海底管道阴极保护
海底管道是指安装在海水下的输送管道，可以分为以下几类：海底管道，海岸管道，深海管道，包括输送石油、天然气、海水、淡水和污水管道，总体来说，海水的平均低电阻简化了海底管道的阴极保护操作。最适合用于保护海底管道的阳极是手镯式阳极。影响海水中电流需求量的因素有温度、盐度以及洋流。通常情况下，温度是最主要的因素。海底管道上的手镯式阳极通常沿着管线排列，中间有一定的间隔。手镯式阳极的标准材料是铝-锌-铟，但有些时候也会用到锌阳极。如果管道表面温度超过50℃，手镯式锌阳极就不适用了。当管道处于高温环境中，我们建议使用其他种类的阳极，沿着管线排列并且用电缆连接到管道上。
管道与阳极的电气连接用铜电缆进行，铜电缆热焊在铁芯与管道之间，管道的阴极保护需要在管道表面提供足够的电流，这样可以降低管道与电极之间的电位，从而使外部腐蚀变得非常微弱。
为了达到更好的防腐保护效果，可以在管道表面使用阴极保护与适合的涂层相结合的方法，较短的管道可以在两端安装阳极。这种方法特别适用于海洋平台内的管道。如果管道与平台之间有电气连接，也可以将阳极装在平台上，同样能够达到保护管道的目的。
阴极保护参数的选取，主要包括保护电位和保护电流密度。
1. 保护电位
海底管线钢结构的阴极保护电位见表1。
表1 海底管线钢结构的阴保电位
|
海底环境 |
保护电位范围（Ag/AgCl） |
|
通气良好或低SRB、硫化物含量 |
-0.80～-1.05 |
|
厌氧环境或高SRB、硫化物含量 |
-0.90～-1.05 |
2. 保护电流密度
保护电流密度的大小主要与海底沉积物的类型、海底沉积物影响因素、氧含量、盐分和阴离子等有关。这些因素的变化可使保护电流密度在较大范围内波动钢结构在不同海底环境中的保护电流密度见表2。
表2 最小保护电流密度
|
涂层与环境 |
保护电流密度/(mA/m2) |
||
|
初始 |
平均 |
最终 |
|
|
裸钢，海泥 |
25 |
20 |
15 |
|
防蚀涂层+混凝土配重层，海水 |
2 |
9 |
15 |
|
防蚀涂层+混凝土配重层，海泥 |
1 |
3 |
5 |
|
厚膜涂层，海水 |
5 |
18 |
30 |
|
厚膜涂层，海泥 |
3 |
6 |
10 |
|
薄膜涂层，海泥 |
0.5 |
5 |
9 |
注：当海底管线输送热介质时，上表所列数据温度每升高1℃（由25℃开始），对厚膜涂层保护电流密度影增加0.2mA/m2，对薄膜涂层应增加1mA/m2。
海底管线用牺牲阳极一般有两种形状：一种是镯式阳极；一种是长条状阳极。如果环境温度较低，采用镯式阳极固定在管道上；如果环境温度较高，为了避免牺牲阳极消耗过快，可采用阳极床，这与陆上牺牲阳极保护类似。
