敷設(shè)在地下、水下的鋼管可以用涂層結(jié)合陰極保護(hù)技術(shù)，控制外壁的腐蝕，效果顯著。但至今為止，陰極保護(hù)技術(shù)，特別是外加電流陰極保護(hù)技術(shù)未能普遍用來保護(hù)輸送腐蝕性介質(zhì)的管道內(nèi)壁。本文結(jié)合油田釆出水處理及回注系統(tǒng)的管道情況，探討管道內(nèi)壁陰極保護(hù)距離，陽極形狀及材料，陰極結(jié)垢等問題的解決方法。

保護(hù)距離

管道內(nèi)壁實(shí)施陰極保護(hù)，不論是外加電流還是犧牲陽極，都受到空間的限制，陽極與被保護(hù)管道的內(nèi)壁（陰極）沒有足夠的距離，陽極提供的保護(hù)電流不可能在較大范圍內(nèi)均勻分布，所以保護(hù)距離受到限制。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，只有大口徑短距離管道內(nèi)壁釆用陰極保護(hù)，才是經(jīng)濟(jì)可行的。5。年代后期，美國埃索研究工程公司曾進(jìn)行了輸海水管道內(nèi)壁外加電流陰極保護(hù)的研究。結(jié)論是“在18英寸至24英寸管道中，距陽極3倍、3.5倍、4倍管徑以外之處，水管道不再具有陰極傾向?！碑?dāng)時(shí)使用的是單個(gè)陽極，保護(hù)距離僅是管徑的6?8倍。上世紀(jì)70年代原蘇聯(lián)工程師，釆用管道內(nèi)壁先涂層防護(hù)、再實(shí)施陰極保護(hù)的方法,雖然降低了保護(hù)電流密度，但仍然釆用單個(gè)陽極，保護(hù)距離仍然有限。如何延長保護(hù)距離，必須研究影響保護(hù)距離的各個(gè)因素。

1.1 單個(gè)陽極的保護(hù)距離

所謂單個(gè)陽極（亦稱點(diǎn)陽極）是指長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被保護(hù)距離的輸出電流的電極（陽極）。保護(hù)電流由陽極流出，必需經(jīng)輸送介質(zhì)流向被保護(hù)管道內(nèi)表面。

影響保護(hù)距離的因素有4項(xiàng)，其中管道內(nèi)徑D和輸送介質(zhì)電阻率D是不可變的。所以只能提高△及減少保護(hù)電流密度J來延長保護(hù)距離。

（1）提高AV△是匯流點(diǎn)電位與極小保護(hù)電位之差，即有效保護(hù)電位。極小保護(hù)電位在鐵水系統(tǒng)中不能正于-0.55V（對標(biāo)準(zhǔn)氫電極，對飽和硫酸銅電極為一0.85V。以下均對飽和硫酸銅電極）。對高濃度鹽水可取一0.90Vo匯流點(diǎn)電位，考慮到涂層的抗陰極剝離能力，常取一1.15?1.35V.因此，AIV至多只能取0.5V,所以用提高AV來延長保護(hù)距離是有限制的。

（2）減少保護(hù)電流密度J是保護(hù)所需的電流密度，有效的方法是在被保護(hù)對象表面增加防護(hù)涂層。但管道內(nèi)壁的涂層施工很困難，特別是小口徑管道，質(zhì)量很難保證。不做涂層的鋼管內(nèi)壁，保護(hù)電流密度可達(dá)150mA/m左右，做涂層后保護(hù)電流密度取決于涂層質(zhì)量，好的涂層保護(hù)電流密度雖可降至5mA/m以下，但仍受限制。

即使雙管齊下，△v提高到0.5V,J降到5mA/m,以直徑325mm、壁厚7mm的管道為例，輸送電阻率為0. 212-ITI的鹽水，單個(gè)陽極的保護(hù)距離僅為17.4m。這說明使用單個(gè)陽極不可能使保護(hù)距離增加很多。

1.2 線狀陽極的保護(hù)距離

所謂線狀陽極是指長度與被保護(hù)距離相近的輸出電流的電極（陽極）。保護(hù)電流沿陽極由通電點(diǎn)向兩側(cè)流去，經(jīng)輸送介質(zhì)流向被保護(hù)面。

從電流分布看，管道內(nèi)壁陰極保護(hù)合理的陽極應(yīng)是一根與管道軸線平行的線狀陽極。線狀陽極的保護(hù)距離取決于陽極本身壓降為△V的距離。

釆用線狀陽極時(shí)保護(hù)距離除與△IV、Jr有關(guān)外，還與線狀陽極的直徑d、陽極材料的電阻率Pa有關(guān)，但與輸送介質(zhì)無關(guān)。

陽極材料

理想的陽極材料應(yīng)具有耐腐蝕、允許的工作電流大、電阻率小的特點(diǎn)。鈦材雖有耐蝕性好、允許的工作電流很大、體積小、消耗率極低和使用很方便等特點(diǎn)，但鈦材的電阻率太高，保護(hù)距離受到限制。滿足上述要求的單一材料，目前還沒發(fā)現(xiàn)。貝克曼介紹了一種方法：用一根銅電纜供電，另用一跟鈦基線材，每米鍍3cm長的伯作陽極，每隔一段距離與銅電纜電連接，連接處嚴(yán)格密封，防止電流外泄。銅電纜纏繞在鈦鍍伯陽極上，防止陽極與管壁短路。這種結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)是許多單個(gè)陽極串聯(lián)在一起組成的線狀陽極。雖然保護(hù)距離很長，但很費(fèi)錢，安裝也很困難。我公司生產(chǎn)的柔性線陽極（纜形陽極），其內(nèi)芯是銅材制成，外層是導(dǎo)電高分子材料。Anode-flex以電阻率低的銅芯供電，用導(dǎo)電高分子材料做外層，既輸出電流，又保護(hù)銅芯不被腐蝕。

陰極結(jié)垢

含Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、HCO3-、SO42-等離子的水，在一定條件下會(huì)結(jié)垢。其中Ca2+CO32-、HCO3-成垢受pH值影響較大，pH值越高，越易結(jié)垢。實(shí)施陰極保護(hù)后，管道內(nèi)壁成為陰極，在酸性溶液中還原反應(yīng)為：2H++2e-H2,在中性或堿性溶液中為：O2+2H2O+4e-40H一，這兩個(gè)反應(yīng)都使陰極區(qū)的水溶液pH值升高，使原來不結(jié)垢或結(jié)垢趨勢較小的水在管道內(nèi)壁結(jié)垢。為了控制成垢，可試用有機(jī)麟酸或其鹽阻垢，獲得滿意的效果。

結(jié)語

鋼管液體涂料擠涂法防腐蝕技術(shù)是成熟的并且是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的防腐蝕技術(shù)，1995年3月11日中國石油天然氣總公司正式發(fā)布了《鋼質(zhì)管道液體涂料內(nèi)涂層風(fēng)送擠涂工藝》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4076-95,1995年9月1日起該標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施。該技術(shù)在勝利油田，大港油田，中原油田等地已得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

從這些成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)中不難得出這樣的結(jié)論：近兩次擠涂施工出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因不是擠涂技術(shù)本身的問題，也不是設(shè)計(jì)方案的問題，關(guān)鍵是施工質(zhì)量的問題。要避免出現(xiàn)這種不合格工程，需要有關(guān)部門重視對防腐蝕專業(yè)隊(duì)伍的引進(jìn)、指導(dǎo)和監(jiān)督。