论文部分内容阅读
【摘要】长距离输煤管道作为一种新型的管道输煤方式，已经在我国开始建设。管道在土壤环境中极易发生电化学腐蚀，强制电流阴极保护技术是一种防止和缓解金属腐蚀的有效措施。本人根据长距离管道输煤的技术特点，进行技术比较，对阴极保护相关问题进行探讨。
【关键词】 长距离输煤管道 强制电流 阴极保护 辅助阳极 方案 对比
1 引言
长输管道一直以来都是我国能源运输的主要方式，常见的输送物料有原油、成品油、天然气及其他物料，得到了很好的经济和社会效益。管道输送作为一种高效、节能、环保安全的输送方式，成为继铁路、公路、水运、航空以外的第五大运输方式，其具有对复杂地形适应性强、投资与经营费用低、投资回收期短等显著优势。
长距离管道输煤技术是将洗精煤破碎研磨至特定粒径和浓度，通过多级泵站联动，输送至目的地，然后根据用户需要，脱水或再制浆，达到用户要求，运输至用户。
针对长距离输煤管道输送压力高、输送距离长、所经地区范围广、地质地貌变化大等特点，对强制电流阴极保护系统的阳极材料及安装进行比较。
2 几种常见的辅助阳极材料
在我国长距离输送管道强制电流阴极保护系统中，辅助阳极主要为可溶性阳极和半溶性阳极，包括钢铁阳极、石墨阳极、高硅铸铁阳极、混合金属氧化物阳极和柔性阳极。
2.1 钢铁阳极
废旧钢铁是早期强制电流系统的辅助阳极最普通的材料，属于可溶剂阳极。钢铁在腐蚀性介质中的耐蚀性比其他阳极材料差，消耗率在9.13kg/（A·a）。目前，钢铁阳极已很少应用，不过在高电阻率的土壤中，仍是首选材料。
2.2 石墨阳极
石墨阳极是一种半溶性阳极，其耐蚀性好于钢铁阳极。石墨阳极孔隙率为0.5m2/g，作为阳极时，内部微孔直接氧化，造成表面软化而损坏。应此，石墨阳极在使用时，通常都要经过石蜡、亚麻油和合成或天然树脂浸渍渗透。石墨阳极在有氧侵入，PH值较低或硫酸根离子含量较高的地区不宜选用。
2.3 高硅铸铁阳极
高硅铸铁阳极是目前应用范围最广的辅助阳极，硅含量在14%～18%。高硅铸铁属于局部钝化金属，其输出电流大，消耗率低，但硬度高，较脆，适合绝大多数土壤环境，在高含氯离子的环境中，应采用含铬的高硅铸铁阳极。
2.4 混合金属氧化物阳极
混合金属氧化物阳极是整体非金属导体，它是利用磁铁矿和铁氧体经过高温烧结制成的磁性氧化铁粉末并用专门技术铸造而成。由于它可以制成棒状、块状、条状、网状、线状等多种形状，型号多种多样，受温度影响小，输出电流大，消耗率低。线状阳极可以与管道同沟敷设，用于特殊地段管道阴极保护，是一种极具推广应用价值的新型阳极。
2.5 柔性阳极
柔性阳极是近些年开发出来的一种新型阳极，主要用于特殊地段的埋地管道和大型储罐底板阴极保护。柔性阳极是由铜芯、导电聚合物阳极材料、焦炭渣、编织物组成，见图1。它开发的初衷是由于防腐层老化，保护电流需求大，传统的保护方法无法满足。其有以下几点主要特点：保护电流分布均匀、对地下其他金属构筑物干扰小、解决复杂管网屏蔽问题、安装简单、寿命长、不必征用阳极用地、不污染环境等特点。已在国内长输管道阴极保护改造及大型储罐底板阴极保护中应用，效果显著。
2.6 性能比较
几种常用的阳极材料性能比较见表1。
由于钢铁阳极消耗率高，需经常更换；混合金属氧化物阳极价格贵；石墨阳极应用限制多；所以推荐有限选用高硅铸铁阳极，在含氯较高的地区，应选用含铬高硅铸铁。特殊地段，如连续石方段，地下水位低，土壤电阻率较高的地区等特殊地段，采用柔性阳极。
3 安装方式选择
长距离管道采用的阳极安装方式有浅埋立式、浅埋卧式、深井式三种。不同的方式有不同的应用条件，表2为不同阳极安装方式的适用条件。
4 总结
对于长距离输煤埋地钢管，管道外防腐绝缘层与强制电流保护技术的联合应用是最经济、最合理的防蚀措施。根据现场条件，合理的选择辅助阳极的材料、数量、埋设位置和埋设方法，是保证阴极保护系统正常运行的关键。
参考文献
[1] 孙魁.西气东输管道工程阴极保护激素和的探讨[J].石油工程建设.2001年10月第5期
[2] 柳金海.管道防腐蚀工程便携手册[M].北京：机械化工出版社，2007，6
[3] 胡士信.阴极保护手册[M].北京：化学工业出版社，1999
作者简介
陈雁星（1988-），男，甘肃白银人，汉族，防腐工程师，中国石油大学（华东）材料专业毕业，主要从事材料研究、防腐、阴极保护及保温。
【关键词】 长距离输煤管道 强制电流 阴极保护 辅助阳极 方案 对比
1 引言
长输管道一直以来都是我国能源运输的主要方式，常见的输送物料有原油、成品油、天然气及其他物料，得到了很好的经济和社会效益。管道输送作为一种高效、节能、环保安全的输送方式，成为继铁路、公路、水运、航空以外的第五大运输方式，其具有对复杂地形适应性强、投资与经营费用低、投资回收期短等显著优势。
长距离管道输煤技术是将洗精煤破碎研磨至特定粒径和浓度，通过多级泵站联动，输送至目的地，然后根据用户需要，脱水或再制浆，达到用户要求，运输至用户。
针对长距离输煤管道输送压力高、输送距离长、所经地区范围广、地质地貌变化大等特点，对强制电流阴极保护系统的阳极材料及安装进行比较。
2 几种常见的辅助阳极材料
在我国长距离输送管道强制电流阴极保护系统中，辅助阳极主要为可溶性阳极和半溶性阳极，包括钢铁阳极、石墨阳极、高硅铸铁阳极、混合金属氧化物阳极和柔性阳极。
2.1 钢铁阳极
废旧钢铁是早期强制电流系统的辅助阳极最普通的材料，属于可溶剂阳极。钢铁在腐蚀性介质中的耐蚀性比其他阳极材料差，消耗率在9.13kg/（A·a）。目前，钢铁阳极已很少应用，不过在高电阻率的土壤中，仍是首选材料。
2.2 石墨阳极
石墨阳极是一种半溶性阳极，其耐蚀性好于钢铁阳极。石墨阳极孔隙率为0.5m2/g，作为阳极时，内部微孔直接氧化，造成表面软化而损坏。应此，石墨阳极在使用时，通常都要经过石蜡、亚麻油和合成或天然树脂浸渍渗透。石墨阳极在有氧侵入，PH值较低或硫酸根离子含量较高的地区不宜选用。
2.3 高硅铸铁阳极
高硅铸铁阳极是目前应用范围最广的辅助阳极，硅含量在14%～18%。高硅铸铁属于局部钝化金属，其输出电流大，消耗率低，但硬度高，较脆，适合绝大多数土壤环境，在高含氯离子的环境中，应采用含铬的高硅铸铁阳极。
2.4 混合金属氧化物阳极
混合金属氧化物阳极是整体非金属导体，它是利用磁铁矿和铁氧体经过高温烧结制成的磁性氧化铁粉末并用专门技术铸造而成。由于它可以制成棒状、块状、条状、网状、线状等多种形状，型号多种多样，受温度影响小，输出电流大，消耗率低。线状阳极可以与管道同沟敷设，用于特殊地段管道阴极保护，是一种极具推广应用价值的新型阳极。
2.5 柔性阳极
柔性阳极是近些年开发出来的一种新型阳极，主要用于特殊地段的埋地管道和大型储罐底板阴极保护。柔性阳极是由铜芯、导电聚合物阳极材料、焦炭渣、编织物组成，见图1。它开发的初衷是由于防腐层老化，保护电流需求大，传统的保护方法无法满足。其有以下几点主要特点：保护电流分布均匀、对地下其他金属构筑物干扰小、解决复杂管网屏蔽问题、安装简单、寿命长、不必征用阳极用地、不污染环境等特点。已在国内长输管道阴极保护改造及大型储罐底板阴极保护中应用，效果显著。
2.6 性能比较
几种常用的阳极材料性能比较见表1。
由于钢铁阳极消耗率高，需经常更换；混合金属氧化物阳极价格贵；石墨阳极应用限制多；所以推荐有限选用高硅铸铁阳极，在含氯较高的地区，应选用含铬高硅铸铁。特殊地段，如连续石方段，地下水位低，土壤电阻率较高的地区等特殊地段，采用柔性阳极。
3 安装方式选择
长距离管道采用的阳极安装方式有浅埋立式、浅埋卧式、深井式三种。不同的方式有不同的应用条件，表2为不同阳极安装方式的适用条件。
4 总结
对于长距离输煤埋地钢管，管道外防腐绝缘层与强制电流保护技术的联合应用是最经济、最合理的防蚀措施。根据现场条件，合理的选择辅助阳极的材料、数量、埋设位置和埋设方法，是保证阴极保护系统正常运行的关键。
参考文献
[1] 孙魁.西气东输管道工程阴极保护激素和的探讨[J].石油工程建设.2001年10月第5期
[2] 柳金海.管道防腐蚀工程便携手册[M].北京：机械化工出版社，2007，6
[3] 胡士信.阴极保护手册[M].北京：化学工业出版社，1999
作者简介
陈雁星（1988-），男，甘肃白银人，汉族，防腐工程师，中国石油大学（华东）材料专业毕业，主要从事材料研究、防腐、阴极保护及保温。