概述
隨著(zhu)城鎮燃氣地(di)下管(guan)網的迅速發(fa)展，鋼質管(guan)道的腐(fu)蝕與防(fang)護問題也日益突出。為了(le)延長埋地(di)鋼質管(guan)道的使(shi)用(yong)壽(shou)命，確保城鎮燃氣供應(ying)安全、可靠，通常采用(yong)陰極保護方法保護埋地(di)鋼質管(guan)道。
1.陰極保護類型的確定
陰(yin)極(ji)(ji)保護屬于電化學保護，是利用外部(bu)電流使金屬腐蝕(shi)電位發生改變(bian)以降低其腐蝕(shi)速率的防腐蝕(shi)技術。埋地(di)鋼質(zhi)管道陰(yin)極(ji)(ji)保護分為強制電流陰(yin)極(ji)(ji)保護和犧牲陽極(ji)(ji)陰(yin)極(ji)(ji)保護兩種(zhong)。
強制電(dian)流(liu)陰極保護(hu)主要適用于郊(jiao)區(qu)等地(di)下管(guan)網單一地(di)區(qu)的燃(ran)氣(qi)主管(guan)道或城(cheng)鎮燃(ran)氣(qi)環網。其優點是輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)大而(er)且可(ke)(ke)調，不受土壤電(dian)阻率影響，保護(hu)半(ban)徑較大；系統運行壽命長，保護(hu)效(xiao)果好；保護(hu)系統輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的變(bian)化可(ke)(ke)反映出(chu)管(guan)道涂(tu)層(ceng)的性能(neng)改(gai)變(bian)。其缺點是需設專人維護(hu)管(guan)理，要求有外部(bu)電(dian)源長期供電(dian)，易產生屏蔽和干(gan)擾，特別是地(di)下金屬(shu)構筑物較復雜(za)的地(di)方。
犧牲陽(yang)極陰極保護(hu)主要適用于人口稠密地區和(he)城鎮(zhen)內各(ge)種壓(ya)力級(ji)制燃氣管道。其優點是不(bu)(bu)需(xu)外(wai)加(jia)電(dian)源，施工(gong)方便，不(bu)(bu)需(xu)進行經常專(zhuan)門管理，不(bu)(bu)會(hui)(hui)生屏蔽，對(dui)其他構筑物也不(bu)(bu)會(hui)(hui)產生干擾，保護(hu)電(dian)流(liu)分布(bu)均勻、利用率高。其缺點是輸出電(dian)流(liu)小，保護(hu)范圍有限(xian)；需(xu)定期更換，不(bu)(bu)能(neng)(neng)實時監(jian)測輸出電(dian)流(liu)分的(de)變化，也不(bu)(bu)能(neng)(neng)反(fan)映管道涂層的(de)狀況。
根據以往的(de)經(jing)驗(yan)和我們的(de)實踐得知，城鎮燃埋地鋼質管道宜采用犧牲陽極(ji)陰極(ji)保護來減緩土壤對管道的(de)電(dian)化學腐蝕。
2.陰極保護電流的確定
要(yao)使埋設(she)的(de)燃氣管(guan)道得(de)到充分的(de)保(bao)護(hu)，就要(yao)有(you)足夠的(de)電(dian)流使管(guan)道不受到腐蝕。鋼質管(guan)道需(xu)要(yao)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)流是陰極保(bao)護(hu)設(she)計(ji)重(zhong)要(yao)的(de)參(can)數之一(yi)，其(qi)計(ji)算(suan)公式如下：
I=AIP (1)
式中(zhong) I——管道(dao)所需保護(hu)電(dian)流，mA
A——管(guan)道總表面積，m2
IP——保護電流密(mi)度，mA/m2
保(bao)護電流密度Ip是(shi)根據管(guan)道(dao)(dao)的(de)防(fang)腐層(ceng)種類、好壞(huai)來確定的(de)，新建(jian)瀝(li)青(qing)玻璃布防(fang)腐管(guan)道(dao)(dao)所需(xu)的(de)Ip約0.1mA/m2，新建(jian)三層(ceng)PE管(guan)道(dao)(dao)所需(xu)的(de)Ip約0.001 mA/m2，舊管(guan)道(dao)(dao)的(de)Ip取0.3mA/m2。
3.犧牲陽極的選取
①土壤電阻率
土(tu)壤(rang)(rang)(rang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)反映(ying)了土(tu)壤(rang)(rang)(rang)介質的(de)(de)導電(dian)(dian)(dian)能(neng)力。一般電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)低的(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)腐蝕性強(qiang)，反之(zhi)腐蝕性弱(ruo)，通常根據土(tu)壤(rang)(rang)(rang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)選取適宜的(de)(de)犧(xi)牲(sheng)陽極(ji)。無(wu)論采(cai)用哪(na)種犧(xi)牲(sheng)陽極(ji)，都需要(yao)先(xian)測出管道(dao)所在位置的(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)平(ping)均(jun)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)。土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)所含(han)成分的(de)(de)比例(li)不(bu)同(tong)，造成各個(ge)地方電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)也(ye)(ye)不(bu)同(tong)，即使(shi)同(tong)一地點(dian)不(bu)同(tong)埋深(shen)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)也(ye)(ye)不(bu)同(tong)，因此我們常采(cai)用管道(dao)所在埋深(shen)處的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)平(ping)均(jun)值。
②犧牲(sheng)陽極的選用
犧牲陽極主要(yao)有兩大類型，即鎂(mei)合金陽極和鋅(xin)合金陽極。
根據勘測出(chu)來的土(tu)壤(rang)電阻(zu)率(ρ)，可以選(xuan)擇采用(yong)鋅(xin)陽(yang)極或鎂陽(yang)極。一(yi)般ρ<5 Ω·m時(shi)，選(xuan)用(yong)鋅(xin)陽(yang)極；5Ω·m≤p≤100Ω·113時(shi)，選(xuan)用(yong)鎂陽(yang)極；p>100Ω·m時(shi)，選(xuan)用(yong)帶狀(zhuang)鎂陽(yang)極。在土(tu)壤(rang)潮濕的情(qing)況(kuang)下(xia)，鋅(xin)陽(yang)極使用(yong)范圍可擴大(da)到30Ω·m。
4.犧牲陽極的布置
①在布置(zhi)犧牲陽極時，注意陽極與管(guan)道之間不應有(you)金屬構筑物。
②犧牲陽極(ji)須(xu)埋設在冰凍線以下。在地下水位低于3m的干燥地帶，陽極(ji)應適(shi)當加深埋設。在河流下陽極(ji)應埋設在河床的安(an)全部位，以防止洪水沖(chong)刷和挖泥清(qing)淤時(shi)損壞(huai)。
③ 犧(xi)牲陽極(ji)(ji)埋(mai)設(she)方(fang)式(shi)有(you)立式(shi)和臥(wo)式(shi)兩種。立式(shi)陽極(ji)(ji)采用(yong)(yong)鉆孔法在埋(mai)設(she)陽極(ji)(ji)處將陽極(ji)(ji)以垂直于管(guan)(guan)道(dao)的方(fang)向埋(mai)入地下，這(zhe)種方(fang)式(shi)不需大面積(ji)開挖，但保(bao)護效果不如臥(wo)式(shi)陽極(ji)(ji)，適用(yong)(yong)于已建管(guan)(guan)道(dao)。臥(wo)式(shi)陽極(ji)(ji)采用(yong)(yong)開槽法施工，在管(guan)(guan)道(dao)敷(fu)設(she)時與管(guan)(guan)道(dao)同溝放置(zhi)，既節省(sheng)單獨開挖的費(fei)用(yong)(yong)，又起到良(liang)好(hao)的保(bao)護效果。陽極(ji)(ji)埋(mai)設(she)位置(zhi)在一般情況下距管(guan)(guan)道(dao)外壁3～5m，不宜(yi)(yi)小于(yu)0.3m，但由于(yu)考慮到(dao)同溝敷(fu)設的方便性．一(yi)般(ban)將間距(ju)(ju)控制到(dao)0.3～0.5m，留出一(yi)定操作空間即可。埋深以陽(yang)極頂部距(ju)(ju)地面(mian)不小于(yu)1m為(wei)宜(yi)(yi)。成組布置時，陽(yang)極間距(ju)(ju)以2～3m為(wei)宜(yi)(yi)。
④通(tong)常應在(zai)管段上相(xiang)鄰兩組(zu)犧牲陽極的中間(jian)部位設(she)置測試(shi)樁，測試(shi)樁的間(jian)距以(yi)不大(da)于500m為官。
5.設計修正
當計算結束后(hou)，在管道上布置犧(xi)牲陽極(ji)時，還要考慮到一些特殊的(de)情(qing)況，對總體設計進行調整。比如(ru)在定向鉆的(de)穿(chuan)越出(chu)入土點，當采(cai)用的(de)犧(xi)牲陽極(ji)保護(hu)(hu)半(ban)徑不(bu)夠時，可在出(chu)入土點增(zeng)加陽極(ji)的(de)數量或增(zeng)大陽極(ji)的(de)規格(ge)，使其能夠起到完全保護(hu)(hu)穿(chuan)越管道的(de)作用。
