刘晓龙 张福忠

（1. 青岛钢研纳克检测防护技术有限公司，山东 青岛 266071；2. 中国航空油料有限责任公司大连分公司，辽宁 大连 116033）

0 引言

随着人们对阴极保护技术的深入认识以及阴极保护技术在应对管道腐蚀破裂上的显著效果，使得阴极保护技术得以在输油、输气及供水埋地钢制管道等领域迅速发展，新建场站及管道施加阴极保护已成为必备措施，已建成场站及管道追加阴极保护技术也成为一个大趋势[1]。

大连机场某输油管道有两根输油管线，一条为发油管道，管径φ159mm；一条为收油管道，管径为φ219mm。两条管道同沟并行铺设，管沟长度约为4.5Km，管道于2002年建成并投产，产权归中国航油集团大连石油公司，管道设计压力1.6MPa，采用环氧煤沥青防腐层，管道沿线经过村镇人口密集区、空军建设用地，人类的生产生活对管道存在很大影响。

两条输油管道在罐区外及泵房外油库端均安装有绝缘法兰，我司委托专业阴保检测师对管道检测发现：管道沿线没有施加阴极保护，管道的自然电位在-0.45V左右。此外，由于大连地铁杂散电流影响，管道遭受直流干扰影响较大，管道的管地电位在-0.35～-0.62 V，根据GB 50991-2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》中5.0.2规定“当任意点上的管地电位相对于自然电位正向或负向偏移超过20mV时，应确认存在直流干扰；当任意点上的管地电位相对于自然电位正向偏移大于或等于100mV时，应及时采取干扰防护措施”，此管道需要施加阴极保护以消除自然腐蚀及直流杂散电流对管道的影响。

此外，输油管线某些区段采用环氧煤沥青防护，经过开挖验证，外防腐层老化严重，特别是在近库站端，由于穿越污水区及生活区，土壤中腐蚀离子含量高，管道外防腐层几近失效状态。

1 阴极保护简介

阴极保护是在被保护的金属表面通入足够大的阴极电流，使其电位变负，从而抑制金属表面上腐蚀电池阳极的溶解速度。在被保护的金属表面注入阴极电流，根据电流的来源分为牺牲阳极法和外加电流法两种方法[2]。

（1）牺牲阳极保护法

在需保护的金属设备和另一种当做溶解阳极的金属之间安装一电解装置，利用金属的溶解提供阴极电流，被选作牺牲阳极的金属一般是锌合金、铝合金、镁合金等，其重要的性质是能够以相对于被保护金属而言更负的电位，且以相对均匀的速度被腐蚀溶解，以提供平稳的保护电流。由于作为牺牲阳极的金属的腐蚀溶解，可以使被保护金属的阳极电位移向更负的位置，当两种金属的平衡电位相同时，辅助金属相当于阳极，而被保护的金属变成了阴极。很明显，此时整个金属溶解速度会增大，但溶解的是被用作“牺牲”的辅助金属，被保护金属的溶解速度大大降低。在20世纪60～70年代初期，船壳的保护大部分就是采用牺牲阳极的阴极保护法；

（2）外加电流保护法

利用靠外部电源提供阴极电流，这时的阳极材料选用钢铁、石墨、高硅铸铁、铅银（2%）合金、镀铂的钛等，称为辅助阳极。这是一种应用更广泛的阴极保护法。采用外加电流的阴极保护系统，可以得到较大的保护电流，所以这种系统对于高电阻和低电阻的介质都适用，它主要是用来保护有隔离涂层的很长的金属结构。

它的优点在于保护电流容易调整，因而就有可能根据保护状态的变化而随时保持所需要的保护电位。采用这种保护方法时，应当注意到，由于外加电流的作用，任何靠近被保护结构的金属构件，都可以看作为低电阻的导体，而遭到严重腐蚀[3]。

2 管道现状及整改措施简介

全线管道未加阴极保护措施，在管道上直接施加阴极保护，设备的接地对电流影响较大，管道得不到有效保护。

针对以上问题，我们提出的整改意见如下：

首先，对于全线管线阴极保护重新制作深井阳极地床，如图1所示，采用贵金属氧化物辅助阳极（MMO辅助阳极）。此外，在管线每隔1Km设置测试桩一座，用以检测管道保护电位是否达标（-850～-1200mV）。在库站端附近，地形及环境复杂，腐蚀因素较多，管道存在硫酸盐还原菌（SRB）腐蚀风险和污水缺氧环境，其最小保护电位应达到-0.95V，通过安装镁合金牺牲阳极，以确保管道达到国标要求的保护电位；

图1 深井阳极安装示意图

此外，对于为了补充管道埋深及定位走向信息，便于对管道周围施工取土指导，有效地防止第三方破坏，还能对管道后期开挖、增加牺牲阳极阴极保护等提供准确的地理信息[4]。本次线路整改过程中还利用DM管道检测仪和RTK定位仪对管道的埋深和走向进行了精确的测量，在测量过程中每5m统计一个点，每10个点取其埋深的算数平均值作为这50 m管段的平均埋深并对其进行编号，在管道的弯头位置做精确记录。

由于场站管线复杂，宜采用深井阳极阴极保护技术，以减少对其他管道及构筑物的影响。最后，在输油管道上安装每隔1Km安装一座测试桩，以检测阴极保护效果。

3 阴极保护效果评价

将阴极保护整套设备安装好之后，恒电位仪开机运行，调节恒电位仪输出至通电点断电电位达到-1.2V并沿管道方向通过路由上的各测试桩再次测量输油管道的保护电位，其测试结果如表1所示。

表1 各测试点保护电位测量统计表

通过电位测量可以看出，整条管道的电位都在-1.1～-1.2V之间，根据GB/T 21448-2017中的极化电位-850mV准则，当构筑物相对于铜/饱和硫酸铜参比电极的极化电位至少为-850mV时，就能达到充分保护，管道的腐蚀速率小于0.01mm/a[5]。

4 结语

对大连机场某航油地下钢制输油管线采用“深井阳极区域保护”技术进行阴极保护改造，通过对管线沿途测试桩的保护电位测量可以发现，在长达2年的运行保护期内，管道保护电位符合-850mV准则，管道处于保护状态，在现实运营过程中输油管道外表面无腐蚀现象发生，表明将深井阳极区域保护技术应用于钢制输油管道的腐蚀防护中是积极可行的。此外，在施工过程中还运用DM管道防腐层检测仪对输油管道的埋深、定位进行准确测量，补充了未知管线的位置、走向、埋深等信息，为管道的安全稳定运营提供了保障。