外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法

宫耀权

（惠生工程（中国）有限公司,上海　201210）

外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法

宫耀权

（惠生工程（中国）有限公司,上海201210）

摘要：外加电流阴极保护的大部分施工内容是在地面以下，属于隐蔽工程。地面以下同时又有地下管网和接地网。在施工过程中，阴极保护阳极和线缆等一旦跟接地网有接触或接地网与地下管接触，造成短路接地，导致阴极保护系统不能正常工作。

关键词：电化学腐蚀；阴极保护；风险；解决办法

外加电流阴极保护的目的就是防止金属电化学腐蚀。腐蚀过程可表示如下：

氧化反应：Fe---→Fe2++2e

还原反应：O2+2H2O+4e---→4OH-

2H2O+2e---→H2+2OH-

外加电流阴极保护，简单点说就是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。在工程中主要是用于保护金属管道和储罐不被电化学腐蚀。下面就讨论外加电流阴极保护系统在金属管道和储罐防腐应用过程中，容易出现的问题、风险和解决办法。

1　金属管道外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法

在对金属管道阴极保护施工过程容易出现两种情况：第一种情况是地下管网在出地面后没有与地上部分进行金属绝缘隔离。第二种情况是地下接地网与地下管道接触，造成短路导通，造成阴极保护系统不能正常工作。

1.1就第一种情况而言

因为地上管道及与管道连接的设备是与接地网连接的，也就是说，地上管道是与接地导通的。所以要使阴极保护系统正常工作，必须将地上管道与地下管道之间做隔离，隔离措施可以有两种方法：第一方法是在地上管道与地下管道之间加装绝缘隔离接头；第二种方法是在地下管道与地上管道之间加装法兰隔离措施，在法兰处加装绝缘垫片，同时在法兰螺栓处加装绝缘套管和绝缘垫片。采用这种的法兰连接方法后，法兰两侧的管道就被电气隔离了。法兰连接后，要求做连续性测试，如果测试结果是导通的，说明垫片有破损或者某个套管有损伤导致法兰导通。如果测试结果是断开的，说明采用这种措施达到了电气隔离的目的。阴极保护系统实际应用过程中，大部分采用第一种方法，也就是在地下管道与地上管道之间加装绝缘隔离连接头。

1.2针对第二种情况来说

接地网与管道在地下安装的过程中，可能存在平行和交叉的地方。如果在施工过程中不注意，尤其在过路的地方，接地线要求埋设深度较深，一般要求埋深1米，在这些位置如果有管道的话，就容易产生地下管道与地下接地网接触的情况。因地下接地网是不带绝缘保护的，而一旦在地下管道与接地网接触的地方，地下管道的防腐受损，这样地下管道与接地网导通，从而使阴极保护系统无法正常工作。

1.3例如在某项目施工现场

在对阴极保护测试桩进行检查测试时发现，阴极保护系统与接地有导通的情况。经过与厂家现场技术服务人员分析，如果所有地下管的绝缘隔离接头没有问题，有可能是管线在某处与接地线有搭接，导致阴极保护电流从该处泄露，导致测试数据达不到要求。经查看地管图纸、接地图纸及厂家技术人员确定的大致范围，确定采用逐点排除的方法，找出了可能的交叉点，然后进行开挖、处理。最终进行了3处开挖：第一处有一条接地线横跨主地管，挖开后发现该处接地线与地管之间垂直距离在400毫米左右，排除；第二处是附近的一个洗眼器的排水管，挖开后发现接地主线确实与管线碰触，但是管线上缠有冷缠带，将接地线与管线完全分离后再次进行测试，问题没得到解决，该点排除；第三处是两根人孔井的放空管，为镀锌钢管直埋，挖开后发现有一根管子正好压在接地线上，随后将接地线彻底与放空管隔离后，再次进行测试。测试结果合格，此问题得到了最终解决。

上述地下管道与接地网导通的情况，一般只有在后期做阴极保护系统检查、试验的时候，才会被发现。而地下部分是隐蔽工程，到施工后期，路面和地面都已经硬化完成，所以要找到导通接触点，不是那么容易，费时费力。不但使工期延误、还会导致成本增加。最好的解决办法就是在施工过程中必须要注意，在隐蔽之前，要仔细按照设计图纸进行检查和验收。

2　金属储罐外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法

在金属储罐的罐底板下面，敷设阳极带，阳极带成网状均匀分布在罐底板下面，阳极带与罐底板之间填充砂子隔离。在金属储罐阴极保护施工过程中可能会出现两种情况：第一种情况是罐底板与阳极带接触后导通；第二种情况是导通点出现在罐底集水坑的位置。

2.1罐底板与阳极带导通的情况是因为两个因素

第一个因素是罐底板在焊接过程中，在焊缝的位置，有可能是罐底板防腐层受损而脱落；第二个因素是阳极带在敷设及充砂过程中，操作不当使阳极带凸起。两个条件同时具备，就导致了罐底板与阳极带接触，从而电气导通，使外加电流阴极保护系统无法正常工作。

出现上述问题的解决办法可以有两种：第一种方法是通过外加大电流，使接触位置熔断；第二种方法是找到导通点后进行隔离处理。

2.2在某项目施工现场

在对金属储罐外加电流阴极保护系统测试过程，发现阳极带与罐可以存在导通的情况，经与厂家技术人员分析讨论后，采用增大外加电流来熔断导通点的方法。先是将外加电流增加到了40A，效果不理想。后来厂家出于保护整流变压器的目的，建议直接采用电焊机外加电流，最终电流增加到80A，持续10分钟，厂家测试后发现情况有好转，随后关闭点电焊机，等待10分钟后又进行测试，各项指标符合要求，该问题初步处理完毕。

2.3如果此外加大电流的方法不能使接触导通点熔断

第二种解决办法是：将储罐物料排空，打开检修孔，人员进入罐内，加电流。因短路点会发热，使用热成像仪器探测到短导通路点，然后割开罐底板进行隔离处理。这种办法处理起来，可想而知是相当麻烦、既增加成本又严重影响工期。

3　结束语

外加电流阴极保护施工，大部分工作内容在地面以下，属于隐蔽工程。而一些问题通常是在后期检查、测试的时候才发现。这时候项目临近中交，地面基本硬化完成，设备也安装完成。一旦发现问题，处理起来，费时费力，既增加成本，又影响工期。所以，要在施工过程中，分析潜在的风险和容易出现的问题，及时采取相应措施来规避这些风险、处理好这些问题，从而确保进度、质量和成本控制，使项目顺利竣工，投入运营。

作者简介：宫耀权（1980—），男，辽宁人，研究方向：石油化工领域电气专业施工过程中存在的风险和解决办法。