埋于地下的天然气、煤层（制）气管道、原油输送管道、成品油输送管道、淡水输水管道等埋地钢质管道，长度从几十公里到几千公里，所经过的地理环境千变万化，管道腐蚀形势比较严峻，这些管道一般也采取了相对较好的防腐措施，但是却无法保证100%的安全，均属于埋地长输管道，其管道安全关系着国计民生和能源战略的安全，为延长长输管道的使用寿命和保证管道的安全，长输管道必须实施阴极保护，而外加电流阴极保护系统则是其最经济有效的保护方式。长输管道被保护的部分包括：长输管道首站入地点至末站出地点所有埋地部分的钢质管道、阀门、大型管道穿越部分等。长输管道一般采用强制电流保护，分设若干个阴极保护站，特殊地质条件需要牺牲阳极进行辅助保护。辅助阳极地床一般采用浅埋阳极地床，靠近城市郊区使用预包装混合金属氧化物深井阳极地床。辅助阳极一般使用MMO管状阳极或含铬高硅铸铁阳极。长输管道阴极保护是应用最早的项目，也是阴极保护应用技术最成熟的项目。外加电流阴极保护技术已得到世人的公认，要实现这一技术要有合适的阳极地床。因此，在阴极保护设计中，阳极地床是外加电流阴极保护设计中很关键的部分，其设计合理与否、施工是否符合要求，直接关系到阴极保护系统能否正常运行，关系到能否对管线或设备提供有效的保护。

　　1阳极地床

　　1.1辅助阳极工作原理

　　阳极地床有一组辅助阳极组成。在不含Cl-的土壤中，在惰性电极上主要反应是O2的析出和H2的形成。土壤环境中，由于粘土的透气性差，使得阳极生成物的气体(O2、Cl2等)排放不畅，造成阳极接地电阻的增加，在电化学保护中称之为“气阻”。因此，阳极地床采用填料来抑制“气阻”。因为碳素回填料具有下列作用：等效地增加了阳极的体积，降低了阳极与土壤的接触电阻;把阳极与土壤的工作界面转移到了填料与土壤界面上，减少阳极消耗，延长阳极寿命;颗粒界面电阻低;良好的导电率;利于阳极产生的气体逸出，防止“气阻”;耐阳极产物。

　　1.2阳极选择

　　辅助阳极应具有以下基本性能：

　　(1)消耗率低，具有与环境或阳极氧化形成的腐蚀产物无关的性质;

　　(2)阳极极化低，并与阳极反应无关;

　　(3)良好的导电性及低的电解质/阳极电阻;

　　(4)可靠性高;

　　(5)足够的机械强度和稳定性，能承受住建筑物施工和维修时可能遭受到的应力下不损坏;

　　(6)材料易得，价格低廉;

　　(7)容易制造成各种形状。

　　1.2.1阳极种类选择

　　(1)一般土壤中均可选择高硅铸铁、深井阳极。目前实际工程设计中多采用深井阳极。

　　(2)盐渍土、海滨土或酸性和含硫酸根离子较高的环境中可选择含铬高硅铸铁。

　　(3)覆盖层差及位于复杂管网或地下金属构筑物区域内可采用柔性阳极，但不宜在含油污水和盐水中使用。

　　1.2.2阳极地床位置选择

　　阳极地床位置的选择要从投资费用、安全可靠性、用电情况等方面考虑。通常有以下要求：

　　(1)阳极地床宜埋设于地下水位较高或潮湿低洼处。

　　(2)阳极地床宜埋设于土壤电阻率50Qm以下的地点。

　　(3)阳极地床宜埋设于土层厚，无石块，便于施工处。

　　(4)阳极地床宜埋设于对邻近的地下金属构筑物干扰小，与被保护管道之间不宜有其他金属构筑物。

　　(5)阳极地床与管道的垂直距离不宜小于50m。当采用柔性阳极时，对于裸管道阳极的最佳位置是距管道10倍管径处;对有良好覆盖层的管道可同沟敷设，最近距离为0.3m;对于大型储罐应将其置于沥青砂层下。

　　1.2.3阳极埋设

　　(1)阳极埋设可采用浅埋和深埋方式。浅埋阳极应置于冻土层以下，埋深一般不宜小于1m;深埋阳极埋深宜为15～300m。

　　(2)阳极通常采用立式埋设;在沙质土、地下水位高、沼泽地可采用水平浅埋;在复杂环境或地表电阻率高的情况下可采用深埋阳极。

　　1.2.4阳极接头的施工

　　阳极与引出导线接头的质量要求是保证该阳极获得充分使用的关键。一方面接头部位是受力部位;另一方面阳极在电解质中工作，一旦发生电解质渗入到接头部位，该部位就处于强电解质状态，大量的腐蚀产物排放不出去，就会导致阳极接头胀裂而报废。所以对接头的要求如下：阳极体与引出线连接牢固可靠，拉脱力数值应大于阳极自身重量的1.5倍;阳极与引出线的接触电阻应小于0.01Q，接头密封可靠，在强电解质状态下渗不进电解质(水)。

　　2阳极地床设计

　　阳极地床有多种分布形式，在克拉玛依油田长输管道阴极保护中阳极采用的是垂直分布式;站区管线采用深埋阳极;大型储罐采用柔性阳极。现将这几种分布方式的设计简述如下：

　　2.1长输管道阴极保护中阳极采用的是垂直分布式其具有安装费用低、受土壤环境影响小，电流输出稳定，阳极间距小，彼此干扰小，利用系数高等优点。该种埋设方式适用于一般场合。

　　2.1.1设计方案

　　选用单接头高硅铸铁阳极，阳极地床与管道的距离为200～500m，位置可按现场情况选取，通常不小于200m。阳极地床埋设时选择土壤电阻率较低的地方，在阳极埋设位置挖D300～500mm的孔，将阳极放在其正中，在其内填满焦碳渣，焦碳渣含碳量宜大于85%，最大粒径宜小于15mm，填充厚度为100mm;上方填料粒径为5～10mm的砾石或粗砂，砾石层宜加厚至地面以下500mm，然后浇水浸透焦碳，最后回填土壤。

　　2.1.2电缆连接

　　阳极电缆采用VV—l1X10mm的铜芯电缆。把阳极引出电缆与主电缆用压接钳压接，采用铜或锡焊接，用热缩套密封绝缘。

　　2.1.3电缆与管道连接

　　采用铝热焊或锡焊，焊接处裸露的管壁或导线采用与管道覆盖层相适应的材料防腐绝缘。

　　2.2站区管线常用深井阳极

　　地表土壤电阻率比较高、地下构筑物比较集中、占地面积受到限制等地区可采用深埋阳极。深埋阳极地床接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电流分布比较理想;但其施工复杂、技术要求高、单井造价高。

　　2.2.1设计方案：

　　选用单接头高硅铸铁阳极数个。阳极井的直径与地床的设计有关，常用直径为15～30cm。井的深度决定于地层情况和阳极的数量与长度。贵金属氧化物深井阳极，它特别适用于高电阻率环境，管道防腐层质量恶劣的场合;还适用于储罐底部保护。能有效的降低接地电阻，避免对其他金属的干扰。

　　2.2.2电缆连接：

　　阳极电缆采用VV—l1X10mm的铜芯电缆。每支阳极或阳极组应有一根导线引向地面，中间应避免接头。把阳极引出电缆与主电缆用压接钳压接，采用铜或锡焊接，用热缩套密封绝缘。

　　2.2.3电缆与管道连接

　　采用铝热焊或锡焊，焊接处裸露的管壁或导线采用与管道覆盖层相适应的材料防腐绝缘。

　　3施工要点及说明

　　(1)阳极埋设前，表面应清除干净，严禁涂油漆、焦油和沥青;

　　(2)焦碳最大粒径小于15mm，含炭量大于85%，不得混人泥土等杂物;

　　(3)地床埋设时务必用水浇透焦碳，尤其在较干旱的地区，这样能有效地降低阳极与土壤的接触电阻，增加导电性;

　　(4)尽量使用整条电缆，以减少和避免电缆有过多的接头。若避免不了，电缆与电缆之间的连接务必牢固可靠;

　　(5)阳极埋设后测接地电阻，接地电阻应不小于1欧姆，否则，应检查各连接处是否牢同紧密;

　　(6)碳素回填料;在土壤环境中工作的阳极地床，为了避免“气阻”，延长阳极寿命，通常都采用碳素回填料;

　　(7)辅助阳极地电场的电位梯度不应大于5V/m，设有护栏装置时不受此限制。