在存在交、直流干擾的條件下,被干擾結構物可能發生雜散電流腐蝕,防腐蝕系統也可能遭受到某種程度干擾,影響到陰極保護系統運行的有效性,從而影響到被保護結構物的腐蝕控制安全性,對系統和作業人員的安全構成威脅。同時,在技術細節方面應考慮作為判定陰極保護有效性依據的陰極保護判據,是否還能沿用原來的規范,干擾影響到何種程度會導致陰極保護系統失效,等等。
目前國內外許多單位和同仁正在致力于交、直流干擾的影響研究,并取得了一些有意義的結果,獲得了不少工程應用經驗。對直流雜散電流腐蝕問題的研究開展較早,已具有了一些成熟的測試技術和方法,
但復雜情況下能有效緩解直流干擾的治理方法和措施尚有待發展完善;而對交流干擾似乎許多問題還沒有得到滿意的解決,目前正在發展交流干擾的各種檢測技術和測試方法,研究確定具影響規律,致力于開發和應用一些合理的緩解治理措施。
我國陰極保護技術應用也應加強法制性建設。無論是埋地結構物還是海洋結構物,在規劃、設計和實施陰極保護時,既要避開環境中電干擾對我方陰極保護的影響,也必須考慮我方陰極保護系統對環境、對相鄰結構物可能產生的危害。由于管理體制上的問題,條塊分割,多重管理,不同結構物可能分屬于不同的管理部門,信息不透明、不交流,甚至面對問題推諉責任,導致互相干擾影響嚴重,產生彼此的損害。
我們曾調查一根液化天然氣管道大面積范圍穿孔漏氣的事故。開挖出來的數十米管道上除了穿孔漏氣點之外,還密密麻麻地分布著許多指甲大小、馬蹄型的腐蝕坑,深度約1~4mm不等,但排列方向均—,都指向某一方位。腐蝕坑內金屬表面光亮,無腐蝕產物沉積,這是典型的電解腐蝕結果。據調查,該方位不遠處就是另一公司—根管道的陰極保護地床,被干擾管道處于嚴重的影響范圍內。顯然,這就是該陰極保護系統排放的雜散電流影響的結果,典型直流雜散電流的電解腐蝕。雜散電流測試分析證實了這一結果。雖然分屬不同公司,但作為電力設備或陰極保護系統的設計和建設,理應與共處同一區域的其他公司協商,合作解決問題,實現雙贏或多贏是很容易的。體制上不順是一個原因,但應加強這種協作意識,充分調查研究,積極采取措施,盡量避免或降低相互干擾影響。
為有效解決這些問題,應在以下方面引起重視:(1)建立和加強不同系統企業之間的協商機制。(2)在解決具體復雜的干擾問題時,成立聯合工作組。(3)引起主管當局的高度重視,促進標準化和法制建設。(4)建立一個合適的平臺,經常性地開展交、直流干擾影響以及其他問題的切磋和討論,不斷發展應用新技術,減少技術壁壘,促進技術進步。
區域性陰極保護
近年來,區域性陰極保護技術獲得發展應用,在我國一些工業廠區和城市地區局部地實施了一些區域性陰極保護,很好的解決了一定區域范圍內金屬結構物的腐蝕控制,效果不錯,當然其長效性和穩定性有待時間檢驗。
在實施區域性陰極保護的區域范圍內,應將全部結構物進行通盤考慮,所屬不同機構充分溝通協商,實現共同保護。若只對自身結構物作陰極保護而不管其他鄰近設施安全,將會對在該電場影響范圍內的其它金屬設施產生非常嚴重的干擾腐蝕傷害,是不完整不科學的(甚至是錯誤的)區域性陰極保護。在陰極保護設計和實施時,要充分考慮可能產生的干擾影響,在電源設備、陽極材料、地床類型和空間位置設計等方面綜合考慮,通過調研協商和數值模擬計算,做到統籌兼顧共同保護。在市政或工業生產設施基本完善成型的地區實施陰極保護,特別是區域性保護,必須充分考慮復雜的現實情況,迎難而上,真正解決問題。城鎮地區存在大量的在役管線,呈網狀分布,其服役時間、腐蝕控制措施、技術管理水平等參差不齊,其間縱橫交錯關系復雜,和各種建筑物之間存在復雜的結構性和電性聯系。這是比較適合實施區域性陰極保護的對象,但陰極保護有效實施的難度大、故障多、排查困難。
這些緊鄰居民區和群眾生活極為密切的埋地管網,通常規格和壓力機制較低,工程規模較小,不受重視,腐蝕控制技術水平不高。服役運行到一定時期后,一旦保護失效,將會腐蝕泄露事故頻發,直接威脅人民生命財產安全,已成為重要的城市公共安全隱患,務必引起重視。
其他問題
就陰極保護技術應用和發展命題,同仁之間尚存在不少甚感興趣的問題,有待切磋和共同討論。這里提出一個關于陰極保護電源的問題,愿與有興趣的朋友交流切磋。
眾所周知,我國對于長輸管線和大型結構物一般采用恒電位儀作為陰極保護電源。但在歐美則普遍使用整流器,這里存在很大的技術觀念差異。
陰極保護恒電位儀主要用于結構物/電解質體系的電位經常波動的場合,如存在有雜散電流影響、介質流速的影響(航行中的船舶)、氣候變化的影響、土壤中含水量變化的影響(埋地管道)的場合。在外加電流陰極保護中,一般認為,采用恒電位儀就可以通過自動地調整保護電流來維持結構物/電解質體系的電位恒定在規定的保護電位范圍內。
但是,采用恒電位儀控制恒定電位的部位,相對于龐大水中結構物或綿延的埋地管道來說,只是一個點,而且就是明確的參比電極所在位置的那個點。即使這個點的電位控制得十分精確與恒定,并不表明整個結構物(如管道)上具他部位的電位都恒定了。
可以肯定地說,由于所有環境介質及條件都處于動態的變化之中,除參比電極控制點處的電位外,具他部位的電位仍都在經常性變動之中。絕對不能認為,通過使用恒電位儀就可以控制整個結構物電位恒定。
在國內外的腐蝕實驗室中廣泛使用恒電位儀開展各種實驗研究。在實驗室試驗的對象是很小面積的小試樣,一般為1cm2;而大型結構物則存在著一個多維尺寸的電位分布問題,這是不可相提并論的。
因此,在大型結構物上受控制的參比電位點的選擇是十分重要的。一般而言,它應該設置在環境條件變化大,結構物的構型復雜和受干擾影響大的部位。也可以說,應設置在對陰極保護電位控制和電位分布具有全局性影響的部位。
在國外,外加電流陰極保護系統中大量地(甚至主要地)都是使用整流器,因為整流器價格低廉(許多公司都是自制自用),調整和維護很方便,質量可靠,一般并不需要經常性調整和維護。而在我國,則在外加電流陰極保護系統中普遍地采用恒電位儀,一方面是因為人們高度地(有時過高地和不正確地)評價它的自動控制功能;另一方面,則是擔心,如采用整流器將會帶來經常調整和維護以及需人工值守的問題(實際上調整和值守的工作量并不大)。
其實,我國陰極保護系統中的恒電位儀也仍不時遇到故障,仍需經常調試維護。對于我國陰極保護業者,建議對采用恒電位儀作為陰極保護電源能夠從功能、實效、投資和管理等多方面重新審視,以便做出正確合理的決策。
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標簽: 陰極保護技術

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