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陰極保護在廣州埋地燃氣管道的應用
摘 要：介紹了犧牲陽極法在廣州市的應用情況。1 前言
在現代化城市中，城市燃氣和電力、自來水一樣，是不可缺少的基本能源供應。它對改善城市環境、方便生活、繁榮經濟等諸多方面起著重要的作用。燃氣管網一旦漏氣，就可能導致爆炸、火災、中毒等惡性事故。因此，"不漏氣"是對燃氣管網最基本的。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、發生漏氣。因此，埋地鋼管的防腐是城市燃氣管網建設施工中的一個重要部分。
廣州市油制氣工程，自1987年建設以來至今己有十幾年。鋼管一般埋地在十年左右，進入事故多發期。目前，由防腐層的破損和老化引發的泄漏事故隱患日益增加，幾千公里的市內燃氣管網的防腐，是廣州市燃氣管網安全運行工作中急需解決的技術問題。
從施工的第一條埋地煤氣鋼管至今，廣州市燃氣輸配管網工程中應用過的防腐涂層有：石油瀝青玻璃布，厚漿型環氧煤瀝青玻璃布，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陽極區和陰極區，并在陽極區發生局部腐蝕。陰極保護就是利用外加手段迫使電解質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。陰極保護技術根據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筑物、保護電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內的埋地鋼管腐蝕。而我公司輸配管網絕大部分均埋設在市區范圍，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、綜合費用低等優點，故適合用于長輸管線或市郊管線的防腐。如應用于市區范圍內時，則由于其會產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計與施工
3.1 犧牲陽極選用及布點的技術要求
（1）電防護法在選用時應符合以下要求
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符合以下要求：
a）對地電位應達到-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，埋設深度不宜小于1m，且直埋設在潮濕的土壤中。埋設形式可采用立式或臥式。在陽極與保護管道之間，嚴禁設置其他金屬構筑物。
（5）犧牲陽極檢測樁、檢測頭在設置時應符合下列要求：
a）檢測樁、檢測頭宜設置在燃氣主干管沿線；
b）宜每5組犧牲陽極或至少1Km設置1個檢測樁；
c）檢測樁應設置在犧牲陽極附近，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置1個檢測頭。
（6）設置檢查樁和檢測頭的目的：檢測樁是為了監測犧牲陽極裝置的保護電位。檢測頭是為了檢測、掌握陰極保護系統運行后管道被保護狀態而設置。
3.2犧牲陽極的施工要求
a）陽極的埋設：按比例配制、調勻好填料，裝入φ300×1000的棉或麻布袋中，將經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在管道側邊的2-3M處，埋深應與管道埋深相同，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（分線盒內的連接除外），焊接前都要剝去防腐絕緣層，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，埋深與管道埋深相同。
C）在防護罩內的電纜要有個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；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與其它電纜顏色區分開，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）陽極的埋設點必須做永久性標志，并填入"投產保護參數測量表"中，永久性標志可以包括周圍建筑物。
3.3設計示例
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。第一步在設計好煤氣管道的基礎上布置犧牲陽極時，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，第二步再根據表1中的管徑大小的規定距離以及選用鎂陽極規格來分別設置犧牲陽極。根據表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置在犧牲陽極同一位置上（即是與其中一組犧牲陽極串聯），稱為帶檢測樁犧牲陽極；而檢測頭一般設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合使用是最經濟、最合理的防蝕措施。這是因為防腐層在生產、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境、介質完全隔離。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，即聯合保護。陰極保護對腐蝕反應進行積極的干預，它采陰極極化的電化學手段，保證了被保護金屬體的電化學均勻性，抑制了腐蝕電池的產生。陰極保護不僅使用于新管的防護，也應用于舊管線的改造和延壽。
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