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阴极保护在广州埋地燃气管道的应用
摘 要：介绍了牺牲阳极法在广州市的应用情况。1 前言
在现代化城市中，城市燃气和电力、自来水一样，是不可缺少的基本能源供应。它对改善城市环境、方便生活、繁荣经济等诸多方面起着重要的作用。燃气管网一旦漏气，就可能导致爆炸、火灾、中毒等恶性事故。因此，"不漏气"是对燃气管网最基本的。目前，广州市使用最多的埋地管线是钢管，如没有好的防腐措施，大约2—3年有可能腐蚀穿孔、发生漏气。因此，埋地钢管的防腐是城市燃气管网建设施工中的一个重要部分。
广州市油制气工程，自1987年建设以来至今己有十几年。钢管一般埋地在十年左右，进入事故多发期。目前，由防腐层的破损和老化引发的泄漏事故隐患日益增加，几千公里的市内燃气管网的防腐，是广州市燃气管网安全运行工作中急需解决的技术问题。
从施工的第一条埋地煤气钢管至今，广州市燃气输配管网工程中应用过的防腐涂层有：石油沥青玻璃布，厚浆型环氧煤沥青玻璃布，聚乙烯粘胶带，STIC重型防腐涂料等，目前广什沛煤气钢管大部分都辅助有阴极保护措施。
2 城市埋地煤气管道的阴极保护方法
埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。阴极保护就是利用外加手段迫使电解质中被保护金属表面都成为阴极，以达到抑制腐蚀的目的。使用阴极保护时，被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的费用。阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。而我公司输配管网绝大部分均埋设在市区范围，因此我公司予以推荐。另方面，强制电流法则有：保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线或市郊管线的防腐。如应用于市区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物，且还需要征地或占用建筑物，因此在实施时会带来较大的困难。因此，城市埋地煤气管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。当条件许可时，也可采用强制流保护法。目前，在我公司城市燃气输配管网中，已全面采用牺牲阳极法来进行管道防腐。
3 广州埋地燃气管道阴极保护的设计与施工
3.1 牺牲阳极选用及布点的技术要求
（1）电防护法在选用时应符合以下要求
a）锌阳极不得使用在土壤电阻率＞20O·m的场合；
b）镁阳极不宜使用在土壤电阻车＞100Ω·m的场合；
c）外加电流阴极保护法在选用时不受土壤电阻率的限制。
（2）采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应符合以下要求：
a）对地电位应达到-0.85V或更负；
b）通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300mV；
c）当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5％时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负。
（3）在牺牲阳极法中的镁阳极选用时，必需按照表1来进行选取。
（4）牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。在阳极与保护管道之间，严禁设置其他金属构筑物。
（5）牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合下列要求：
a）检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线；
b）宜每5组牺牲阳极或至少1Km设置1个检测桩；
c）检测桩应设置在牺牲阳极附近，且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点；
d）宜每在每个检测桩附近设置1个检测头。
（6）设置检查桩和检测头的目的：检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态而设置。
3.2牺牲阳极的施工要求
a）阳极的埋设：按比例配制、调匀好填料，装入φ300×1000的棉或麻布袋中，将经过用铁砂纸打光及表面清洁处理的阳极及时插人填料中心位置，并压实；包外用铁线缠绕绑实平卧或竖直埋设在管道侧边的2-3M处，埋深应与管道埋深相同，并要在冰冻线以下，用细原土掺盐分层浇水湿润后回填混凝土。
b）所有的电缆与阳极、铜鼻子、管道、加强板的连接采用锡焊（分线盒内的连接除外），焊接前都要剥去防腐绝缘层，清洁、打光焊接处；在焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理；电缆加PVC保护套管松缓自然埋设，埋深与管道埋深相同。
C）在防护罩内的电缆要有个0.8M的冗余长度（电缆冗余部分不加PVC保护套管），以便将分线盒提出地面检测参数；分线盒的两个出人线孔用浸过沥青的麻丝填实，再用沥青填平做防水处理。
d）连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区分开，以便辩认检测。
e）分线盒在施工安装、检测完毕后，分线盒盖子须拧紧防水。
f）阳极的埋设点必须做永久性标志，并填入"投产保护参数测量表"中，永久性标志可以包括周围建筑物。
3.3设计示例
旧广从公路（兴华路至同和三叉路口段）煤气主干管，位于广州市北郊，全长5.2km，管道呈南一北走向，管径均为D325×6mm。第一步在设计好煤气管道的基础上布置牺牲阳极时，先确定头和尾两个牺牲阳极，一般头、尾两个牺牲阳极定在距离煤气管道的起点、终点100—150m左右，第二步再根据表1中的管径大小的规定距离以及选用镁阳极规格来分别设置牺牲阳极。根据表1，管径是D325×6mm的煤气管道，选用双块11Kg镁阳极时，它对管道的保护长度是272.1m，由此计算所得旧广从公路煤气管道共需要设置15组双块11Kg镁阳极，4组带检测桩牺牲阳极2—11Kg及4组检测头。我公司定为检测桩设置在牺牲阳极同一位置上（即是与其中一组牺牲阳极串联），称为带检测桩牺牲阳极；而检测头一般设在两组牺牲阳极之间。广从公路牺牲阳极布点示意图见图1。
4 结束语
目前，人们已认识到了管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防蚀措施。这是因为防腐层在生产、运输、与施工中无法保证不受到任何损坏。因此，不可能完全将管道与腐蚀环境、介质完全隔离。而且用于防腐绝缘层的各种材料，都不同程度的具备吸水和透气性。因此埋地后，在土壤溶液作用下会逐步吸水老化。要维持有效的防腐，就必需同时采取阴极保护，即联合保护。阴极保护对腐蚀反应进行积极的干预，它采阴极极化的电化学手段，保证了被保护金属体的电化学均匀性，抑制了腐蚀电池的产生。阴极保护不仅使用于新管的防护，也应用于旧管线的改造和延寿。
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