一、犧牲陽(yáng)極的應(yīng)用
陰極保護(hù)采用犧牲陽(yáng)極方式，一般用于下列場(chǎng)合[1]：電流需要量較小，一般小于1A，土壤電阻率足夠低，一般低于100Ω.m的區(qū)域，可用適當(dāng)數(shù)量陽(yáng)極獲得所需保護(hù)電流，如果需要的保護(hù)電流較大，一般大于1A，外加電流系統(tǒng)就比較經(jīng)濟(jì)，除非當(dāng)?shù)貤l件不允許，或供電有問(wèn)題。良好管道涂層，土壤長(zhǎng)年潮濕的地方，犧牲陽(yáng)極能容易滿足其電流需求。外加電流陰極保護(hù)良好涂層管道上個(gè)別處保護(hù)電流不能達(dá)到的地方，也可通過(guò)犧牲陽(yáng)極的方法來(lái)滿足。此外，在屏蔽處如套管內(nèi)、壓塊下。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生雜散電流干擾處，犧牲陽(yáng)極可被用于消除雜散電流干擾。在安裝絕緣接頭處，犧牲陽(yáng)極(通常用鋅)可作為導(dǎo)電接地之用，鋅陽(yáng)極作為接地，并同時(shí)提供陰極保護(hù)。設(shè)計(jì)中考慮鋅、鎂陽(yáng)極材料使用的差別，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，鋅陽(yáng)極用在電阻率較低的土壤(在15Ω.m以下)較好，而鎂陽(yáng)極用在土壤電阻率較高的土壤中(在15－100Ω.m之間)較好。用鋅陽(yáng)極的驅(qū)動(dòng)電壓0.25V(1.1V -0.85V)，鎂陽(yáng)極的驅(qū)動(dòng)電壓0.70V(1.55V -0.85V)，對(duì)同樣15Ω.m土壤電阻率情況下，鎂陽(yáng)極要發(fā)出更多過(guò)剩電流使管道極化更負(fù)電位，而負(fù)于-0.85V(小保護(hù)電位，此時(shí)保護(hù)度已達(dá)95％)以上，如若繼續(xù)極化，需要更多消耗保護(hù)電流，但對(duì)提高保護(hù)度的貢獻(xiàn)即是極微的，是一種電流浪費(fèi)現(xiàn)象，其結(jié)果造成鎂陽(yáng)極加大消耗，減少鎂陽(yáng)極壽命。與此同時(shí)，鎂陽(yáng)極造成過(guò)保護(hù)，影響涂層的附著力，對(duì)高強(qiáng)度鋼會(huì)產(chǎn)生氫脆。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看：在低電阻率土壤中鎂陽(yáng)極將連續(xù)輸出比鋅陽(yáng)極高的電流，而鋅陽(yáng)極比較低的輸出電流就可以充分滿足陰極保護(hù)的需要。其結(jié)果說(shuō)明鎂陽(yáng)極電流的浪費(fèi)，需要更多鎂陽(yáng)極材料才能得到與鋅陽(yáng)極相等的壽命，況且鋅陽(yáng)極有好的自調(diào)節(jié)特性。
二、帶狀鎂陽(yáng)極的使用
它是由純鎂或鎂錳合金冷軋壓制而成，開(kāi)路電位-1.7V(vs.Cu/CuSO4)宜在高電阻率≥100Ω.m環(huán)境中使用，重量0.37Kg/m。如11Kg鎂錠表面積0.27m2而11Kg鎂帶長(zhǎng)度33m，表面積1.9 m2是前者的7倍。同等重量帶狀鎂陽(yáng)極比錠狀陽(yáng)極表面積大很多，陽(yáng)極輸出電流大小與表面積成正比，就是說(shuō)，表面積決定輸出電流大小，而陽(yáng)極重量決定陽(yáng)極壽命。鎂帶在50Ω.m土壤中輸出電流10mA/m，淡水中150Ω.m輸出電流3mA/m，電流輸出大小與電阻率成反比，因此它不適用于電阻率小的場(chǎng)合，因?yàn)殒V帶消耗過(guò)快。設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮當(dāng)?shù)亟橘|(zhì)電阻率大小，無(wú)論在穿越段或套管內(nèi)輸送管中纏繞鎂帶要考慮它的使用壽命應(yīng)該與整體管道壽命相當(dāng)，如果設(shè)計(jì)壽命為20年，而當(dāng)?shù)赝寥离娮杪瘦^低，就不宜采用鎂帶，而應(yīng)計(jì)算一下采用與整體管道壽命相當(dāng)?shù)腻V狀陽(yáng)極。
三、3層PE管的優(yōu)越性
當(dāng)前管道防腐覆蓋層當(dāng)中，PE三層是諸多涂層種類(lèi)中性能優(yōu)的一種，它不但有良好抗機(jī)械性能，而且有良好抗腐蝕性能和抗陰極剝離性能。在與陰極保護(hù)配合中又大大降低陰極保護(hù)電流密度，從而降低陰極保護(hù)的投資。從眾多實(shí)例中證實(shí)，對(duì)新建PE管陸地管線所需保護(hù)電流密度每平方米在幾個(gè)微安到十幾個(gè)微安，海水管線所需保護(hù)電流密度約幾百微安，大大低于其它防腐層。但在當(dāng)前設(shè)計(jì)中，由于缺乏對(duì)三層PE性能及今后使用壽命的估計(jì)，往往設(shè)計(jì)中過(guò)于保守，造成犧牲陽(yáng)極材料使用量過(guò)大，有待今后繼續(xù)探索。
四、參比電極的使用
目前陰極保護(hù)常用的硫酸銅參比電極分便攜式和長(zhǎng)效型兩種，便攜式隨時(shí)更換溶液和打磨銅極，使電位易達(dá)到穩(wěn)定、準(zhǔn)確。而長(zhǎng)效硫酸銅參比電極往往受制作工藝和使用環(huán)境的影響，要求埋在長(zhǎng)年潮濕土壤，如果全浸在水中或土壤干燥就會(huì)影響參比電極的準(zhǔn)確度，造成較大偏差。固體鋅參比同樣與使用環(huán)境有關(guān)，一旦土壤干燥，鋅參比電位正移，基準(zhǔn)改變也就失去作為參比的意義，有關(guān)長(zhǎng)效參比電極有待不斷改進(jìn)。
五、電源的選擇：外加電流陰極保護(hù)國(guó)外大多用整流器，因土壤介質(zhì)，濕度變化不頻繁，用整流器完全滿足陰極保護(hù)的要求。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修、價(jià)格便宜。恒電位儀適用介質(zhì)經(jīng)常變化如海洋潮汐及有雜散電流干擾的保護(hù)，況且恒電位儀靠長(zhǎng)效參比電極反饋信號(hào)，如果參比電極不準(zhǔn)會(huì)影響恒電位儀的輸出，因此建議設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮用整流器。
六、陰極保護(hù)的絕緣裝置
陰極保護(hù)管路上的絕緣裝置有多種形式，多用于管道的有絕緣法蘭和絕緣接頭，絕緣法蘭架空，絕緣接頭可直埋入地。安裝絕緣件會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題，一是如何保護(hù)絕緣裝置不受強(qiáng)電電涌的破壞，目前絕緣接頭有整體自放電型和無(wú)自放電裝置兩種，對(duì)整體自放電絕緣接頭由于內(nèi)部有釋放高壓的裝置，可省去具有相同功能的接地電池。二是如何防止非保護(hù)管路不受陰極干擾而加速腐蝕，接地電池有減少管外壁陰極干擾強(qiáng)度，即減少保護(hù)段與非保護(hù)段之間的電位差，但是在非保護(hù)段連接的鋅棒消耗較快，壽命較短，一旦消耗殆盡，保護(hù)段通電電位與非保護(hù)自然電位之間的電位差會(huì)更加大，因非保護(hù)段電位正，會(huì)從非保護(hù)段流出較大的陽(yáng)極腐蝕電流而加快非保護(hù)管段的腐蝕。這種腐蝕與電流離開(kāi)管壁進(jìn)入電解質(zhì)的電流強(qiáng)度與管壁腐蝕率成正比。(1mA/Cm2的陽(yáng)極電流密度相當(dāng)于12mm/年的鐵損耗)。解決辦法：要求絕緣裝置兩側(cè)各10m內(nèi)的管外壁應(yīng)做特加強(qiáng)防腐層，以減輕陰極干擾對(duì)非保護(hù)側(cè)管道的腐蝕。此外，未保護(hù)側(cè)仍需安裝一支犧牲陽(yáng)極以減輕絕緣裝置兩端電位差造成的陰極干擾。
七、陽(yáng)極導(dǎo)線
對(duì)犧牲陽(yáng)極裝置所有連接到陽(yáng)極的導(dǎo)線都有被保護(hù)的可能，這意味著如果有銅線露出，它將不易腐蝕。這種情況同樣發(fā)生在外加電流系統(tǒng)中，如果與直流電源負(fù)端連接到被保護(hù)管道的連接導(dǎo)線的絕緣有破損也有被保護(hù)的可能。正因?yàn)槿绱?，犧牲?yáng)極電纜及管道連接處的絕緣要求不很苛刻，但也應(yīng)該很好地處理，以防電流泄漏及可能產(chǎn)生的銅－鐵電偶腐蝕。對(duì)外加電流系統(tǒng)，地下電纜是外加電流地床的組成部分，如果絕緣不好，電纜將流出電流，并在兩端腐蝕從而全部或部分切斷地床電流，因此全部陽(yáng)極引線和地床主干電纜使用高質(zhì)量絕緣，絕緣少應(yīng)有600V等級(jí)并適合直接埋入地下，具有大分子高密度聚乙烯(HMW/PE)絕緣導(dǎo)線廣泛地應(yīng)用在地床結(jié)構(gòu)中，在多數(shù)情況下是有效的。由于地床運(yùn)行或苛刻的化學(xué)環(huán)境產(chǎn)生氯氣(土壤或水中含有氯離子)有必要采用含氟塑料保護(hù)性?shī)A克[1]。應(yīng)該細(xì)心檢查電纜，保證安裝時(shí)沒(méi)有傷痕或破口，以防止以后出現(xiàn)問(wèn)題。絕緣層上任何傷痕、破口用熱收縮套包覆，填料選擇沒(méi)有鋒利石頭或其它有害于接觸地床電纜的材料。
八、陰極保護(hù)過(guò)河管道安裝
管道穿越江河時(shí)，穩(wěn)管設(shè)施大都采用砼壓塊，有的為保護(hù)外防腐層不受損壞在壓塊下管外壁還鋪一層橡膠片，這種做法會(huì)造成電屏蔽(壓塊與管道接觸的上半部分得不到保護(hù)或欠保護(hù))及橡膠片下的縫隙腐蝕。原因是管道浸在導(dǎo)電介質(zhì)中，由于金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕。引起腐蝕的縫隙并非是用一般肉眼可以明辨的縫隙，而是指使縫內(nèi)介質(zhì)停滯的特小縫隙，其寬度一般是在0.025－0.1mm的范圍內(nèi)，寬度大于0.1mm的縫隙，縫內(nèi)介質(zhì)不于形成滯流，也就不會(huì)形成此種腐蝕。解決的辦法：一是去掉保護(hù)用的橡膠片，避免縫隙腐蝕；二是在壓塊下管道的底部焊上小犧牲陽(yáng)極塊，使保護(hù)電流沿壓塊與管道的狹縫中進(jìn)入管道上半部分，避免砼壓塊造成的屏蔽作用。
文獻(xiàn)：1、A.W.Peabody Edited by R.L Bianchetti(內(nèi)部資料)管線腐蝕控制 P92
