在進(jìn)行石油天燃?xì)獾裙艿狼懈顣r,要注意管道的陰極保護(hù)措施,在實(shí)施管道切割作業(yè)施工時,應(yīng)當(dāng)了解管線的陰性保護(hù)電纜線路位置以及要求在管道進(jìn)行焊接、切割前關(guān)停此系統(tǒng),以免在施工時損壞或擊穿陰極保護(hù)系統(tǒng),造成管線防腐系統(tǒng)失效。
實(shí)施管道切割時使用的自爬式液壓切管機(jī)進(jìn)行切割,使用的方法為機(jī)械切削的形式,不產(chǎn)生電流,更不會形成交流干擾。在需要不間斷地進(jìn)行管線監(jiān)測并實(shí)施管道切割作業(yè),應(yīng)當(dāng)依照管線維護(hù)規(guī)程配備相同長度的電纜進(jìn)行連接,以便在管道切割作業(yè)和管道更換期間實(shí)施不間斷監(jiān)測和提供保護(hù)。
一、管道的陰極保護(hù)原理
自然界中,大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的,通過煉制被賦予能量,才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài),為此,回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。我們把金屬與周圍的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。
每種金屬浸在一定的介質(zhì)中都有一定的電位,稱之為該金屬的腐蝕電位(自然電位),腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易程度。腐蝕電位愈負(fù)愈容易失去電子,我們稱失去電子的部位為陽極區(qū),得到電子的部位為陰極區(qū)。陽極區(qū)由于失去電子(如鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤)受到腐蝕,而陰極區(qū)得到電子受到保護(hù)。
陰極保護(hù)的原理是給金屬補(bǔ)充大量的電子,使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài),使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位,金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的,即犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。
1犧牲陽極法就是將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金(即犧牲陽極)相連,使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率的方法。
在被保護(hù)金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中,被保護(hù)金屬體為陰極,犧牲陽極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位值,在保護(hù)電池中是陽極被腐蝕和消耗,故此稱之為“犧牲”陽極,從而實(shí)現(xiàn)了對陰極的被保護(hù)金屬體的防護(hù)。
犧牲陽極材料主要有高純鎂,其電位為-1.75V;高純鋅,其電位為-1.1V;工業(yè)純鋁,其電位為-0.8V(相對于飽和硫酸銅參比電極)。
2強(qiáng)制電流法(外加電流法)
將被保護(hù)金屬與外加電源負(fù)極相連,由外 部電源提供保護(hù)電流,以降低腐蝕速率的方法。其方式有:恒電位、恒電流、恒電壓、整流器等。
外部電源通過埋地的輔助陽極將保護(hù)電流引地下,通過土壤提供給被保護(hù)金屬,被保護(hù)金屬在大地中仍為陰極,其表面只發(fā)生還原反應(yīng),不會再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng),使腐蝕受到抑制。而輔助陽極表面則發(fā)生丟電子氧化反應(yīng),因此,輔助陽極本身存在消耗。
陰極保護(hù)的上述兩種方法,都是通過一個陰極保護(hù)電流源向受到腐蝕 或存在腐蝕,需要保護(hù)的金屬體提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護(hù)電流,使之恰好抵消金屬內(nèi)原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護(hù)電流的方式和“源”不同。一種是利用電位更負(fù)的金屬或合金,另一種則利用直流電源。
強(qiáng)制電流陰極保護(hù)驅(qū)動電壓高,輸出電源大,有效保護(hù)范圍廣,適用于被保護(hù)面積大的長距離、大口徑管道。
犧牲陽極陰極保護(hù)不需外部電源,維護(hù)管理經(jīng)濟(jì),簡單,對鄰近地下金屬構(gòu)筑物干擾影響小,適用于短距離、小口徑、分散的管道。
陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)與管道切割主體工程同時勘察、設(shè)計、施工和應(yīng)急方案的制定,如果在規(guī)定期限內(nèi)(一般為6個月)不能投入運(yùn)行的,應(yīng)當(dāng)對管道采取臨時陰極保護(hù)措施,并形成設(shè)計草案進(jìn)行實(shí)施。
對于達(dá)不一對是最低保護(hù)電位要求以及特殊地區(qū)的管段,應(yīng)采取犧牲陽極或其它保護(hù)措施。陰極保護(hù)設(shè)備、儀器的線路不經(jīng)有關(guān)技術(shù)部門批準(zhǔn),不得改動;在進(jìn)行管道搶修并進(jìn)行切割前應(yīng)當(dāng)經(jīng)由技術(shù)部門對搶修方案進(jìn)行批準(zhǔn)并采取適當(dāng)?shù)拇胧┖蠓娇蛇M(jìn)行。