埋地钢结构防腐蚀技术

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埋地金属构筑物的种类繁多，包括输送各种流体的金属管道、管网，也包括各种各样的金属储罐，以及各种避雷接地装置（网）等等。这些金属构筑物直接或通过防腐层间接与土壤接触。土壤是由固态、液态、气态三相物质所组成的复杂的混合体系，它的结构、成分以及其它环境因素的相互作用，使得土壤腐蚀性比其他介质更为复杂。土壤酸碱性、细菌类型及含量、无机盐离子类型及含量、杂散电流大小及方向等是影响其腐蚀性能的重要因素，有时土壤的这种腐蚀是很严重的。总体上讲，土壤腐蚀会不同程度降低金属构筑物的使用寿命。而且，由于不同条件下金属构筑物会发生不均匀腐蚀，对管道而言会造成局部穿孔，更是大大影响了整条管道的使用寿命。因此对埋地金属构筑物进行有效的保护是十分必要的，现有解决方案一般采用外涂层与阴极保护联合使用的方法。阴极保护分为牺牲阳极保护和强制电流保护两种方法，以下对两种方法分别进行介绍。

1．牺牲阳极法
将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低速率的方法。
$ {* f/ Y4 l" f! w+ v( }2 o$ {* r在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中，锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。
! Z; j9 a/ e) }$ B牺牲阳极保护法的主要特点是：
# h: |2 W. [) ]. v$ h& A2 w(1) 适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网
(2) 阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小
* C: e) j( |7 o3 o4 ], ^(3) 随管道安装一起施工时，工程量较小
- G) b  O6 X8 [) k(4) 运行期间，维护工作简单。
(5) 阳极输出电流不能调节，可控性较小。
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+ X; v1 c+ l1 ^2. 强制电流保护法
将被保护金属与外加电流负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀受到抑制。强制电流保护法的主要设备有，恒电位仪、辅助阳极、参比电极。
强制电流保护法的主要特点是：
4 a, I( m7 K. s- J(1) 适用于长输管线和区域性管网的保护
6 h& R4 W$ s+ ~, K" U(2) 输出电流大，一次性投资相对较小
! E1 g6 S% B! C: w% D; M- J! f(3) 安装工程量较小，可对旧管道补加阴极保护
(4) 运行期间需要专业人员维护
, Y6 p2 P" R6 U(5) 容易实现远程自动化监控

3.强制电流阴极保护系统组成
  J4 y% f2 v( B$ c0 d5 S' G) S* 阳极地床
阳极地床一般分为浅埋阳极地床和深井阳极地床两种。
9 ]2 `$ g6 r3 F# D% i6 ~* 阴极保护控制系统
# A: L/ F3 D+ X" X5 _阴极保护的控制系统由恒电位仪、控制箱、阳极地床、阴极通电点组成 * 阳极地床通过汇流电缆与恒电位仪阳极接点相连。阴极通电点设置两根阴极电缆和两支电位控制用长寿命固体硫酸铜参比电极。
* 阴极保护检测系统
阴极保护检测系统由恒电位仪和管线测试桩组成，恒电位仪可以自动测量通电点的电位、恒电位仪的工作电位和输出电流；管线测试桩可检测管道的保护电位和牺牲阳极的工作电位、输出电流、开路电位。
* 阴极保护排流系统
. z% D, G4 U1 k6 O- ?: A! ]) e& B杂散电流干扰强烈的地区的管道应采取排流保护。在长输管道与高压输电线路平行段或者与电气化铁路交叉平行段必须根据杂散电流影响的大小设置排流阳极组。
1 j2 s, _! ]% K# x* 临时保护系统
# r5 u% _( Q: d) t. ^0 a; E- H- f按照阴极保护设计规范的要求，如果管道的施工期超过6个月，此管道应该设置临时阴极保护系统，来避免外加电流阴极保护系统投用前管道受到土壤的腐蚀。
* 阴极保护绝缘与电连接系统
为保障阴极保护电流不泄漏到非保护的金属部分，在长输管道两端设置绝缘接头。
* 套管中管道的阴极保护
当管道穿越公路、铁路时，需要加钢质套管。为了保证套管中管道在设计寿命年限之内不受腐蚀，必须采用镯式锌阳或锌带极进行阴极保护。