陰極保護是基于電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段，也是國內外公認的防止鋼質構筑物腐蝕最為經濟有效的措施。外加電流法是由外加的直流電源直接向被保護金屬構筑物施加陰極電流使其發生陰極極化。它由輔助電極、參比電極、直流電源和相關的連接電纜所組成。目前輸氣管理處普遍采用恒電位的方式對管道進行保護（見圖1）。

 外部電源通過埋地的輔助陽極、將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地中仍為陰極，其表面只發生還原反應，不會再發生金屬離子化的氧化反應，腐蝕受到抑制。而輔助陽極表面則發生丟電子氧化反應。因此，陽極地床是強制電流陰極保護設計中很關鍵的部分，其設計合理與否、施工是否符合要求，直接關系到陰極保護系統能否正常運行，關系到能否對管線或設備提供有效的保護。

傳統保護方法問題隱現

近幾年，某天然氣集輸單位對管轄的天然氣管道陰極保護效果進行了有效性評價，發現部分管線陰極保護電位發生異常。如某輸氣站共有兩套陰極保護系統，建有兩個陽極地床分別對兩條天然氣管道實施陰極保護，管線外防腐采用絕緣層和外加電流陰極保護組成的防護系統來承擔，其中一條管線長約97km，管線規格為Ф711х7.1，管線防護層材料為3PE，另一條管線長約100 km，管線規格為Ф720х7.1，管線防護層材料為石油瀝青，其中Ф720管線陽極地床離Ф711管線垂直距離較近（見圖2）。

關閉Ф720管線陰極保護系統，在Ф711管線陰極保護系統上架設通斷電器，采取了通12秒、斷3秒的通斷測試，Ф711管線恒電位儀輸出情況（見表1）。

此時，Ф711管線站內通電點通、斷電位分別位-1450 mV、-880 mV，Ф711管線第66號檢測樁（距離Ф720管線陽極地床垂直最近）通、斷電位分別位-1620 mV、-1080 mV，有200mV左右的負偏移。

繼續使用Ф711管線陰極保護系統對Ф711管線供電，但將Ф711管線陽極地床換為Ф720管線的陽極地床，在恒電位儀輸出情況基本相同的情況下，Ф711管線第66號檢測樁通、斷電位分別位-1050 mV、-440 mV。斷電點位基本上為自然電位。

從以上實例中我們可以發現兩種情況：一是當受保護管線與其他陰極保護系統的陽極地床垂直距離較近時，管線電位有一定的負偏移。二是當受保護的管線與自身陽極地床距離較近時，管線電位較低，無法達到保護要求。

兩種原因導致保護不力

利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬遭受腐蝕的方法，稱為外加電流陰極保護。此時，被保護的金屬接在直流電源的負極上，而在電源的正極則接輔助電極（見圖3）。

當合上開關K，接通電路后，直流電源便給被保護金屬通以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化。當外加電流大于腐蝕電流時，則進入金屬的電子速度大于金屬失去電子的速度。此時金屬表面上積累了過剩的電子。金屬的電極電位向負方向移動。當金屬的電位降到一定的負值時，金屬腐蝕電池陰、陽二極的電極電位相等或更負時，被保護金屬停止了腐蝕。這就是外加電流陰極保護的原理。其實施電路為保護電流由電源正極流出，經導線至輔助電極散流入電解液，再流到被保護金屬上，又通過匯流導線流回電源負極。

第一種情況：外加電流陰極保護系統正常運行時，可以假設輔助陽極正電子在流向保護金屬的同時，也有一部分流向靠近的管道，導致距離近的管道金屬表面上積累了過剩的電子，金屬的電極電位就向更負方向移動。反映出來的現象就是管線電位存在一定的負偏移。

第二種情況：由于管線與自身的陽極地床距離較近，在接通電源后，經過陽極地床的電流漫流范圍較窄，同時陽極地床距離站場陰保通電點較近，導致通電點的通電電位較高，將此時的高電位與地床距離管線較遠時的通電電位之差假設成陽極地床對自身管線的干擾電位，由于干擾電位影響，同時恒電位儀的恒電位輸出原理，導致真正送到管線的電流較小，可假設自然電位-0.5V，恒電位儀上輸出電位-1.5V，正常情況下，考慮IR降的影響：-0.5V，送到管道上的電位為-0.5V，管道測得的斷電點位應為-1.0 V，但由于地床干擾造成的干擾電位-0.4V，真正送到管道上的電位僅為-0.1V，管道測得的斷電點位為-0.6 V，斷電電位達不到陰極保護參數的最小保護電位-0.85V（相對飽和Cu／CuSO4參比電極）的技術要求同時當提高恒電位儀輸出電位時，地床對管道的干擾也相應增加。在斷電后，陽極地床對管道的干擾也相應消失，則管線斷電電位很難達到保護要求。

針對性的解決方案

針對陽極地床出現干擾的原因，采取有效的措施，可以有效地提高陰極保護效果，減少腐蝕發生的幾率，降低腐蝕的程度?？梢圆扇〉拇胧┯校?/p>

（1）重新設計陽極地床位置，使陽極地床對管線不會形成干擾。

（2）在綜合考慮站區現狀和保護需求，環境條件符合的情況下，考慮采用深埋式陽極地床對管道進行保護。

（3）考慮采取一些措施來消除或緩減陽極地床對管道干擾的影響，如提高與陽極地床最近的管段的防腐層等級、在管線受干擾程度較大的區域實施排流、在管道與陽極地床之間埋設隔離樁等。

 對以上措施的選擇要從投資費用、安全可靠性、用電情況、環境因素等多方面考慮。在對輸線陰極保護效果評價過程中，發現陽極地床干擾的情況并不是個別現象，通過對產生干擾的原因做出具體分析，提出具有針對性的解決措施，對以后陰極保護系統的調試、整改具有指導意義，同時可對新建管道提供指導借鑒，對延長管道的使用壽命將起到積極的作用。