学文网摘要：输油管道的使用优点日益突出，但是同时存在的缺点就是输油管道腐蚀，一旦腐蚀，直接缩短输油管道的使用寿命，影响生产、可能造成泄漏污染环境，严重可能影响管道安全运行，甚至报废不能使用。那么防止管道腐蚀怎么办？采取什么样有效的防护措施？文章对阴极保护对输油管道防护进行研究，以期在行业内有一定的借鉴意义。
关键词：阴极保护 输油管道 电化学
从阴极保护原理、阴极保护方法、阴极保护的测量技术以及阴极保护没有保护好管道而导致管道产生腐蚀缺陷或其他机械损伤的补强修复技术等方面进行研究：
一、阴极保护的原理
阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，减弱或避免腐蚀的发生。阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种，前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌等）与被保护的金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。后者是将外部交流电转变成低压直流电，通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物，从而使腐蚀得到抑制。不论是牺牲阳极法还是外加电流法，其有效合理的设计应用都可以获得良好的保护效果。金属―电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。 由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应（失电子反应）受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。
二、阴极保护方法：牺牲阳极保护和外加电流阴极保护法。
牺牲阳极法：是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
外加电流阴极保护：是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电子流（不是电流，否则没法保护，电流与电子流的方向相反）从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。
三、阴极保护的测量技术：
阴极保护的测量技术：是检查阴极保护技术对所进行防腐的物质是否达到防腐要求的一种评定和评价方法。
预计保护检查技术分类：管地电位测试，牺牲阳极输出电流测试，管内电流测试，绝缘法兰绝缘性能测试，接地电阻法，土壤电阻率测试，管道外防腐涂层漏电电阻测试，故障点确定。
牺牲阳极输出电流测试有三种方法：直接测量法，标准电阻法，双电流表法
直接测量法：是将电流表直接串联到阴极保护回路中，电流表表示值即为牺牲阳极输出电流值。特点：操作简单，但电流表内阻可产生测量误差。注意事项：应尽可能选用低内阻电流表或直接选用零电阻电流表。牺牲阳极与管道组成的闭合回路总电阻比较小，通常小于10欧姆，改回路电路一般仅为数十至数百毫安。而普通安培表的内阻在实验例子中的适当量程总大于回路电阻的5%，为此可采用标准电阻法。在牺牲阳极与管道组成的闭合回路中串入一个小于回路总阻值的5%的标准电阻R，通常R为0.1欧姆，再利用高灵敏度点电压表V测量标准电阻上的电压降V，牺牲阳极输出电流为I = V/R 。
标准电阻法：要求测试导线总长度不应大于1米，截面积不应小于4平方毫米，以减少导线内阻可能产生的测量误差。是将一个电阻直接串联到阴极保护回路中，再用电压表测量电阻两端的电压。
双电流表法：此法是我国首创，选用两支相同型号数字万用表（以确保两者在同一量程时内阻相同）。接法：第一步：将一只电流表串联接入测量回路，测得电流I1 第二步：将第二只电流表与第一只电流表同时串入测量回路，此时两只表的电流量程与测量I1 时的相同，就记录两只表上显示的I21 和I22，取其平均值为I2 ，电流I = I1I2/（2I2 I1） 。
四、管道补强修复技术
油气输送管道在服役过程中往往因为腐蚀或其他损伤产生缺陷，这些缺陷的存在严重威胁着管道的安全运行，管道修复的方法很多，在计划修复之前，需要针对自身的管道状况，评估不同的管道修复方案的有效性、可靠性、安全性和成本，从而确定合适的方案，补强修复的方法：
1、换管2、堆焊/补焊3、焊接盖帽4、A型套筒5、B型套筒6、机械卡箍 7、带压开孔 8、环氧套筒 9、碳纤维复合材修复钢质管道结构。由于（1）焊接造成输送管道修补段的韧脆性转变温度身高，降低管道运行的安全性；（2）较高的补修费用（3）焊接过程中易产生氢脆，残余应力等问题（4）对焊接操作人员技术水平要求高，焊接后需要进行必要的现场探伤。（5）输送管道在修补期间有时需要停止运行，管内油气需要排空，特别是输气管道，从而造成巨大经济损失。从20世纪90年展起来的碳纤维复合材修复钢质管道结构的一种修复补强技术，成为钢质管道结构修复补强的发展趋势，该项技术已逐渐趋于成熟，并开始成为管道生产管理工作中重要的、投资量大、技术含量高的一项工作。其特点施工简单、免焊不动火、基本不影响生产、耐腐蚀性能和耐蠕动性能优异、适用于各种形状的管道、不影响管道智能的检测、适用于腐蚀缺陷机械损伤管材材质缺陷、灵活剪裁组合铺设、成本低具有良好的经济效益。在进行补强修复施工之前，应根据生产运行和管道的实际情况，编制详细的施工计划。一般而言，现场补强修复施工应该依照以下工艺流程进行：施工前准备钢管表面清理补强区域划线缺陷补充底胶涂刷不平衡面修平单向纤维布包覆补强层断面填平包覆固化管沟回填。该项技术以及在我国西气东输管线、陕京管线、渤南海地管线等10余条管线上推广应用，显著降低了管道事故发生率，最大限度地保证油气输送的安全，促进行业技术进步，社会、经济效益更加显著。
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