[发明专利]埋地管道阴极保护装置及方法

说明书

一种新型埋地管道阴极保护装置，属于电力技术领域。本发明的目的是针对传统的阴极保护在长输管道方面存在的不足进行分析，在牺牲阳极和外加电流阴极保护技术的基础上进行创新，研发出牺牲阳极联合外加电流阴极保护的新型埋地管道阴极保护装置及方法。本发明包括新型埋地管道阴极联合保护装置的供电电源、恒电位仪、辅助阳极、参比电极、阴极保护连接触点、准固态电解质。本发明装置简便，利用太阳能发电系统作为阴极保护电源，不需要建阴极保护站和铺设电缆，随时可以投入到野外无电源的阴极保护工程中，降低了工程成本。

技术领域

本发明属于电力技术领域。

背景技术

国内火电厂埋地管道多为碳钢材质，管道输送距离长，所处土壤环境复杂多变，内壁无防腐措施，外壁涂刷石油沥青防腐涂层。由于管内水质对内壁不断腐蚀，外部土壤对外壁不断腐蚀，部分管道防腐层质量达不到设计标准，施工也不规范，防腐措施不到位等因素，在长期运行过程中，各腐蚀因子与埋地管道长期作用，造成埋地管道腐蚀严重。

目前常用的埋地管道防腐措施有投加缓蚀剂、内涂层和衬里保护、外涂层保护、杂散电流排流保护和阴极保护。阴极保护技术通过向管道金属提供阴极电流，使管道电位发生负向极化，从而阻止管道的腐蚀。阴极保护方法包括强制外加电流法和牺牲阳极法，两种方法原理相同，只是阴极保护电流来源不同。

埋地管道的牺牲阳极阴极保护技术是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，并处于同一土壤中，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护管道。综合国内外相关报道，存在很多关于使用牺牲阳极失败的例子教训，认为牺牲阳极的应用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护法的失败主要是因为在阳极的表面生成了一层不导电的氧化物，该氧化物限制了阳极电流的输出。造成这种问题的原因是阳极的成份没有达到规范中的要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此在设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，还要选择土壤电阻率低的阳极床位置。牺牲阳极法不用施加外加电源电压，电流分布均匀，具有自动调节能力，不会产生过保护现象，并且实施的工程也比较简便，但是保护范围小，消耗一定量的有色金属，广泛应用于小型金属设备的阴极保护工程。

埋地管道的外加电流阴极保护法是它是由外加的直流电源直接向被保护金属构筑物施加阴极电流使其发生阴极极化。它由辅助电极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成。外加电流法利用恒电位仪，将电流通过阳极地床输入到土壤中，电流在土壤中流动到金属管道，从管道上连接的阴极电缆汇流至恒电位仪，相应地增大或减小输出，把变化的电位稳定在预设的控制电位上，使通电点电位保持不变。外加电流法有保护范围大、适用范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，适合用于长输管线的防腐。由于管道施工工期长，阴极保护工程不能与主体工程同时进行，埋地管道工程结束后阴极保护工程才能开始，增大了施工量和周期；针对漏点频发的老旧管道，增加阴极保护工程更加困难。

传统阴极保护工艺繁琐，需要建立阴极保护站，限制了阴极保护工程的应用；辅助阳极和管道之间靠土壤作为电解质，受环境影响大，土壤电阻不稳定，造成阴极保护电位波动大，阴极保护电流密度难以控制；故障难排查，测试桩和阳极接地床损坏后，从地表看不到，不能判断受损管段的具体位置；该工程需要在埋地管道附近铺设长距离电缆，为阴极保护各部件供电，电缆损坏后不能准确判断损坏位置，也不能准确发现故障出在测试桩上还是电缆上，增加了故障排除的难度，给设备维护带来了困难。

发明内容

本发明的目的是针对传统的阴极保护在长输管道方面存在的不足进行分析，在牺牲阳极和外加电流阴极保护技术的基础上进行创新，研发出牺牲阳极联合外加电流阴极保护的埋地管道阴极保护装置及方法。

本发明包括以下步骤：

(1)外加电流保护系统