前言

随着能源的进一步枯竭，人类需要在更偏远荒僻的地域开发能源。为了将这些能源输送到繁华的消费区，需要修建大量的长输管道。管道投用后，导致其报废的主要因素是腐蚀。腐蚀事故不仅造成重大的经济损失，还会污染环境、伤及生命。为了更好地保护管道，尽量延长其使用寿命，人们采用了各种各样的方法来减缓其腐蚀。其中，阴极保护与防腐层相结合是经济有效并被广泛采用的防腐蚀技术。该技术可以用很小的投入换取巨大的经济、社会效益，符合绿色经济、可持续发展的战略。

阴极保护技术最早应用于1824年。那时，英国皇家海军木制战船上经常生长海生物，导致航行速度下降。为了避免海生物的附着，便用铜板包覆船体，并用铁钉固定在船体上。后来发现，铁钉腐蚀很快，铜板很快就落入海中。英国海军科学家David经过研究发现，当将两种不同的金属连接在一起并浸入电解质溶液后，一种金属腐蚀加速，另一种金属的腐蚀受到抑制。根据这一发现，他建议在船底安装锌块保护铁钉，这是阴极保护的最早应用。

20世纪初，油气管道的应用越来越广泛，而腐蚀问题变得非常严重。在1920年，美国新奥尔良市的R.J.Kuhm首次对埋地管道实施阴极保护。到20世纪30年代初期，美国几乎所有埋地油气管道都采用了阴极保护。

阴极保护在我国的应用始于20世纪60年代初期。1962年3月，新疆油田设计院在克拉玛依到独山子输油管道7km处设置了我国第一座长输管道阴极保护站，至1967年7月在全线建成7座阴极保护站，对并行长度为147km的两条管道实施联合阴极保护。自20世纪80年代中期，逐步在油田实施区域阴极保护。到目前为止，几乎所有输油气管道、储罐、海洋结构都施加了阴极保护。对输水管道、混凝土钢筋码头的阴极保护也逐步展开。

本书结合国际上先进的电化学保护理念和笔者的工程实践，力图详细介绍阴极保护系统原理、材料、设计、安装、检测、维护以及目前应用中存在的问题，为广大工程技术人员提供指导。

本书力求对杂散电流干扰源进行分类，阐述不同干扰源的干扰特性、检测方法、排流方式、排流效果评价方法等；提出用试片极化电位评价杂散电流干扰区域阴极保护有效性的方法；指出在动态直流杂散电流干扰区域进行CIPS测量耗时费力，没有意义；提出地电位梯度测量不能代表管道的受干扰程度等问题。对于混合金属埋地结构，介绍如何正确运用100mV指标；指出很多交流排流设施在管道建设时期安装，没有进行详细的模拟计算，排流措施没有针对性，白白浪费钱财；指出站内外联合保护，受管道所处环境、干扰源性质等影响很大，需要管理人员具有丰富的经验才可以采用。

本书中提出利用恒电位仪输出参数计算阳极地床接地电阻的概念，提出利用排流接地极、牺牲阳极通断电电位计算接地电阻的方法，极大地节省现场接地电阻测量时间。指出惰性材料作为站场接地极对埋地管道的危害，并提出接地极对站场阴极保护电流的屏蔽概念；结合国内外规范及笔者经验，提出用直流去耦合器或其他通交隔直装置隔离站内管道与接地极的设想；提出用极化电位参比管替代极化探头，使之节省投资、更加持久耐用的观点，提出站内区域保护用参比管代替测试桩的观点。提出影响阴极保护电流分布的关键是阳极地床的布置，力求澄清目前靠调整通电点位置来调整阴极保护电流分布的错误做法；提出站场区域阴极保护靠近恒电位仪连接阴极电缆的建议，以节省大量电缆；提出利用站场分布式阴极保护阳极兼做防雷接地极的技术设想。

阴极保护技术将向着遥测、遥控的方向发展。未来，足不出户就可以测量管道沿线断电电位，并根据测量结果，远程调控恒电位仪输出参数，甚至恒电位仪可以根据断电电位自动调节输出参数。阴极保护电源故障、电位超标等故障自动报警。管理人员在任何地点登录网站，都可以浏览测量参数。测量数据将以图表的形式呈现出来，简单清晰，历史数据也轻松可查。技术的发展将降低劳动强度和人工成本，提高阴极保护效果。所采集的数据更及时、准确、可靠，根据这些数据所采取的措施也更科学合理。本书也在这方面有所反映。

R.A.Gummow先生（加拿大腐蚀控制公司）、李英义（中石油西气东输管道公司）、黄春蓉（中国石油工程设计有限责任公司西南分公司）、金华（新疆石油勘察设计研究院）、孙舫[液化空气（中国）投资有限公司]、王维斌（中国石油管道公司）、邱政权（廊坊市盈波管道技术有限公司）、董汉都（中石油管道局投产运行公司）、孙勤 （青岛雅合科技发展有限公司）和姜晓平（廊坊威比爱机械有限公司）等专家对本书的编写有较大帮助。

本书的出版得到了中国腐蚀与防护学会著作出版基金资助，在此表示感谢。

受笔者水平所限，书中难免会出现错误或偏差，希望广大技术人员批评指正。如果该书的出版能对国内管道阴极保护行业技术进步有所帮助，将甚感欣慰。

冯洪臣

2015年1月