阳极保护在浓硫酸长输管线施工中的应用

阳极保护在浓硫酸长输管线施工中的应用　．　殷达林　（八冶建设集团国际工程公司，甘肃金昌７３７１００）　摘要：文章以阳极保护在浓硫酸管长输线施工中的应用为研究对象，针对金昌中铁物流１００万吨／年硫酸管　道建设工程的实际情况进行了详细的分析，以期为相关工程的实践提供一些指导，同时对于相关领域的其他　研究也能起到抛砖引玉的作用。　关键词：阳极保护；浓硫酸；长输管线施工；参比电极　中图分类号：ＴＧ１７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－２３７４（２０１　１）２７－００６５－０２　一、实际工程总体情况　（２）试验介质为空气。　（一）工程概况　，　（３）进行气压强度试验时，试验压力为设计压　金昌中铁物流１００万吨／年硫酸管道建设工程的建　力的１．１５倍。设计压力大于０．６ＭＰａ时，必须有设计　设地点位于甘肃省金昌市，由金昌中铁现代物流有限　文件规定或经建设单位同意，方可进行气压试验。　责任公司负责建设。工程特点主要有：金川化工外输　气压试验前必须用空气进行预试验，预试验压力为　系统管线，属于新铺的管线，输送介质为硫酸。始于　０．２ＭＰａ。　金川化工集团硫酸厂终于甘肃瓮福化工集团公司，管　（４）气压强度试验时，压力应逐级缓升，其步　道规格为　２１９　Ｘ　８的无缝钢管，全长２１．６２公里。管　骤如下：　线沿途穿过铁道、公路、河流、农田，共有弯头３０个　第一，升压速度不易过快，每小时不得超过　左右，加压泵房２处，管线架空２处。　１ＭＰａ。　（二）工程特点　第二，升压至试验压力的０．３和０．６倍时应分别停　１．线路走向。管线从首站金川集团公司硫酸罐　止升压，稳压３０ｍｉｎ，并检查系统有无异常。　区出站，向西南跨越金川集团公司企业专用线和河雅　第三，如无异常现象再以试验压力的１０％分次　公路再向东沿铁路仓库区围墙外到金川河边，沿金川　逐级升压，每级稳压３ｍｉｎ，达到试验压力后稳压　河河滩地沿东北向西南走向，终点为金昌市瓮福化工　１Ｏｍｉｎ。　集团公司的硫酸罐区，全线长２１．６２公里。金昌金川　第四，如无异常现象，可将压力降至设计压力，　河河滩地多为卵石、河沙。沿线有少量农田和树林，　用肥皂水或中性发泡剂对试验系统进行仔细巡回检查　地势平坦，线路平均坡度８‰左右。首站起点标高约　严密性；检查部位包括所有的法兰、焊口、螺纹接　为Ｉ５３６．３３米，终点标高１７０５米，流向由低出向高处　头、伐门填料，管道过滤器与管道视镜等。　输送。沿线有二次跨越企业铁路线，其中一项跨越企　第五，气压严密性的停压时间，根据查漏工作需　业铁路有调车作业的车场。　’　要而定，一般不少于３０ｍｉｎ，检验以不泄漏为合格。　跨越铁路总长度为１２５２米，跨越河流９处总长７００６　第六，在上述时间内，对每一检查口的液体涂刷　米全线除８２５０８米为跨越外，其余线路均为直埋。　检查不应少于两次，并应分段包干专人负责。气压强　２．地形、地貌。金川化工至瓮福化工管道沿途　度试验的系统不宜过大，系统内所有的设备不得参与　主要穿过河道、铁路、公路。地貌特征主要是剥蚀　试验。在气压试验时禁止以任何方式敲打管道及其附　堆积、冲洪积堆积。地势由南向西北倾斜，坡度约　件。试验合格后缓慢降压，排放口应尽量利用系统内　８％０。地理高度落差约为２００ｍ。　的放空管。如用临时接管应接在室外排放，排放管应　３．气压强度试验。　牢固可靠，能承受反冲力的作用，排放口不应置于行　（１）管道系统气压在管道外观检查确认合合格　人经常过往的地方。　后进行。　２０１　１　０９　ｏ中闽高｛听技术企业６５　二、阳极保护原理　金属的腐蚀是一个电化学过程，即金属氧化成为　带正电荷的离子进入溶液，在金属和它的离子之间形　成一个电动势，这就是人们熟知的电极电位。向没在　电解质溶液中的金属施加直流电流，金属的电极电位　会发生变化，这种现象称作极化。所通电流为正电流　（金属为阳极），金属的电位向正方向变化，这种过程　叫作阳极极化。所谓的阳极钝化，就是将具有钝化性　倾向的金属作为阳极，通一正电流从而改变其电位的　方法，如果认为只需将被保护的金属作为阳极，通入　任意大小的正电流都能起到保护作用是非常错误的。　事实上，处于活化腐蚀状态的金属，当通一阳极电流　时，其电流密度（或金属的阳极溶解速度）随电位的升　高而增加，也即腐蚀速度加剧。只有达到一个特定的　电位时，电流密度迅速下降，金属表面开始生成具有　很高耐蚀性能的金属氧化物附着在金属表面，金属表　面进入钝化状态，这层氧化物膜阻止了介质对金属的　进一步的腐蚀。在进入钝化状态的一定范围内，电位　变化时电流密度变化很小，这个区域叫做钝化区。这　才是实施阳极保护技术安全、有效的区域，过了钝化　区，如果电位继续升高，电流密度又开始增大，金属　表面又产生了新的电极反应，钝化膜转化成高价化合　物而受到破坏，金属腐蚀重新加剧。因此，当对可钝　化金属施）；Ｎ￣＇Ｉ－ＤＨ阳极电流使其电位正移至钝化区时，　金属就处于钝化状态，此时，只要继续给以较小的电　流就可维持这种钝化状态，依靠在钝化区形成的钝化　膜防止金属腐蚀的方法就称为阳极保护。　三、阳极保护浓硫酸不锈钢管道技术介绍　阳极保护酸管道由五个部分组成：第一，阳极，　即不锈钢管道，它的腐蚀程度由其电位控制；第二，　阴极，即与阳极构成电回路的辅助电极，由若干个小　阴级并联而成，数量根据保护管道的总长度而定；第　三，参比电极，提供电位信号，起电位传感器作用，　设有控制用及监测用两种；第四，恒电位仪，提供直　流电源，起控制及各种安全报警的使用；第五，导　线，包括直流电回路导线及电位信号导线。系统的整　体情况如图１所示：　图１阳极保护浓硫酸管道系统结构示意图　６６　ｏ中阌高新技术企业２０１　１　０９　经实验室试验研究，解决了在酸浓度、温度、压　力、流量及管径等变量参数决定下的控制技术指标及　阴极间的布置（即分散能力）。并研制出可供现场使用　的参比电极和阴极。　（一）阴极　阴极材料对阳极保护很重要，它直接影响保护的　效果和体系的稳定。阴极材料选用耐腐蚀合金，使用　寿命可达５年以上。阴极的布置决定着阳极保护的分　散能力，即在有效的保护半径内的电位、电流衰减分　布规律。阴极布置采用不等间距、针状分布，可达到　管道表面电流分布均匀的目的。　（二）参比电极　参比电极采用的合金材料与结构在高温浓硫酸条　件下耐腐蚀性很好，可长期使用；在酸浓、酸温、　流速等波动时其电位基准比较稳定，波动范围小于　３０ｍＶ，符合现场使用条件。　四、阳极保护浓硫酸管道技术的发展　阳极保护浓硫酸管道技术适用于浓硫酸管长输线　施工应用。该项技术不仅使酸管道的腐蚀问题得以解　决，并为厂家提供了一种新的酸管道防腐途径，而且　拓宽了阳极保护技术在硫酸行业中的应用范围，这在　硫酸生产行业具有一定的经济和实用价值。应用时可　以考虑两种施工方案：一是管道采用法兰分段连接；　二是采用现场分段焊接方式，这不仅能省去大量法　兰，降低成本，而且避免了法兰连接处的泄漏。阳极　保护浓硫酸管道虽然一次性投资较铸铁管高，与内衬　氟塑料管道相当，但由于管壁较薄，不需购置大量备　件，并且使用寿命长，可“一劳永逸”。因此，还是　较经济的，厂家也可以接受。ｏ　参考文献　［１】孙治忠．国产阳极保护浓硫酸冷却器的应用卟化工生　产与技术，２００１，（３）．　［２】陈其忠．阳极保护及其在碳铵生产中的应用叽．化学通报，　１９７４，（２）．　［３］袁亚飞．带阳极保护不锈钢管道在热浓硫酸介质中的应　用Ｕ１＿磷肥与复肥，２０１０，（５）．　【４Ｉ王艳春，高平，沈国栋，温世军，王田才．阳极保护浓硫酸　不锈钢管道的研制与应用Ｕ］．硫酸工业，１９９８，（４）．　［５］徐暾家，郑建国，陶永顺，肖世猛．阳极保护技术在硫酸工　业中的应用［Ｄ］．中国科学院上海冶金研究所，材料物理　与化学（专业）博士论文，２０００．　（责任编辑：赵秀娟）