阴极保护

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阴极保护中的几个屏蔽问题应该如何处理

 

   在阴极保护工程施工过程中,难免会因为现场实际情况的不合理布局而产生各种各样的屏蔽干扰问题,如果处置不到位,就容易造成被屏蔽部位得不到良好的阴极保护,产生大阴极小阳极的电偶腐蚀模式,造成该段部位加速腐蚀产生泄露,造成严重的安全事故。

    当管道周围有绝缘层或金属结构存在时,会影响阴极保护电流的流动,使管道得不到有效的阴极保护。即:电流屏蔽。目前,国内采用“管中管”进行防腐保温的长输管道都不同程度的发生了腐蚀事故。某些套管内的输油管和固定墩内的管道也存在较为严重的腐蚀,这种状况除了与施工质量控制不严有关外,阴极保护电流的屏蔽也是一个重要原因。本文就绝缘层、套管、混凝土固定墩、区域阴极保护以及罐底板阴极保护时的屏蔽问题进行了分析,以引起管道及储罐设计、施工、管理人员的重视。

    1、金属结构对管道的屏蔽
    1)、管道穿越公路,铁路,以及河流时套管的屏蔽
    在管道穿越公路,铁路,以及河流时,经常需要将输油管放在金属套管中。以对管道进行附加保护,并认为,套管与输送管充分绝缘。而笔者认为,采用套管时,将有以下情况发生:
    (1)输送管与套管完全绝缘,套管与输送管的环型空间内没有电解液存在。在这种情况下,阴极保护电流被完全屏蔽,但输送管仅受大气腐蚀。
    (2)输送管与套管之间没有电气连接,但套管内有电解液或泥土,此时,阴极保护电流从土壤中经过套管到达输送管,在这种情况下,输送管以及套管的外壁会得到阴极保护,而套管的内壁因为排放电流而加快腐蚀。
    (3)套管与输送管短路,一旦套管与输送管发生短路,阴极保护电流沿套管通过接触点返回到输送管,此时,如果套管与输送管之间有电解液,输送管将发生严重腐蚀,即使没有电解液,如果套管防腐层较差,也会泄漏大量电流,使套管附近的一段管道得不到充分保护。
    因此,在设计中,应该尽量避免采用套管,而靠提高输送管的壁厚来提高强度。在必须使用套管的情况下,应采取必要的密封措施,防止电解液进入,并保证套管与输送管的绝缘。
    2)、固定墩钢筋的屏蔽
    当固定墩内的钢筋与输送管发生意外接触时,其影响相当于一个短路的套管。阴极保护电流通过钢筋并通过接触点返回管道。尽管钢筋之间存在间隙,但密布的钢筋仍能阻断大部分阴极保护电流,使固定敦内的管道得不到充分保护。因此,在设计中应减小钢筋与套管短路的可能性。在施工中也要经常检测钢筋与输送管的电阻。
    2、绝缘体对管道的屏蔽
    1)、“管中管”防腐保温结构的屏蔽问题
    当管道周围有绝缘体存在,而且绝缘体与管道间有电解液存在时。由于阴极保护电流无法通过绝缘体到达管道表面,管道得不到阴极保护。有人认为,阴极保护电流可以通过绝缘体与管道之间的空隙到达管道表面,事实是如果该空隙之间充满电解液,电阻率很小,这种看法是正确的。通过对“管中管”的腐蚀情况进行调查发现,如果防水层破坏,水分进入保温层,如果水分充足,管道会得到阴极保护,一般不会发生腐蚀。如长期处于水下的管道。如果仅有少量的水分进入管道,则在漏点两侧(2-3倍间隙的距离以外)一般会发生较严重的腐蚀。
    2)、管道附近有其他绝缘体或岩石的屏蔽问题
    另外,如果管道附近有其他绝缘体或岩石存在,也会影响电流的流动,对管道的保护电流起到屏蔽作用。因此,当管道通过岩石地带时,应采取措施,如:采用柔性阳极或带状阳极,保证阴极保护电流顺利的到达管道表面。
    3、区域性阴极保护时,土壤的屏蔽
    1)、对于位于开阔地带的管道,土壤不会对阴极保护电流产生屏蔽。但对于站内的管网和管群,可能会有这种屏蔽问题。 由于管道密度较大,尤其当管道防腐层不好时,电流的泄漏会使其附近区域的土壤电位随之降低。此时,如果参比电极距管道较远,所测电位并不能说明测点处管道的保护状况。
    因此,管道较密时,参比电极应尽量靠近测点。
    2)、在对罐底板。进行阴极保护时,也会产生上述问题如果阳极布置在罐的周围,则大部分电流沿罐底板周遍进入罐底,使罐中心得不到充分保护。罐直径大时,这种情况更为突出。由于土壤条件的复杂多变,很难根据罐周围的电位估计出罐中心的保护电位。
    可靠的方法是采用混合金属氧化物网状阳极系统,将参比电极布置在罐底板中心处。实际测量其保护电位。
    结论:对于输送管道,不论是金属导体或绝缘体,都会产生屏蔽作用。使之得不到充分的阴极保护。因此,设计时要对屏蔽问题给予足够重视。对于管往或罐底板进行阴极保护时,要充分土壤电位的改变,参比电极尽量靠近测点。远地参比电极法不能说明测点的保护状况。

 

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