管道防爆切割前后陰極保系統的斷開與恢復

在進行管道切割作業前，油氣管道的陰極保護系統應當得到有效地保護。在管道切割作業實施后應當按照規定，有步驟地進行管道防腐及陰極保護系統的恢復作業。為了使陰極保護站場內維護人員以及現場巡線人員有效地實施陰極保護，做到科學操作、安全維護、確保質量，在進行管道切割作業前應對管道的陰極保護系統做全面了解和解析，并擬定陰極保護系統的臨時斷開及完成后的接入方案。

下面簡要介紹一下油氣管道犧牲陽極陰極保護的原理及其測量方法：

1.管道防腐蝕的重要意義

在自然界中，大多數金屬是以化合狀態存在的。通過高溫或高壓的方法進行冶煉，被賦于能量才從離子狀態轉變成原子狀態。然而，回歸自然狀態是金屬固有本性。因此，我們把金屬與周圍的電解質發生反應、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。

二十世紀六十年代初，我國開始研究陰極保護方法，在船舶、閘門等鋼鐵構筑物上得到應用。我國又在埋地油氣管道的陰極保護得到推廣和應用，收到明顯的防腐效果。

金屬管道發生的腐蝕現象廣泛地存在于我們的生活中，根據管道業統計表明，每年由于腐蝕而報廢的金屬管材約相當于金屬管道產量的20-40%，全世界每年因腐蝕而損耗的金屬達1億噸以上。

而發生管道腐蝕情況后，應當加強防護及防腐作業，打磨管道表面露出金屬光澤并進行防腐處理；腐蝕過為嚴重的管段則應當進行油氣管道的防爆切割作業，更換管道。

金屬管道的腐蝕問題所造成的直接和間接地經濟損失是不容忽視的。

2.陰極保護定義

所謂陰極保護是通過降低管道的腐蝕電位而使管道得到保護的電化學保護，其原理是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態，使金屬表面各點低于一負電位，使金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入電解質的過程。通常施加陰極保護電流的方式有兩種：強制電流和犧牲陽極保護。

2.1犧牲陽極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬管道連接并處于同一電解質中，通過電解質向被保護的管道提供一個陰極電流，使被保護體進行陰極極化，從而實現陰極保護。

陰極保護犧牲陽極原理是由托馬曉夫三電極原理來解釋，內容總結如下：

a.兩電極電位不同的兩電極；

b.兩電極必須在同一電解質溶液里；

c.兩電極間必須有導線連接。

2.2該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產生腐蝕干擾，廣泛應用于保護小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環境下（土壤電阻率小于100歐姆/米）的金屬結構。如，城市管網、小型儲罐等。對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓，認為犧牲陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5年。

對油氣管道進行防爆切割作業后分析，可能是因為犧牲陽極保護失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導電的硬殼，限制了陽極的電流輸出?？蓪嶋H引起管道陰極保護失改的主要原因通常是陽極成份達不到規范要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率較高。因此，設計犧牲陽極陰極保護系統時，除了嚴格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。

3.犧牲陽極數量公式如下：

W=N*(T*I*ω/k)

其中，W是指犧牲陽極總質量（kg）;

T為犧牲陽極工作壽命，單位為年（a）;

I為所需保護電流，單位為安（A）；

ω為犧牲陽極消耗率，單位為千克/安年（kg/A.a）;

K為犧牲陽極利用系數，值為0.85

N為陽極備用系數，取值為1.1-1.3

油氣管道按照《先鋒管道防爆切割作業流程》規定完成防爆切割作業后，應對土壤和管道進行重新測試。介質電阻率高于100歐姆.cm宜選用鎂合金陽極，鎂合金陽極化學成分及電化學性能應符合國家標準《鎂合金犧牲陽極》GB/T 17731的規定。鎂合金陽極不應用于油（氣）采出液介質中。在低電阻率介質中使用鎂合金陽極時，應設置有電阻器調節的外加電路。

長效參比電極應提供產品說明書及檢測報告，在安裝前應進行校準，電位誤差范圍應當保持在10mV以內。

在油氣管道切割施工時，應采取保護措施避免陽極表面污染；防爆切割完成后，應對犧牲陽極系統的完好性和接線的準確性進行檢查和調試。

參考文獻:

1. [1]胡士信. 管道陰極保護技術現狀與展望[J]. 腐蝕與防護, 2004(03):93-101.

2. [1]閆茂成, 王儉秋, 柯偉,等. 埋地管線剝離覆蓋層下陰極保護的有效性[J]. 中國腐蝕與防護學報, 2007, 27(5):6.

3.《先鋒管道防爆切割作業流程》