朱 浩

（北京中航油工程建設有限公司，北京 100621）

0 概述

陰極保護作為防止金屬腐蝕的有效技術(shù)，自1965年引入國內(nèi)，經(jīng)過40多年的發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟效益，在國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應用。隨著國內(nèi)民航機場快速發(fā)展，作為機場供油配套設施，航煤需求量的快速增加，使得航煤輸油管道的地位逐漸顯現(xiàn)出來，在國內(nèi)主要干線機場航煤輸送中有著非常重要的作用。而作為埋地輸油管道腐蝕防護必不可少的技術(shù)措施，陰極保護系統(tǒng)在航煤輸油管道也得到極大的應用。航煤輸油管道特點是輸送距離不太長，管徑不太大，主要位于城鎮(zhèn)周邊地域，充分保證管道本體的安全，降低對周邊的不利影響。

結(jié)合國內(nèi)某機場航煤輸油管線工程，管道長度約100km，管徑DN400，材質(zhì)L360，外防腐采用3層PE加強級，無內(nèi)防腐。根據(jù)工程情況，制定了以強制電流為主，穿越段采用犧牲陽極加強保護為輔的陰極保護方案。本文重點介紹陰極保護方案施工方法、注意事項以及調(diào)試和檢測方法，同時給出排除雜散電流干擾措施的實施方法。

1 陰極保護準則

強制電流法和犧牲陽極法共同的特點就是給油氣管道提供電流，避免金屬管道因電子流失而發(fā)生腐蝕，管道陰極保護電位應為-850mV或更負，陰極保護狀態(tài)下管道的極限電位不能比-1200mV（CSE）更負，避免保護電位不足或過負。此外，上述保護電位準則難以達到時，可采用陰極極化電位差大于100mV作為判斷依據(jù)[1,3]。

2 陰極保護施工方案

本工程采用強制電流保護為主、穿越段采用犧牲陽極保護為輔的陰極保護方案，沿線共設置2座陰保間，輔助陽極地床采用淺埋的方式。主要介紹陽極地床、犧牲陽極、參比電極、測試樁、雜散排流、通電點及電纜等安裝工藝。

2.1 施工工藝安裝方案[2,4]

（1）淺埋輔助陽極床

每個淺埋陽極地床長40m，深不小于1.5m，寬1.2m，含鉻高硅鑄鐵陽極Φ75×1500mm 共計20支，陽極預包裝規(guī)格為Φ219×2000mm，輔助陽極安裝間距為2m。

陽極床盡量選擇在地下水位較高或潮濕低洼處，土壤電阻率50Ω.m 以下的地點，土層厚便于施工的地方，對附近的地下金屬構(gòu)筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不宜有其他金屬構(gòu)筑物，陽極地床與被保護管道的垂直距離不宜小于300m，如圖1所示；

（2）犧牲陽極

犧牲陽極地床距離管道的凈距離為5m，陽極間距為2.5m，水平埋設深度2m。4支一組，陽極規(guī)格為14kg。長效參比電極1套，埋設在凍土以下，埋設在距管道側(cè)壁不大于1.0m的土壤中，如圖2所示；

圖1 淺埋陽極地床安裝示意圖

圖2 犧牲陽極保護安裝示意圖

（3）測試樁

測試樁采用鋼質(zhì)，距離管道1.5m介質(zhì)流向的左側(cè)。電位測試樁每1Km設置一個，電流測試樁每8Km設置一個，兼做線路里程樁。同時為方便施工完成后對輸油管道進行密間隔管地電位（CIPS）測試及特殊重要地段的監(jiān)測，在鐵路、高速公路、等級公路穿越單側(cè)及與外部管道交叉處設置電位樁1個；河流大型穿越、定向鉆穿越的兩端各設置1 個電流測試樁；絕緣接頭測試樁在管道絕緣接頭處設置安裝測試樁進行測試[3]，如圖3所示；

圖3 電位樁、電流樁及用絕緣接頭測試樁安裝示意圖

（4）排流施工方案

本工程在交流干擾段采用固態(tài)去耦合器加裸銅線的排流保護措施，固態(tài)去耦合器可以起到防雷及故障電流排放作用，初期考慮與高壓線并行段每1km安裝1處，穿越電氣化鐵路一端安裝1處[5]。裸銅線排流床為長30m或2條15m的排流地床，深1.5m，安裝原則同輔助陽極地床，如圖4所示；

圖4 去固態(tài)耦合器+裸銅線排流安裝示意圖

（5）通電點及電纜安裝

電纜鋪設主要是陰極保護站電纜的鋪設，包括陰極點陰極電纜、零位接陰電纜、參比電極電纜以及陽極井到陰保間的陽極電纜，電纜的起點處均從陰保間接出。

電纜應敷設于凍土層以下，并用PVC管保護。電纜間連接采用銅管壓接，采用電纜熱縮套密封防腐；電纜與設備或測試樁連接時，采用壓接銅鼻子方式連接；穿越院墻、站內(nèi)公路處，加鍍鋅鋼套管保護，套管兩端至少長出300mm，并用礦膩子等材料封堵端部。

通電點位于進出站管道絕緣接頭保護端處，主要為陰極電纜與管道焊接、零位電纜與管道焊接、長效銅/硫酸銅極化探頭。陰極、零位電纜采用鋁熱焊與管道連接，不得虛焊或脫焊，通電點連接后必須用熱溶膠加熱縮帶進行防腐絕緣處理。

2.2 施工技術(shù)控制點

2.2.1 陽極地床的安裝

本陰保工程采用淺埋式陽極地床，其中陽極地床位置的確定非常關(guān)鍵。陽極地床位置的確定要綜合考慮以下幾個因素：

（1）地下水位較高或潮濕低洼處；

（2）土壤電阻率50Ω.m以下的地點；

（3）土層厚，便于施工的地方；

（4）對附近地下金屬構(gòu)筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不宜有其他金屬構(gòu)筑物；

（5）陽極地床與被保護管道的垂直距離不宜小于300m。

另外在陽極地床施工過程中需仔細檢查每支陽極頭引出電纜及引出電纜與陽極主電纜的連接是否牢靠，陽極引出線與陽極的接觸電阻應小于0.01Ω，拉脫力數(shù)值應大于陽極自身質(zhì)量的1.5倍，接頭密封可靠；高硅鑄鐵陽極易斷裂，運輸與施工中應小心輕放，凡斷裂后不得再使用；焦炭粒徑不大于15mm，均勻鋪灑在陽極周圍，在土壤電阻率偏大的地區(qū)，必要時可以添加降阻劑。

2.2.2 電纜與管道的焊接與防腐

本工程電纜與管道的連接均采用鋁熱焊，焊接點制作時先在管道防腐層上開適合焊模的口子（約30cm2左右），直至露出金屬本色；將金屬表面清理干凈并打毛，用鋁熱焊焊接測量電纜；焊點用熱熔膠加補傷片防腐密封，并把搭接寬度100mm范圍內(nèi)的防腐層打毛，剪一塊補傷片，補傷片的尺寸應保證其邊緣距防腐層孔洞邊緣不小于100mm，剪去補傷片的四角，將補傷片的中心對準破損面貼上。防腐完畢，在焊接點附近將電纜敷設成一個大的蝴蝶結(jié)，并用絕緣帶將其固定在管道上，以減輕拉力。并在回填前測試檢查電纜有無斷裂和虛焊。

2.3 陰保保護調(diào)試方案

陰極保護站最佳恒電位儀控制電位值的調(diào)試確定原則是：管線各處管/地電位以沿線各點的斷電電位處于-0.85～-1.5V的合理范圍內(nèi)，不出現(xiàn)欠保護和過保護狀態(tài)，并以斷電電位進行評價，盡量減小雜散電流對測試結(jié)果的影響[6]。站場部分投產(chǎn)測試內(nèi)容包括：（1）陽極地床接地電阻；（2）絕緣接頭絕緣性能；（3）陰極通電點電位（Uon及Uoff）；（4）儀器輸出電流、電壓[4]。

2.4 排流的措施與實施

采用新建大型排流地床排流為主，以外加電流陰保站強排為輔相結(jié)合的方式。具體的實施方案如下：

（1）通過加大管線外加陰極保護電流的輸出，使通電電位負移，消除電位正移的危害，但通電點處的斷電電位盡量控制在-1.5V 以內(nèi)；

（2）在管線路雜散電流干擾嚴重區(qū)域預設置大型排流地床，個別干擾嚴重區(qū)域因條件限制，考慮在稍遠位置增加外加電流強排陰保站；

（3）使用便攜式極化探頭進行管地斷電電位有效測試，在一定程度上降低雜散電流的干擾，更真實的評估管線陰保的運行狀態(tài)。

通過以上措施，使管地電位分布均勻，任意點上的管地電位達到陰極保護電位標準，不對防腐層產(chǎn)生陰極剝離，盡可能不對保護系統(tǒng)以外的埋地管道或金屬構(gòu)筑物產(chǎn)生干擾[5]。

3 結(jié)束語

在根據(jù)陰極保護設計方案施工前，及時核算設計所確認的陰極保護參數(shù)。陰極保護犧牲陽極、電位測試樁、電流測試樁等與管線線路施工同時進行，避免二次開挖。

陰極保護施工難點在于雜散電流的排流，對于已知的雜散電流源，根據(jù)雜散電流的情況制定合理的排流方案，再根據(jù)地質(zhì)情況綜合考慮土壤電阻率、地勢情況、征站地情況、與工藝區(qū)及管道的相對位置等因素，選擇合理的地方安裝排流裝置，最終達到排流目標。

全線陰極保護系統(tǒng)調(diào)試，使管線各處管/地電位以沿線各點的斷電電位處于-0.85～-1.5V 的合理范圍內(nèi)，并對站場部分陽極地床接地電阻、絕緣接頭絕緣性能、陰極通電電位以及儀器輸出電流電壓等進行測試。