与被保护管道深度一致。3.4.2牺牲阳极的分布可采用单支或集中成组两种方式。成组分布时，5m，最小不宜小于阳极间距以2耀3m为宜。阳极埋设位置一般距管道外壁3耀3.4.3通常在相邻两组牺牲阳极管段的中间部位设置测试桩，0.5m。桩的间距应大于500m。3.4.4埋设牺牲阳极时，应避免管道与阳极之间存在其他金属构筑物。3.5牺牲阳极运行与维护3.5.1牺牲阳极埋设后，填包料浇水10天后进行保护参数的投产测试。3.5.2牺牲阳极投入运行后相邻两组阳极之间的所有管道保护电位应达到最小保护电位标准。3.5.3牺牲阳极投入运行后，应定期进行监测，至少每半年测量一次管道保护电位和阳极输出电流、阳极开路电位、阳极接地电阻和阳极埋设点土壤电阻率，可根据需要作加密测试。3.5.4对牺牲阳极保护系统，每年至少应维护一次。4金属管道外加电流阴极保护将金属管道与直流电源的负极相连接，让金属管道成为保护系统中的阴极，同时消除金属中的电位差，使腐蚀电流下降为零。从而使金属管道免遭电化学腐蚀的方法，称为金属管道的外加电流保护。外加电流阴极保护系统主要由辅助阳极、附属设施、电源设备和被保护管道四部分组成。4.1辅助阳极辅助阳极是外加电流阴极保护系统中不可缺少的重要组成部分，它将保护电流从电源引入土壤中，再经过土壤流入管道，最后回到电源的负极。这个过程中金属管道为阴极，其表面只发生还原反应，而辅助阳极表面则发生丢失电子的氧化反应，辅助阳极本身存在一定的消耗。4.1.1常用辅助阳极。小于淤0.5kg/(A高硅铸铁阳极：·阳极的允许电流密度5耀80A/㎡,自身消耗率0.6kg/(A于石墨阳极：a)。适合土壤和淡水中。阳极的允许电流密度5耀10A/㎡，自身消耗率小于盂榆钢铁阳极：·a)。自身消耗率8耀10kg/(A·a)。虞柔性阳极：贵金属氧化物阳极：最大输出电流密度在钛基体上覆盖一层导电的混合贵金属82mA/m。·280·.com.cn. All Rights Reserved.科学实践氧化物而构成，工作电流密度为100A/㎡，消耗率极低，寿命长。4.1.2填充料的作用。化学腐蚀首先在填充料上发生，淤可以增大与土壤的接触面积，大大延长阳极的使用年限；减少阳极接地电阻；于使得电盂利于阳极产生的气体（氧气、一氧化碳、二氧化碳）逸出，不至于在阳极表面产生“气阻”，增大阳极接地电阻。实践应用表明：石墨阳极应加填充料；高硅铸铁阳极应视埋设位置而定，在沼泽地，流沙层可不加填充料；柔性阳极阳极宜加填充料；钢铁阳极可不加填充料。填充料的含碳量宜大于85豫，最大粒小于15mm，填充料厚度一般为100mm。当用柔性阳极时，填充料的最大粒径宜小于3.2mm。预包覆焦炭粉的柔性阳极可直接埋设，不必再加入填充料。4.1.3阳极地床埋设形式。4.1.3.1浅埋式阳极地床。5m和水平式两种。的土层中，浅埋式阳极地床顾名思义就是埋入地下较浅，大多数阳极均采用浅埋式。浅埋式阳极又可分为立式一般距地表约1耀扁钢连接。淤立式阳极地床：立式阳极的优点：将一根或多根阳极垂直埋入地下。阳极间用a接地电阻变化较小。b尺寸相同的情况下，采用立式阳极地床的接地电阻要比水平式的接地电阻小(示意图如图2)。图极的优点：于水平式阳极地床：a安装容易，便于施工。以水平方式将阳极埋入地层中。水平式阳2立式阳极示意图b便于检查阳极的状况。4.1.3.2深埋式阳极地床。当周围环境受限或者地床周边有其他金属构筑物对阳极地床存在干扰和屏蔽时，应采用深埋式阳极。根据阳极地床的埋设深度不同可分为次深（20耀40m），中深（50耀100m）和深（超过100m）三种（结构图如图3）。4.2附属设施4.2.1阳极地床埋设后还要定期检测管道阴极保护参数，所以在管道沿线应设置测试桩。为了避免重复和节约材料，测试桩可兼作里程桩。4.2.2电绝缘装置安装电绝缘装置的目的是将被保护管道与不应受到保护的管道从导电性上分开。目前，国内一般采用绝缘法兰或绝缘接头作为电绝缘装置。4.2.3长效参比电极采用长效埋地型硫酸铜参比电极，它是阴极保护恒电位仪恒电位模式工作控制的基准信号源，同时也是沿线电位传送器进行管/地电位采集和远传的基准信号源。4.2.4均压线均压线安装于同沟敷设、近距离平行或交叉的管道，以消除不同管道之间的电位差，从而避免干扰腐蚀。均压线安装后，两管道·281·图3深埋式阳极地床结构图间电位差不超过50mV。同沟敷设的两管道每5耀10km设置均压线连接。均压线设置在电位/电流测试桩处，实现同沟敷设的两管道间的均压连接。4.2.5跨接电缆为使全线站外长输干线处于同一阴极保护系统，保证阴极保护电连续性，采用跨接电缆将进、出站管道绝缘接头的保护端连通。4.3电源设备阴极保护系统中，需要一个稳定的直流电源，能保证长期持久的供电。目前，常用电源设备为恒电位仪。（以PC-1B恒电位仪为例）4.3.1PC-1B恒电位仪工作原理。当仪器处于“自动”工作状态时，给定信号和经阻抗变换器隔离后的参比信号一起送入比较放大器，经高精度、高稳定性的比较放大器比较放大，输出误差控制信号，将此信号送入移相触发器，移相触发器根据该信号的大小，自动调节脉冲的移相时间，通过脉冲变压器输出触发脉冲调整极化回路中可控硅的导通角，改变输出电压、电流的大小，使保护电位等于设定的给定电位，从而实现恒电位保护。4.3.2设备日常维护。状态良好。淤恒电位仪等电源设备应做到无灰尘、无缺件、无外来物、技术行，切换周期以每月一次为宜。于恒电位仪等电源设备应定期对运行机与备用机进行切换运技术性能达到出厂技术指标。盂恒电位仪等电源设备应每月维护保养一次，以保证仪器设备榆虞恒电位仪等电源设备应有避雷措施。出申请，愚应逐台建立设备档案，在设备维修中，不得擅自改变结构和线路认真填写运行、维修、,需要改装时，事故记录。要提舆报业务主管部门批准，并绘制改装后的图纸存档。a恒电位仪等电源设备报废，应按具备下列条件之一者执行：b恒电位仪等电源设备使用已达十年以上；c无法修复或修复已不经济；余技术性能已明显落后。实践证明，按时填报两种阴极保护方式的合理运用，pis系统报表。采用科学的管理方法，遵循技术规程，埋地管道的腐蚀是可以有效控制的，从而降低腐蚀穿孔事故的发生率，大大延长管道的使用寿命。.com.cn. 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