阴极保护是一种对埋地钢质构筑物行之有效的腐蚀防护方式，在油气管道行业已成熟应用，为埋地高压管道的安全运行发挥了巨大的作用。恒电位仪是目前最常用的强制电流阴极保护的电源设备。在运行中，恒电位仪根据通电点附近长效参比电极（铜／硫酸铜电极，CSE）测得的管道通电电位变化，自动、实时地调整输出，将通电点管道电位控制在预置的电位数值。

近年来，城市化的发展对埋地管道造成了越来越严重的动态直流干扰。在动态直流干扰严重区段，由于通电点反馈给恒电位仪内部控制单元的通电电位波动剧烈，超出了恒电位仪的控制范围，如图1所示，造成恒电位仪自动转恒流输出或者关机，由此对全线的阴极保护造成影响。

管道上较高的交流电压也可能对恒电位仪的运行造成影响。在较高的外部交流干扰电压下，恒电位仪可能无法开机或无法以恒电位方式稳定运行；如果恒电位仪长期在较高的交流干扰电压下工作，其内部元件会发热、烧毁，引起安全事故或造成阴极保护系统瘫痪。国内相关标准中对阴极保护电源设备的抗干扰基本要求是：抗电强度1000A，抗工频干扰电压30V。

站内外管道联合阴极保护（联合阴极保护）是近年来国内管道界应对恒电位仪受外部干扰问题的一种新方法。该联合保护方式采用电缆或可调电阻对绝缘装置进行跨接，如图2所示，将站场或阀室内埋地金属结构及站外管道作为一个整体，由站内和站外的阴极保护电源进行联合保护。该方法利用站场内接地网的低电阻通道，消减杂散电流干扰强度，令外管道阴极保护恒电位仪能正常开机运行。

图2 绝缘装置跨接示意

站场内接地网的电阻非常低，远远低于防腐蚀层破损点处的对地电阻。在图3的并联回路中，路径中的电流反比于路径电阻。所以，此时通过管道防腐蚀层破损点流入、流出的直流杂散电流量显著减小，管道的通电电位波动将得到明显缓解，通电电位受干扰程度降低，恒电位仪就有可能恢复正常运行。如果外管道受到交流干扰，也可以用跨接绝缘接头的方法进行缓解。站内的接地网对地电阻很低，相当于一个庞大的交流干扰缓解地床，可以有效降低外管道的对地交流电压。

采用接地的方式缓解杂散电流干扰在管道界已经有成熟的应用。目前，缓解管道的交流干扰最常用的方法是使用锌带或裸铜线做接地极，其在缓解动态直流干扰方面也有广泛应用。

在实施联合阴极保护时，通过管道防腐蚀层破损点流进／流出的外界动态杂散电流减少，这也意味着，如果仅对该管道实施阴极保护，阴极保护电流也更倾向于从低电阻通道（站内接地）导通。这是联合阴极保护方法的一个重大负面影响，也是诸多标准中提到“如果无法确保电绝缘则应确保阴极保护效果”的原因。

此外，在联合阴极保护状态下，直流杂散电流过站内接地网的低电阻通道流入，这可能造成距离站场较远的管道流出的杂散电流增加，该处管道的腐蚀风险升高。图4为采用联合阴极保护措施前后24h内管道断电电位正于保护准则规定的-0.85V的比例。在该案例中，联合阴极保护跨接绝缘装置位置为770号测试桩，采取联保措施后，750号至764号段管道的断电电位正于-0.85V的比例明显上升。

图4 联合阴极保护前后管道断电电位正于-0.85V的比例

图5 联合阴极保护前后某站场通电点处通电电位波动的缓解

图6 联合阴极保护前后某站场通电点处通电电位的正向偏移

在役城镇高压燃气管道多建设在城区及城区周边，易受地铁、输电线路和高铁，以及上述干扰源的混合干扰影响。对于直流干扰，建议采用6.5cm²/10cm²试片进行监检测和评价，而对于交流干扰，建议采用1cm²试片进行监检测和评价。

对于动态直流干扰特别是由地铁引起的直流干扰，采用管道断电电位进行评价时，国内相关标准不太适用。强直流干扰时，牺牲阳极可能无法抑制严重的干扰（如地铁维检修基地附近的管道），可采用强制电流的方式对城镇燃气管道进行整治。

不能采用交流电位作为交流腐蚀风险的评判依据，而应该采用交流电流密度、直流电流密度评价交流腐蚀风险，这样虽然更为繁琐和复杂，但可更好地评价管道所受的交流腐蚀风险。

当管道受到混合干扰时，试片的直流电流存在流入和流出，当直流电流流出管道时出现直流电流密度为负值的现象，使得交流腐蚀风险评价较为困难。  

转自：管网科技