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作為一種新型的輔助陽極,柔性陽極是新開發(fā)出的一種新的材料,其主要的應(yīng)用方面在于儲(chǔ)罐和埋地管道內(nèi)。剛剛開始出現(xiàn)輔助陽極是為了防止舊管道的老化而出現(xiàn)的,保護(hù)的電流會(huì)變大,一般的傳統(tǒng)方法根本沒有辦法解決的地方。通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)柔性陽極的應(yīng)用前景是十分廣闊的,柔性陽極對(duì)以前傳統(tǒng)陰極保護(hù)方法形成了威脅,它可以成功的解決一些傳統(tǒng)的陰極保護(hù)方法無法做到的問題。導(dǎo)電的塑料制成了柔性陽極,銅芯的外面包裹著導(dǎo)電塑料,這樣它的結(jié)構(gòu)跟外形就與電纜基本一致,所以又被叫做纜形陽極。

柔性陽極的基本結(jié)構(gòu)是:內(nèi)部陽極芯材+填充焦炭粉+外部包裹織物+外部機(jī)械編織保護(hù)網(wǎng),因其可靈活彎折,形似較粗的電纜而成為柔性陽極或纜狀陽極。

依據(jù)內(nèi)部陽極芯材的不同,柔性陽極可分為兩種,一種是早期的以熱塑性導(dǎo)電聚合物為陽極的導(dǎo)電聚合物柔性陽極,其以瑞侃的產(chǎn)品為代表;另一種柔性陽極的芯材為MMO/Ti絲與內(nèi)部導(dǎo)電電纜的組合體,其陽極材料為MMO/Ti絲,其克服了原一代柔性陽極排流密度相對(duì)較小和不宜用于大排流密度的缺點(diǎn),并結(jié)合了MMO/Ti陽極排流密度大、壽命長的技術(shù)優(yōu)勢。當(dāng)前兩種柔性陽極在市場上同時(shí)并存,但是,從未來發(fā)展趨勢來看,基于MMO/Ti柔性陽極技術(shù)優(yōu)勢明顯,已經(jīng)開始表現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長勢頭。

當(dāng)前,柔性陽極的適用場合包括:

密集管道保護(hù)對(duì)象的陰極保護(hù)(如輸油氣站場埋地工藝管道);
地上鋼質(zhì)儲(chǔ)罐的底板外表面陰極保護(hù);
涂層老化管道的陰極保護(hù)補(bǔ)強(qiáng)。

柔性陽極起關(guān)鍵作用的是導(dǎo)電聚合物為輔材的中心銅導(dǎo)體。這種結(jié)構(gòu)不但可以防止銅芯受化學(xué)腐蝕,并可以保證電流長距離傳輸。同時(shí),又有小量的陰極保護(hù)電流連續(xù)不斷的擴(kuò)散于導(dǎo)電聚合物輔層中,使全長的輔層都有電流滲透。

導(dǎo)電聚合物的外層為高性能的活性碳,最外層用耐酸堿的編織層包扎。這種結(jié)構(gòu)可以使現(xiàn)場松散的活性碳容易處理,從而簡化了現(xiàn)場的安裝程序。

柔性陽極可以安裝在最接近被保護(hù)的構(gòu)件附近,解決了屏蔽和干擾問題;

柔性陽極為不腐蝕陽極,不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染;

使用壽命長,可靠性高,安裝簡單。

設(shè)計(jì)柔性陽極可以分為以下四步:

1、首先要確定所需的保護(hù)電流確定保護(hù)電流需要根據(jù)保護(hù)管道的防腐層狀況,然后可以選擇保護(hù)電流的密度,所需電流用過保護(hù)面積乘以電流的密度便可以得到。

2、其次就是設(shè)計(jì)回路,要保證設(shè)計(jì)出的柔性陽極的回路,可以保證整個(gè)長度上提供電流分布并保證分布均勻,回路長度的最大值可以通過匯流點(diǎn)開始算起就可以得到陽極的最大長度。以后的電流饋電點(diǎn)就是根據(jù)回路長度的最大值來算的。

3、選擇合適的電源設(shè)備的規(guī)格,柔性陽極也有其特別之處,其特別之處就是陰、陽極間的電阻率很低,考慮到是很長的導(dǎo)體,就要采用非標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算。

4、最后一步便是選取配件,選取柔性陽極的配件時(shí)要以接線的方式作為依據(jù)。

雖然柔性陽極較貴,但它們具有以下優(yōu)點(diǎn):

輸出電壓低,所以變壓整流器容量可以小一些;
電流利用率高,由于柔性陽極屬于近陽極(更靠近保護(hù)對(duì)象),因此,可以保證絕大多數(shù)陰極保護(hù)電流會(huì)流到保護(hù)對(duì)象上,因?yàn)槠渌�非保護(hù)對(duì)象而漏失的保護(hù)電流降到了最低,這也是采用柔性陽極陰極保護(hù)對(duì)其他非保護(hù)對(duì)象干擾小的原因;
沿受保護(hù)對(duì)象尺寸上的陰極保護(hù)電位分布均勻;
對(duì)其他裝置的干擾非常小。
具有防雷擊保護(hù)措施的電纜在塑料防護(hù)層外采用沒有額外防護(hù)層的鍍鋅鋼絲增強(qiáng),這樣可以改善電纜護(hù)套的漏電負(fù)荷。這層增強(qiáng)材料通常是厚2mm的扁鋼帶,在土壤中特別容易被腐蝕。為了在電纜的有效壽命內(nèi)確保防雷擊功能,應(yīng)對(duì)增強(qiáng)鋼帶實(shí)施陰極保護(hù)。

柔性陽極在美國廣泛應(yīng)用于石油金屬設(shè)施的保護(hù)、電廠地下金屬配管和構(gòu)筑物的保護(hù)、船舶碼頭的保護(hù)等等,即使是美國水務(wù)協(xié)會(huì)AWWA也聽從了美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)NCAE的建議在城市供水管網(wǎng)上大量采用柔性陽極進(jìn)行保護(hù),1999年,中石油曾組團(tuán)到歐洲考察管道建設(shè),發(fā)現(xiàn)歐洲的許多管道如Zeepipe、Asgard、Europipe1、Europipe、Norfra等管道的陰極保護(hù)也廣泛采用了柔性陽極技術(shù)。

在由管道局承建、俄羅斯人設(shè)計(jì)的俄羅斯西伯利亞太平洋管道站場區(qū)域陰極保護(hù)工程中采用的也是柔性陽極。北京中俄管道項(xiàng)目部轉(zhuǎn)來一份中俄管道俄羅斯境內(nèi)管段的設(shè)計(jì)文件,俄羅斯人在該管道上仍然采用的是柔性陽極保護(hù)。歐盟規(guī)范也建議采用柔性陽極進(jìn)行區(qū)域陰極保護(hù)。

下圖為柔性陽極與傳統(tǒng)的深井陽極和分布式淺埋陽極的特點(diǎn)對(duì)比,圖中紅、黑、白三條曲線分別代表柔性陽極、分布式陽極以及深井陽極等保護(hù)系統(tǒng)在管采用柔線上的電位分布形態(tài)。柔性陽極電位分布為-0.9—— -1.0V;分布式陽極電位分布為-0.79—— -1.3V;深井陽極保護(hù)情況下的電位分布為-0.7V—— -1.6V。不難看出,柔性陽極的電位分布最為均衡,能很好地避免保護(hù)不足和過保護(hù)的問題,過保護(hù)對(duì)管道防腐層和管道材質(zhì),尤其是對(duì)X80鋼的危害不容忽視。

從上表可以看出,柔性陽極區(qū)域陰極保護(hù)的保護(hù)參數(shù)非常理想,不存在保護(hù)不足和過保護(hù)的問題。也沒有對(duì)干線管道造成雜散電流干擾。

柔性陽極的優(yōu)點(diǎn)

1、輸出電壓低,所以變壓整流器容量可以小一些;

2、受保護(hù)的目的物沿線的陰極保護(hù)電位均勻地降低;

3、對(duì)其他裝置的干擾非常小。