陰極保護在廣州埋地燃氣管道的應(yīng)用

陰極保護在廣州埋地燃氣管道的應(yīng)用 摘 要：介紹了犧牲陽極法在廣州市的應(yīng)用情況。

1 前言

在現(xiàn)代化城市中，城市燃氣和電力、自來水一樣，是不可缺少的基本能源供應(yīng)。它對改善城市環(huán)境、方便生活、繁榮經(jīng)濟等諸多方面起著重要的作用。燃氣管網(wǎng)一旦漏氣，就可能導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)、中毒等惡性事故。因此，"不漏氣"是對燃氣管網(wǎng)最基本的。目前，廣州市使用最多的埋地管線是鋼管，如沒有好的防腐措施，大約2—3年有可能腐蝕穿孔、發(fā)生漏氣。因此，埋地鋼管的防腐是城市燃氣管網(wǎng)建設(shè)施工中的一個重要部分。

廣州市油制氣工程，自1987年建設(shè)以來至今己有十幾年。鋼管一般埋地在十年左右，進入事故多發(fā)期。目前，由防腐層的破損和老化引發(fā)的泄漏事故隱患日益增加，幾千公里的市內(nèi)燃氣管網(wǎng)的防腐，是廣州市燃氣管網(wǎng)安全運行工作中急需解決的技術(shù)問題。

從施工的第一條埋地煤氣鋼管至今，廣州市燃氣輸配管網(wǎng)工程中應(yīng)用過的防腐涂層有：石油瀝青玻璃布，厚漿型環(huán)氧煤瀝青玻璃布，聚乙烯粘膠帶，STIC重型防腐涂料等，目前廣什沛煤氣鋼管大部分都輔助有陰極保護措施。

2 城市埋地煤氣管道的陰極保護方法

埋在土壤中的金屬管道由于各種原因管道表面將出現(xiàn)陽極區(qū)和陰極區(qū)，并在陽極區(qū)發(fā)生局部腐蝕。陰極保護就是利用外加手段迫使電解質(zhì)中被保護金屬表面都成為陰極，以達到抑制腐蝕的目的。使用陰極保護時，被保護的金屬管道應(yīng)有良好的防腐絕緣層，以降低陰極保護的費用。陰極保護技術(shù)根據(jù)保護電流的供給方式，可分為犧牲陽極法和強制電流法兩種保護方法。采用犧牲陽極法的主要優(yōu)點有：無需外部電源、對外界干擾少、安裝維護費用低、無需征地或占用其他建構(gòu)筑物、保護電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內(nèi)的埋地鋼管腐蝕。而我公司輸配管網(wǎng)絕大部分均埋設(shè)在市區(qū)范圍，因此我公司予以推薦。另方面，強制電流法則有：保護范圍大、適合范圍廣、激勵電勢及輸出電流高、綜合費用低等優(yōu)點，故適合用于長輸管線或市郊管線的防腐。如應(yīng)用于市區(qū)范圍內(nèi)時，則由于其會產(chǎn)生干擾電流而影響其他管線及建筑物，且還需要征地或占用建筑物，因此在實施時會帶來較大的困難。因此，城市埋地煤氣管道防腐的陰極保護宜用犧牲陽極法。當條件許可時，也可采用強制流保護法。目前，在我公司城市燃氣輸配管網(wǎng)中，已全面采用犧牲陽極法來進行管道防腐。

3 廣州埋地燃氣管道陰極保護的設(shè)計與施工

3.1 犧牲陽極選用及布點的技術(shù)要求

（1）電防護法在選用時應(yīng)符合以下要求

a）鋅陽極不得使用在土壤電阻率＞20O·m的場合；

b）鎂陽極不宜使用在土壤電阻車＞100Ω·m的場合；

c）外加電流陰極保護法在選用時不受土壤電阻率的限制。

（2）采用犧牲陽極法時，選用陽極的保護效果應(yīng)符合以下要求：

a）對地電位應(yīng)達到-0.85V或更負；

b）通電時，陰極電位較自然電位向負方向變化值應(yīng)大于300mV；

c）當土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5％時，通電后，對地電位應(yīng)達到-0.95V或更負。

（3）在犧牲陽極法中的鎂陽極選用時，必需按照表1來進行選取。

（4）犧牲陽極在埋設(shè)時，與保護的燃氣管道的距離不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋設(shè)深度不宜小于1m，且直埋設(shè)在潮濕的土壤中。埋設(shè)形式可采用立式或臥式。在陽極與保護管道之間，嚴禁設(shè)置其他金屬構(gòu)筑物。

（5）犧牲陽極檢測樁、檢測頭在設(shè)置時應(yīng)符合下列要求：

a）檢測樁、檢測頭宜設(shè)置在燃氣主干管沿線；

b）宜每5組犧牲陽極或至少1Km設(shè)置1個檢測樁；

c）檢測樁應(yīng)設(shè)置在犧牲陽極附近，且宜安裝在管道沿線中土壤腐蝕性強、濕度大、地下水位高或管道絕緣防腐層薄弱的地點；

d）宜每在每個檢測樁附近設(shè)置1個檢測頭。

（6）設(shè)置檢查樁和檢測頭的目的：檢測樁是為了監(jiān)測犧牲陽極裝置的保護電位。檢測頭是為了檢測、掌握陰極保護系統(tǒng)運行后管道被保護狀態(tài)而設(shè)置。

3.2犧牲陽極的施工要求

a）陽極的埋設(shè)：按比例配制、調(diào)勻好填料，裝入φ300×1000的棉或麻布袋中，將經(jīng)過用鐵砂紙打光及表面清潔處理的陽極及時插人填料中心位置，并壓實；包外用鐵線纏繞綁實平臥或豎直埋設(shè)在管道側(cè)邊的2-3M處，埋深應(yīng)與管道埋深相同，并要在冰凍線以下，用細原土摻鹽分層澆水濕潤后回填混凝土。

b）所有的電纜與陽極、銅鼻子、管道、加強板的連接采用錫焊（分線盒內(nèi)的連接除外），焊接前都要剝?nèi)シ栏�絕緣層，清潔、打光焊接處；在焊接處及電纜的外裸部位必須做好絕緣防腐處理；電纜加PVC保護套管松緩自然埋設(shè)，埋深與管道埋深相同。

C）在防護罩內(nèi)的電纜要有個0.8M的冗余長度（電纜冗余部分不加PVC保護套管），以便將分線盒提出地面檢測參數(shù)；分線盒的兩個出人線孔用浸過瀝青的麻絲填實，再用瀝青填平做防水處理。

d）連接管道的電纜顏色應(yīng)與其它電纜顏色區(qū)分開，以便辯認檢測。

e）分線盒在施工安裝、檢測完畢后，分線盒蓋子須擰緊防水。

f）陽極的埋設(shè)點必須做永久性標志，并填入"投產(chǎn)保護參數(shù)測量表"中，永久性標志可以包括周圍建筑物。

3.3設(shè)計示例

舊廣從公路（興華路至同和三叉路口段）煤氣主干管，位于廣州市北郊，全長5.2km，管道呈南一北走向，管徑均為D325×6mm。第一步在設(shè)計好煤氣管道的基礎(chǔ)上布置犧牲陽極時，先確定頭和尾兩個犧牲陽極，一般頭、尾兩個犧牲陽極定在距離煤氣管道的起點、終點100—150m左右，第二步再根據(jù)表1中的管徑大小的規(guī)定距離以及選用鎂陽極規(guī)格來分別設(shè)置犧牲陽極。根據(jù)表1，管徑是D325×6mm的煤氣管道，選用雙塊11Kg鎂陽極時，它對管道的保護長度是272.1m，由此計算所得舊廣從公路煤氣管道共需要設(shè)置15組雙塊11Kg鎂陽極，4組帶檢測樁犧牲陽極2—11Kg及4組檢測頭。我公司定為檢測樁設(shè)置在犧牲陽極同一位置上（即是與其中一組犧牲陽極串聯(lián)），稱為帶檢測樁犧牲陽極；而檢測頭一般設(shè)在兩組犧牲陽極之間。廣從公路犧牲陽極布點示意圖見圖1。

4 結(jié)束語

目前，人們已認識到了管道外防腐絕緣層與陰極保護的聯(lián)合使用是最經(jīng)濟、最合理的防蝕措施。這是因為防腐層在生產(chǎn)、運輸、與施工中無法保證不受到任何損壞。因此，不可能完全將管道與腐蝕環(huán)境、介質(zhì)完全隔離。而且用于防腐絕緣層的各種材料，都不同程度的具備吸水和透氣性。因此埋地后，在土壤溶液作用下會逐步吸水老化。要維持有效的防腐，就必需同時采取陰極保護，即聯(lián)合保護。陰極保護對腐蝕反應(yīng)進行積極的干預(yù)，它采陰極極化的電化學(xué)手段，保證了被保護金屬體的電化學(xué)均勻性，抑制了腐蝕電池的產(chǎn)生。陰極保護不僅使用于新管的防護，也應(yīng)用于舊管線的改造和延壽。

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