郭秋鴻（中原油田分公司油氣儲(chǔ)運(yùn)管理處山東項(xiàng)目部）

一、管道陰極保護(hù)研究進(jìn)展

最早使用管道陰極保護(hù)的是英國(guó)人漢費(fèi)雷.戴維就，他在1824年發(fā)現(xiàn)了用鋅去保護(hù)木艦艇銅包皮的方法，從此開啟了陰極保護(hù)的先河。然而真正奠定現(xiàn)代電化學(xué)與陰極保護(hù)理論基礎(chǔ)的是他的學(xué)生法拉第，著名的科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電流與腐蝕的定量關(guān)系——法拉第定律。然而這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有在當(dāng)時(shí)應(yīng)用于管道之上，第一次應(yīng)用陰極保護(hù)措施的是美國(guó)科學(xué)家羅伯特科恩，1928年他第一個(gè)在新奧爾良的輸氣管道上安裝了為陰極保護(hù)提供直流電流的整流器。后來(lái)又提出了-0.85V的保護(hù)原則，真正意義上為現(xiàn)代陰極保護(hù)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

多年以來(lái)，這項(xiàng)陰極保護(hù)技術(shù)在不斷發(fā)展，逐漸走向成熟，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)將此列入了設(shè)計(jì)規(guī)范及法規(guī)中。我國(guó)于1989年國(guó)務(wù)院頒布的“石油、天然氣管道管理?xiàng)l例”中就涉及到了陰極保護(hù)的內(nèi)容，從這以后，陰極保護(hù)就成為了公認(rèn)的防止金屬電化學(xué)腐蝕的最有效方法。

二、保護(hù)機(jī)理

陰極保護(hù)可以與涂復(fù)技術(shù)相配套，在工程上來(lái)講，是一種十分有效的防腐技術(shù)。陰極保護(hù)作用的機(jī)理就是在腐蝕電化學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，它有腐蝕電池機(jī)理是完全相反的，它產(chǎn)生的是保護(hù)體，而電化學(xué)腐蝕是侵蝕自身的物質(zhì)。它在通過(guò)放置于水中或者埋在金屬構(gòu)筑物中，通過(guò)電流的反向流動(dòng)，使腐蝕轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到防腐。

三、陰極保護(hù)技術(shù)——區(qū)域性陰極保護(hù)

在沒(méi)有區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)明之前，長(zhǎng)距離的油氣管道防腐都是通過(guò)涂敷材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是通過(guò)涂敷材料在某些情況下是不能實(shí)現(xiàn)的，因此就有了區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。目前在某些情況下區(qū)域性保護(hù)技術(shù)還是相對(duì)緩慢的。顧名思義，區(qū)域性陰極保護(hù)的機(jī)理就是將需要保護(hù)的看做是一個(gè)整體，它為了能夠達(dá)到防腐的效果，依靠保護(hù)電流的分配，合理布局輔助陽(yáng)極和電絕緣的方法，這樣就將保護(hù)對(duì)象放置于規(guī)定的保護(hù)電位之內(nèi)了，從而達(dá)到了防腐的要求。這種技術(shù)的保護(hù)對(duì)象不是單一不變的，而是整個(gè)保護(hù)區(qū)域類的所有金屬構(gòu)件，保護(hù)范圍較廣。在我國(guó)當(dāng)前情況下，這項(xiàng)技術(shù)還在初級(jí)的探索中，首先在我國(guó)的應(yīng)用是70年代的勝利油田，在當(dāng)時(shí)第一次實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)。隨著該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多企業(yè)也在成功的使用，取得了很好的發(fā)展。從我國(guó)以及國(guó)外的成功案例發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)相比其他的防腐保護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，是更具實(shí)用性和有效性。

四、陰極保護(hù)方法探究

1.犧牲陽(yáng)極法

這種方法的作用機(jī)理是將比需要保護(hù)的金屬或者合金的電位更低的金屬或者合金，共同放置于同一個(gè)溶液中，由于電位更低，所以在溶液中，比保護(hù)金屬更快的溶解，釋放出電流，從而保護(hù)了需要進(jìn)行保護(hù)的金屬，防止被腐蝕。那么該項(xiàng)保護(hù)技術(shù)需要在哪些條件下達(dá)到要求：

（1）金屬本身能在溶液中產(chǎn)生穩(wěn)定電流；

（2）自身的腐蝕速率要低，要能長(zhǎng)期進(jìn)行防腐；

（3）產(chǎn)生的保護(hù)電流量要大；

（4）被腐蝕后產(chǎn)生的廢物必須是無(wú)害的，不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害；

（5）金屬材料來(lái)源廣泛，加工容易，價(jià)格低廉。

2.強(qiáng)制電流法

強(qiáng)制電流法的作用機(jī)理是與陽(yáng)極保護(hù)不同的，它主要是從外部加入電流，這樣就可導(dǎo)致需要被保護(hù)的金屬陰極化，達(dá)到和陽(yáng)極保護(hù)法相同的保護(hù)措施。強(qiáng)制電流法需要的基礎(chǔ)構(gòu)件包括穩(wěn)定的直流電源、連接電源的輔助陽(yáng)極和連接所需要的電纜線，輔助陽(yáng)極的作用就是要把外接的電流通入到系統(tǒng)中，故陽(yáng)極工作時(shí)處在電解狀態(tài)下。按陽(yáng)極的溶解性能劃分，輔助陽(yáng)極可以分為不溶性陽(yáng)極、可溶性陽(yáng)極、微溶性陽(yáng)極三大類。

3.排流保護(hù)法

排流保護(hù)法的機(jī)理就是為有其他干擾電流的情況下，利用排除方法，對(duì)需要保護(hù)的構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)作用的一樣方法。排流保護(hù)法有三種主要措施，第一種方法就是直接排流，該方法需要外接電源，在穩(wěn)定的情況下，改穩(wěn)定電流可以保護(hù)金屬或合金，排除其他干擾電流。改項(xiàng)方法需要謹(jǐn)慎使用，如果采用不當(dāng)，就會(huì)造成更大的干擾，甚至是危險(xiǎn)。第二方法是極性排流，因?yàn)槎O管具有單向通過(guò)性的作用，只可以通過(guò)一方電流，在有正負(fù)干擾的電流情況下，就需要插入二極管，這樣就可以保證電流通過(guò)一個(gè)方向，從而保護(hù)金屬體。第三種方法是強(qiáng)制排流。上述二種方法只能在排流時(shí)才能對(duì)保護(hù)體施加保護(hù)，如果不是排流期間，就無(wú)法起到保護(hù)作用。這樣就需要強(qiáng)制排流的方法，利用恒定的整流器產(chǎn)生電流，從而達(dá)到需要保護(hù)作用。

展望

現(xiàn)在由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深入，陰極保護(hù)技術(shù)工程應(yīng)用可以說(shuō)是具有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。更多的科技創(chuàng)新熱點(diǎn)必將出現(xiàn)，未來(lái)管道的陰極保護(hù)技術(shù)應(yīng)該向著更加節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，有著自己獨(dú)特的技術(shù)。希望在不久的將來(lái)可以深層次的繼續(xù)開拓。

[1]顏東洲.黃海.李春燕《國(guó)內(nèi)外陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)展》[期刊論文]-全面腐蝕控制2010(3).

[2]岳曉鈺.何振平.徐榮敏《陰極保護(hù)技術(shù)在長(zhǎng)輸管線工程中的應(yīng)用》[期刊論文]-中州煤炭2006(6).

[3]詹宏昌.《天然氣管道外腐蝕與防護(hù)》[期刊論文]-廣州化工2011(11).