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

保護距離

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

業(yè)內人士普遍認為，只有大口徑短距離管道內壁釆用陰極保護，才是經濟可行的。5。年代后期，美國埃索研究工程公司曾進行了輸海水管道內壁外加電流陰極保護的研究。結論是“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。”當時使用的是單個陽極，保護距離僅是管徑的6?8倍。上世紀70年代原蘇聯工程師，釆用管道內壁先涂層防護、再實施陰極保護的方法,雖然降低了保護電流密度，但仍然釆用單個陽極，保護距離仍然有限。如何延長保護距離，必須研究影響保護距離的各個因素。

1.1 單個陽極的保護距離

所謂單個陽極（亦稱點陽極）是指長度遠遠小于被保護距離的輸出電流的電極（陽極）。保護電流由陽極流出，必需經輸送介質流向被保護管道內表面。

影響保護距離的因素有4項，其中管道內徑D和輸送介質電阻率D是不可變的。所以只能提高△及減少保護電流密度J來延長保護距離。

（1）提高AV△是匯流點電位與極小保護電位之差，即有效保護電位。極小保護電位在鐵水系統(tǒng)中不能正于-0.55V（對標準氫電極，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來延長保護距離是有限制的。

（2）減少保護電流密度J是保護所需的電流密度，有效的方法是在被保護對象表面增加防護涂層。但管道內壁的涂層施工很困難，特別是小口徑管道，質量很難保證。不做涂層的鋼管內壁，保護電流密度可達150mA/m左右，做涂層后保護電流密度取決于涂層質量，好的涂層保護電流密度雖可降至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，單個陽極的保護距離僅為17.4m。這說明使用單個陽極不可能使保護距離增加很多。

1.2 線狀陽極的保護距離

所謂線狀陽極是指長度與被保護距離相近的輸出電流的電極（陽極）。保護電流沿陽極由通電點向兩側流去，經輸送介質流向被保護面。

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

釆用線狀陽極時保護距離除與△IV、Jr有關外，還與線狀陽極的直徑d、陽極材料的電阻率Pa有關，但與輸送介質無關。

陽極材料

理想的陽極材料應具有耐腐蝕、允許的工作電流大、電阻率小的特點。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，但鈦材的電阻率太高，保護距離受到限制。滿足上述要求的單一材料，目前還沒發(fā)現。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。這種結構，實質是許多單個陽極串聯在一起組成的線狀陽極。雖然保護距離很長，但很費錢，安裝也很困難。我公司生產的柔性線陽極（纜形陽極），其內芯是銅材制成，外層是導電高分子材料。Anode-flex以電阻率低的銅芯供電，用導電高分子材料做外層，既輸出電流，又保護銅芯不被腐蝕。

陰極結垢

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

結語

鋼管液體涂料擠涂法防腐蝕技術是成熟的并且是經過實踐檢驗的防腐蝕技術，1995年3月11日中國石油天然氣總公司正式發(fā)布了《鋼質管道液體涂料內涂層風送擠涂工藝》行業(yè)標準SY/T4076-95,1995年9月1日起該標準正式實施。該技術在勝利油田，大港油田，中原油田等地已得到廣泛的推廣和應用。

從這些成功的經驗和失敗的教訓中不難得出這樣的結論：近兩次擠涂施工出現質量問題的原因不是擠涂技術本身的問題，也不是設計方案的問題，關鍵是施工質量的問題。要避免出現這種不合格工程，需要有關部門重視對防腐蝕專業(yè)隊伍的引進、指導和監(jiān)督。