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摘要：针对输油管道阴极保护，在简述阴极保护原理与参数的基础上，结合实例，为保证保护效果，在阴极保护过程中需要注意的问题，以此为阴极保护实际应用及推广提供参考借鉴。
关键词：输油管道；阴极保护
输油管道所处条件和运营情况恶劣，容易发生腐蚀，当腐蚀累积到一定程度后，将产生泄漏等问题，造成一系列安全问题。因此，必须采取有效措施进行防治。就目前而言，阴极保护是应用最为广泛且效果显著的防腐保护技术。
1阴极保护原理和参数
1.1电化学保护
电解质当中，由于金属材料表面不同点的电位有所不同，所以会形成腐蚀原电池。其中，电位为最负的金属是阳极，持续溶解变成金属离子，由此产生的电子流不断流向阴极，被还原剂大量消耗，此时阴极金属不会产生腐蚀。这一过程中，伴随电流不断流通，两极电压变化，在相互靠近的同时趋于稳定，腐蚀过程中从阳极进入阴极的电流是造成腐蚀的主要原因，即电子流，其数值和腐蚀速度为正比关系。若在金属上进行电流的施加，则能减小电子流，由此即可制约腐蚀，这一方法就是电化学保护，可分成两种，即阳极与阴极保护。其中，阳极保护是指将电位正向移至钝化区，只能在介质当中存在活化向钝化转变现象的金属中使用，而阴极保护则是指将电位负移至稳定区，这一方法基本用于所有金屬，使用极为广泛。
1.2阴极保护
若将金属材料使用导线接至电位为最负的其它金属材料上，而且将其浸入到相同的电解液当中（此即为“牺牲阳极阴极保护”），或使用导线把金属材料接至负极，把辅助阳极接至正极（此即为“外加电流阴极保护”），这样就会有电子流进到阴极的表面。如果这部分电子无法及时和电解质溶液当中的指定物质发生反应，则会在阴极大量积聚，使阴极的电位开始向负向发生移动，也就是阴极极化，此时金属材料具有的电子释放性能将被阻碍。随阴极电流不断增大，电子的积累现象加剧，导致金属材料上的电位更负，进一步减弱电子释放。在阴极极化达到某种程度后，微阴阳极均为等电位，电位差等于零，腐蚀作用因此停止，电子释放结束，腐蚀电流消失，金属材料腐蚀停止[1]。
1.3主要参数
若想要金属实现完全保护，需对金属进行阴极极化，确保阴阳两极的总电位保持平衡，这就是金属腐蚀完成时的电位值，也是阳极保护电位对应的上限值。对钢铁材料而言，想要达到预期的保护效果，应确保通电之后的和地对应的电位为-0.85V。原则上，随阴极保护电位不断变负，整体防蚀程度明显提高，而且单站的有效保护距离也将明显增加，起到减少投资的重要作用。然而，如果电位过负，则会使防腐涂层破坏，和金属之间的粘结能力降低，出现阴极剥离的现象，也可能产生氢破裂，并且会要消耗一定保护电流，造成能源损失。从钢铁材料角度讲，一般需要将保护电位控制在-0.85～-1.20V范围内，控制在这一范围内可以起到良好保护作用。可见，保护电位是实际的阴极保护工作必须重点考虑的参数[2]。
2实践应用
2.1测试方式
为方便测试，系统设计过程中在管道走向的地面上按照1-3km的间隔距离布置测试桩。在测试桩中设置了接线孔，孔中有和阴极直接相连的若干引线。测试桩周围，开挖小坑，注入少量水，然后置入硫酸铜电极。具体的置入深度以保证电极可以立柱为基准。然后将万用表调到直流电压档位，对阴极电极电位进行测定。这就是采用阴极保护以后管道和地相对应的电位结果，同时也是混合电位，也可称之为总电位。
2.2结果与分析
采用以上方法得出阴极保护对应的电位结果，见表1。
根据数理统计基本理论，采用X2检验法对以上结果进行检验，经检验发现以上数据符合正态分布，数学期望、方差及标准差分别为-0.78V、0.015V2和0.124V。
如前所述，从钢铁材料角度讲，一般需要将保护电位控制在-0.85～-1.20V范围内，控制在这一范围内可以起到良好保护作用，可见，上、下限分别为-0.85V、-1.20V。若实际电位比上限大，则保护有所不足；相反，若实际电位比下限小，则保护超过限度。以上测试结果的平均值等于-0.78V，比上限大，说明即便采用阴极保护法，保护也是有所不足的。导致这一数据较高的主要原因为：其一，区域土壤电阻率相对较高；其二，设计时确定的阳极量不足；其三，阴阳两极的导线未能良好接触，或某些阳极块已经完全失效；其四，填包料完全失效。需要注意的是，若电位测试结果只有-0.55V左右，在说明所用阴极保护法未起到任何作用[3]。
为了使阴极保护充分发挥保护作用，需要注意下列要点：其一，对阴极和阳极的引线进行定期检查，确保接触良好；其二，对牺牲阳极用量和寿命进行科学设计，达到期限后立即换新，避免对阴极保护造成影响；其三，对填包料进行定期检查，若已经失效，则立即予以更换；其四，做好测试桩的隐蔽处理，尽可能减少其对阴极保护效果造成的不利影响。
3结束语
综上所述，阴极保护是目前最为常用的输油管道防腐保护方法，但在实际工作中为保证保护效果，需要做好设计、定期检查和意外情况处理，只有这样才能使阴极保护发挥预期作用，延长输油管道寿命，避免因腐蚀而产生渗漏等事故。
参考文献：
[1]郗春满，季廷伟，王树立，陈磊，赵书华.海底输油管道阴极保护数值模拟[J].油气储运，2018，37（03）：336-342.
[2]关维国，秦志猛，任国臣，鲁宝春.基于GPRS的输油管道阴极保护远程监测系统设计[J].计算机测量与控制，2015，23（08）：2736-2738+2752.
[3]王建才，闫旭光，刘金川.输油管道阴极保护防腐技术的研究[J].化学工程与装备，2014（01）：21-22+28.
关键词：输油管道；阴极保护
输油管道所处条件和运营情况恶劣，容易发生腐蚀，当腐蚀累积到一定程度后，将产生泄漏等问题，造成一系列安全问题。因此，必须采取有效措施进行防治。就目前而言，阴极保护是应用最为广泛且效果显著的防腐保护技术。
1阴极保护原理和参数
1.1电化学保护
电解质当中，由于金属材料表面不同点的电位有所不同，所以会形成腐蚀原电池。其中，电位为最负的金属是阳极，持续溶解变成金属离子，由此产生的电子流不断流向阴极，被还原剂大量消耗，此时阴极金属不会产生腐蚀。这一过程中，伴随电流不断流通，两极电压变化，在相互靠近的同时趋于稳定，腐蚀过程中从阳极进入阴极的电流是造成腐蚀的主要原因，即电子流，其数值和腐蚀速度为正比关系。若在金属上进行电流的施加，则能减小电子流，由此即可制约腐蚀，这一方法就是电化学保护，可分成两种，即阳极与阴极保护。其中，阳极保护是指将电位正向移至钝化区，只能在介质当中存在活化向钝化转变现象的金属中使用，而阴极保护则是指将电位负移至稳定区，这一方法基本用于所有金屬，使用极为广泛。
1.2阴极保护
若将金属材料使用导线接至电位为最负的其它金属材料上，而且将其浸入到相同的电解液当中（此即为“牺牲阳极阴极保护”），或使用导线把金属材料接至负极，把辅助阳极接至正极（此即为“外加电流阴极保护”），这样就会有电子流进到阴极的表面。如果这部分电子无法及时和电解质溶液当中的指定物质发生反应，则会在阴极大量积聚，使阴极的电位开始向负向发生移动，也就是阴极极化，此时金属材料具有的电子释放性能将被阻碍。随阴极电流不断增大，电子的积累现象加剧，导致金属材料上的电位更负，进一步减弱电子释放。在阴极极化达到某种程度后，微阴阳极均为等电位，电位差等于零，腐蚀作用因此停止，电子释放结束，腐蚀电流消失，金属材料腐蚀停止[1]。
1.3主要参数
若想要金属实现完全保护，需对金属进行阴极极化，确保阴阳两极的总电位保持平衡，这就是金属腐蚀完成时的电位值，也是阳极保护电位对应的上限值。对钢铁材料而言，想要达到预期的保护效果，应确保通电之后的和地对应的电位为-0.85V。原则上，随阴极保护电位不断变负，整体防蚀程度明显提高，而且单站的有效保护距离也将明显增加，起到减少投资的重要作用。然而，如果电位过负，则会使防腐涂层破坏，和金属之间的粘结能力降低，出现阴极剥离的现象，也可能产生氢破裂，并且会要消耗一定保护电流，造成能源损失。从钢铁材料角度讲，一般需要将保护电位控制在-0.85～-1.20V范围内，控制在这一范围内可以起到良好保护作用。可见，保护电位是实际的阴极保护工作必须重点考虑的参数[2]。
2实践应用
2.1测试方式
为方便测试，系统设计过程中在管道走向的地面上按照1-3km的间隔距离布置测试桩。在测试桩中设置了接线孔，孔中有和阴极直接相连的若干引线。测试桩周围，开挖小坑，注入少量水，然后置入硫酸铜电极。具体的置入深度以保证电极可以立柱为基准。然后将万用表调到直流电压档位，对阴极电极电位进行测定。这就是采用阴极保护以后管道和地相对应的电位结果，同时也是混合电位，也可称之为总电位。
2.2结果与分析
采用以上方法得出阴极保护对应的电位结果，见表1。
根据数理统计基本理论，采用X2检验法对以上结果进行检验，经检验发现以上数据符合正态分布，数学期望、方差及标准差分别为-0.78V、0.015V2和0.124V。
如前所述，从钢铁材料角度讲，一般需要将保护电位控制在-0.85～-1.20V范围内，控制在这一范围内可以起到良好保护作用，可见，上、下限分别为-0.85V、-1.20V。若实际电位比上限大，则保护有所不足；相反，若实际电位比下限小，则保护超过限度。以上测试结果的平均值等于-0.78V，比上限大，说明即便采用阴极保护法，保护也是有所不足的。导致这一数据较高的主要原因为：其一，区域土壤电阻率相对较高；其二，设计时确定的阳极量不足；其三，阴阳两极的导线未能良好接触，或某些阳极块已经完全失效；其四，填包料完全失效。需要注意的是，若电位测试结果只有-0.55V左右，在说明所用阴极保护法未起到任何作用[3]。
为了使阴极保护充分发挥保护作用，需要注意下列要点：其一，对阴极和阳极的引线进行定期检查，确保接触良好；其二，对牺牲阳极用量和寿命进行科学设计，达到期限后立即换新，避免对阴极保护造成影响；其三，对填包料进行定期检查，若已经失效，则立即予以更换；其四，做好测试桩的隐蔽处理，尽可能减少其对阴极保护效果造成的不利影响。
3结束语
综上所述，阴极保护是目前最为常用的输油管道防腐保护方法，但在实际工作中为保证保护效果，需要做好设计、定期检查和意外情况处理，只有这样才能使阴极保护发挥预期作用，延长输油管道寿命，避免因腐蚀而产生渗漏等事故。
参考文献：
[1]郗春满，季廷伟，王树立，陈磊，赵书华.海底输油管道阴极保护数值模拟[J].油气储运，2018，37（03）：336-342.
[2]关维国，秦志猛，任国臣，鲁宝春.基于GPRS的输油管道阴极保护远程监测系统设计[J].计算机测量与控制，2015，23（08）：2736-2738+2752.
[3]王建才，闫旭光，刘金川.输油管道阴极保护防腐技术的研究[J].化学工程与装备，2014（01）：21-22+28.