埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罓奚枠O陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)思路研究

1、埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罓奚枠O陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)思路研究 摘 要：本文首先簡要分析了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖母g機(jī)理，在此基礎(chǔ)上提出埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罓奚枠O陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)思路。期望通過本文的研究能夠?qū)β竦劁撡|(zhì)燃?xì)夤艿朗褂脡勖难娱L有所幫助。 關(guān)鍵詞：鋼質(zhì)燃?xì)夤?；陽極；陰極保護(hù) 中圖分類號(hào)：tu996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 近年來，隨著天然氣在國內(nèi)各大主要城市的廣泛應(yīng)用，使得燃?xì)夤艿辣椴汲鞘械叵拢捎诠艿辣旧聿捎玫氖墙饘俨馁|(zhì)，在地下環(huán)境中，金屬極易腐蝕，這樣很容易造成燃?xì)庑孤?，?yán)重時(shí)則會(huì)引起火災(zāi)、爆炸等重大安全事故，后果不堪設(shè)想。為此，必須對(duì)埋地金屬燃?xì)夤艿赖姆雷o(hù)予以足夠的重視。 1 埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖母g機(jī)理分析

2、在眾多腐蝕環(huán)境當(dāng)中，土壤是一種較為特殊的腐蝕環(huán)境，這是由其非均勻的特質(zhì)所決定的。對(duì)于金屬材質(zhì)而言，其在土壤中的腐蝕屬于電化學(xué)的過程，土壤本身的不均勻性會(huì)引起同一金屬不同部位之間的電位差，由此便會(huì)形成陽極區(qū)和陰極區(qū)。當(dāng)出現(xiàn)土壤腐蝕時(shí)，陰極過程為氧還原，在陰極區(qū)域內(nèi)會(huì)生成oh-離子，而在陽極區(qū)，金屬由于失去一個(gè)或是多個(gè)電子，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘訇栯x子，進(jìn)而引起陽極氧化反應(yīng)，此時(shí)陰極區(qū)會(huì)獲得電子，并隨之發(fā)生陰極還原反應(yīng)，由此形成了電池效應(yīng)。通常情況下，絕大部分土壤的腐蝕過程均是由陰極過程控制的，具體而言，就是腐蝕微電池控制腐蝕，這種情況與電解液中的金屬腐蝕現(xiàn)象極為類似。當(dāng)土壤本身比較干燥且疏松時(shí)，隨著氧的滲

3、透率增加，腐蝕過程則會(huì)轉(zhuǎn)為由陽極控制，該情況與大氣腐蝕的特征非常接近。 1.1 化學(xué)與電化學(xué)腐蝕 1.1.1 化學(xué)腐蝕。這種腐蝕類型具體是指金屬與o2、cl2和so2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后所引起的腐蝕，即氧化還原反應(yīng)引起的腐蝕。當(dāng)腐蝕發(fā)生之后，腐蝕產(chǎn)物會(huì)附著在金屬的表面上，腐蝕的過程中不會(huì)產(chǎn)生電流。 1.1.2 電化學(xué)腐蝕。這種腐蝕類型是金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的腐蝕。埋地金屬燃?xì)夤艿赖母g便屬于此類腐蝕。在反應(yīng)的過程中，金屬由于失去電子被氧化，整個(gè)反應(yīng)過程被稱之為陽極反應(yīng)過程；而介質(zhì)當(dāng)中的物質(zhì)由金屬表面獲得電子被還原的反應(yīng)過程被稱之為陰極反應(yīng)過程。 1.2 細(xì)菌腐蝕。當(dāng)鋼質(zhì)的燃?xì)夤艿涝?/p>

4、含有硫酸鹽的土壤中時(shí)，土壤環(huán)境中存在的細(xì)菌并不會(huì)對(duì)鋼管造成腐蝕，但在陰極反應(yīng)過程中，氫會(huì)與硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)，并生成硫化物，硫酸鹽還原菌則會(huì)借助有機(jī)質(zhì)進(jìn)行大量繁殖，由此便會(huì)形成腐蝕鋼質(zhì)管道的化學(xué)環(huán)境，這樣一來，鋼管的腐蝕也會(huì)隨之加劇。 2 埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罓奚枠O陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)思路 2.1 犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2.1.1合理選擇陽極種類。在犧牲陽極陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)中，陽極材料的選擇至關(guān)重要，其直接關(guān)系到保護(hù)效果。目前，在工程中常用的犧牲陽極材料有以下幾種：鎂、鋁、鋅及其合金。相關(guān)研究結(jié)果表明，在土壤環(huán)境當(dāng)中，鎂合金陽極開路的電位較高，適合在電阻率高度區(qū)域內(nèi)的工作；鋅合金陽極由于本身的自腐蝕性較

5、小，加之電流效率較高、壽命長，故此其適合在電阻率較低的區(qū)域中使用；鋁陽極的單位發(fā)電量要高于鎂和鋅，但其在土壤當(dāng)中的性能不太穩(wěn)定，由此導(dǎo)致了陽極效率較低，所以在設(shè)計(jì)中使用的相對(duì)較少。 2.1.2 陽極數(shù)量的確定。通常情況下，陽極的數(shù)量需要通過相關(guān)的計(jì)算進(jìn)行確定，具體如下： 在上式當(dāng)中，代表備用系數(shù)（可取2-3）。本文按照3進(jìn)行計(jì)算，則陽極數(shù)量為5.1只。 2.1.3 犧牲陽極的布設(shè)。犧牲陽極應(yīng)當(dāng)采用單只或是成組的方式進(jìn)行布設(shè)，同一組內(nèi)的陽極應(yīng)當(dāng)批號(hào)相同且開路點(diǎn)位相等；埋設(shè)的位置應(yīng)當(dāng)以距離管道外壁3m-5m處為宜，且必須埋設(shè)在冰凍線以下；若是地下水位低于3m時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)深埋；在平原地區(qū)，

6、可采用等距的方式進(jìn)行布設(shè)，并盡可能向接頭位置處靠近。 2.2 設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) 2.2.1 絕緣連接。為了有效避免陰極保護(hù)電流流至與大地連接的非保護(hù)構(gòu)筑物上，在設(shè)計(jì)陰極保護(hù)管道系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行電絕緣。由此一方面能夠防止電流的不必要流失，從而減輕電偶腐蝕，另一方面還能防止干擾。在進(jìn)行絕緣時(shí)，可將其設(shè)置在以下部位：干支管的連接位置處；新舊管的連接位置處；裸管與覆蓋層連接處；電氣接地處等。 2.2.2 套管。當(dāng)埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿来┰焦窌r(shí)，一般需要采用套管，不管采用的是何種材質(zhì)的套管，都會(huì)存在屏蔽作用，這樣一來，會(huì)使外部的陰極保護(hù)電流無法流至燃?xì)夤艿郎希颂幰渤蔀殛帢O保護(hù)的盲區(qū)，若是套管內(nèi)部因特殊原因

7、進(jìn)水，該位置處的將會(huì)失去保護(hù)。對(duì)于套管的屏蔽問題，常規(guī)的做法是采用帶狀鋅陽極，將之以螺旋狀的方式纏繞在管道上，并每間隔2m左右與管道進(jìn)行一次焊接。 2.2.3 干擾。強(qiáng)電線路對(duì)埋地的鋼質(zhì)管道存在一定程度的交流干擾，這樣不但會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生交流腐蝕，而且線路故障時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電壓還可能擊穿管道中的絕緣裝置，極易引發(fā)安全事故。對(duì)于此類問題，可采取如下解決方法：犧牲陽極的施工應(yīng)當(dāng)在管道全部完工后立即進(jìn)行，以此來確保陽極接地的有效性；可適當(dāng)加大管道與接地導(dǎo)體之間的距離，以3m左右為宜；可在管道與絕緣裝置及接地體之間以串聯(lián)方式加裝接地電池，由此能夠使瞬間感應(yīng)電壓過渡至管道上，并通過接地裝置泄放出去。 結(jié)語 綜上所述，埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿涝谕寥拉h(huán)境中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，一旦管道被腐蝕后，便會(huì)導(dǎo)致燃?xì)庑孤?，如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則有可能引起燃?xì)獗ǖ膼盒允鹿?，其危害性較大。為此，必須做好埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖母?/p>