一、阴保系统检测技术的现状及发展
长输管道阴保护是管道日常管理的重要工作内容,主要包括两个方面的工作,即:阴保护运行数据的采集和阴保护运行数据的分析。长期以来,由于线路长、监测点分散、交通不便,监测工作实施与管理难度高,工作量大,为此,在上世纪70^r80年代率行了远程监测方面的,主要采用的技术方案是飞机遥测和卫星通讯遥测,这些技术的运用,在程度上,达到了提高监测效率,降低劳动强度的目标,但高昂的数据采集成本限制了此类技术的应用。在数据分析方面,美国环境总署曾经组织了有关的专家,建立一套阴保护系统的运行维护软件,该软件包括:腐蚀防护的教育和智能性专家诊断系统,可实现数据记录、智能性专家诊断、设备查询、日常管理确定敏感地区的管道位置,以便发生故障时,及时提供相关的详细资料。同时也可提供管道事故的预警信息。便于管理部门及时准确的了解有关的阴保护信息,也便于具体执行人员的自检和系统阴保护的信息积累。
阴保护技术具有较强的性,当前国内管道管理部门的阴保护工程技术人员不足,而需要管理的不锈钢弯头管道却在不断增加,因此,通过采用手段,提高阴保护管理的水平成为发展的必然。
二、阴保护技术
1、牺牲阳保护技术
在土壤等电解质环境中,牺牲阳因其电电位比被保护体的负或者说金属材料的活性比铁活泼,当与被保护体电连接后将优先腐蚀溶解,牺牲阳的金属材料则被消耗掉,释放出的电子在被保护体表面发生阴还原反应,了被保护体的阳溶解过程,从而对被保护体提供了的阴保护。牺牲阳的阴保护主要适用于中短距离和复杂的管网。其特点有:阳输出电流小,发生阴剥离的可能性小;随不锈钢管件管道安装一起施工时,工程量较小;运行期间,维护工作简单。缺点是:阳输出电流不能调节,可控性较小。
牺牲阳材料的选用满足以下要求:
a、自腐蚀速率小且腐蚀均匀,要有高而稳定的电流效率。
b、电化学当量高,即单位重量产生的电流量大。
c、要有足够负的稳定电位。
d、工作中阳化要小,溶解均匀,氧化后产物容易脱落。
e、腐蚀产物不污染环境。
f、材料来源广,容易加工,廉。
常用的牺牲阳有镁阳、锌阳和铝阳三大类。但在实际当中,镁比较活波,在土壤电阻率较低的地区镁很容易就消耗完了,一方面价格贵另一方面对阴保护的管理带来诸多麻烦;锌的电位差很小,不适用于土壤电阻率偏高的地区;铝是便宜,按理说是不错的选择,但铝氧化后容易发生钝化,在铝的表面形成一层氧化膜,并且氧化膜的电位很正,反倒加快金属管道的腐蚀,使牺牲阳保护失效。
2、外加电流阴保护技术
外加电流阴保护方法是用导线将金属结构接到直流电源的负,将辅助阳接到直流电源的正。如上图3-2中的外加电流阴保护,就会有电子流入阴(即被保护的长输管道)表面上。当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时,就会在阴表面积聚起来,导致阴表面电电位向负的方向移动,即产生阴化,这时金属结构上微阳区释放电子的能力就受到阻碍。施加的阴电流越大,电子积累就会越多,金属结构表面上的电电位就越负,微阳释放电子的能力就越弱。当金属结构表面阴化到某一值时,微阴和微阳达到等电位,阴阳间电位差为零,腐蚀原电池的作用就被迫停止,微阳释放电子的能力消失,金属内部腐蚀电流为零,相应阴金属的腐蚀也被迫停止。外加电流阴保护又称为强制电流阴保护,它是由外部的直流电源直接向被保护金属输入阴电流,是给金属补充大量的电子,使被保护金属整体处于电子过剩的状态,使金属阴化,达到以保护的目的。具体就是通过外部电源来改变周围环境的电位,使得埋地管道的电位一直处在低于周围环境的状态下,从而成为整个环境中的阴,这样需要保护的金属管道就不会因为失去电子而发生腐蚀了。外加电流阴保护主要应用于用于长输管线和区域性管网的保护,其特点是输出电流大,一次性投资相对较小;安装工程量较小,可对旧管道补加阴保护;容易实现远程自动化监控;其缺点是:后期运行期间需要人员维护、检修、监控和检测投入:电位及电流控制不当时会导致过保护引发涂层剥离的后果。
3、排流保护阴保护技术
当环境中有杂散电流时,利用排除杂散电流对保护金属施加阴保护称为排流保护。只有在排流时对保护体实施保护,而不排流时,处于自然腐蚀状态。而强制电流就是通过整流器进行排流。当有杂散电流存在时,利用排流进行保护;相反无杂散电流时,利用整流器供给保护直流电流,使保护体处于阴保护状态。通常使用恒电位仪进行强制电流,再有排流保护时,应流有少量保护电流输出。