概述
隨著城(cheng)(cheng)鎮燃氣地下管(guan)網的(de)(de)迅速(su)發展，鋼(gang)質(zhi)管(guan)道(dao)的(de)(de)腐蝕與(yu)防護(hu)(hu)問題也(ye)日益突出。為(wei)了(le)延長埋(mai)地鋼(gang)質(zhi)管(guan)道(dao)的(de)(de)使用壽命，確(que)保(bao)城(cheng)(cheng)鎮燃氣供應安全、可靠(kao)，通常(chang)采(cai)用陰極保(bao)護(hu)(hu)方法保(bao)護(hu)(hu)埋(mai)地鋼(gang)質(zhi)管(guan)道(dao)。
1.陰極保護類型的確定
陰極(ji)(ji)保護屬(shu)于電化學保護，是(shi)利用外部電流使(shi)金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)電位發生改變以降低其腐(fu)蝕(shi)速率的防腐(fu)蝕(shi)技(ji)術(shu)。埋地鋼質管(guan)道陰極(ji)(ji)保護分(fen)為強制電流陰極(ji)(ji)保護和(he)犧牲陽極(ji)(ji)陰極(ji)(ji)保護兩種。
強(qiang)制電(dian)流(liu)(liu)陰極保護(hu)(hu)(hu)主(zhu)要適用于郊(jiao)區(qu)等地下(xia)管網(wang)單一(yi)地區(qu)的燃(ran)氣主(zhu)管道或城(cheng)鎮燃(ran)氣環(huan)網(wang)。其(qi)優點是(shi)輸出電(dian)流(liu)(liu)大而且可調，不受土壤電(dian)阻率(lv)影響，保護(hu)(hu)(hu)半徑(jing)較大；系統運行壽命長，保護(hu)(hu)(hu)效果好(hao)；保護(hu)(hu)(hu)系統輸出電(dian)流(liu)(liu)的變化可反映出管道涂層的性能改(gai)變。其(qi)缺(que)點是(shi)需設專人維(wei)護(hu)(hu)(hu)管理(li)，要求(qiu)有(you)外部電(dian)源長期供(gong)電(dian)，易產生屏蔽和干擾，特別(bie)是(shi)地下(xia)金屬構筑(zhu)物(wu)較復雜的地方。
犧牲陽極陰極保護(hu)(hu)主(zhu)要(yao)適(shi)用于人口稠密(mi)地區(qu)和城鎮內(nei)各種壓力級制(zhi)燃氣管(guan)道。其(qi)優點是(shi)不(bu)需外加電(dian)源(yuan)，施工方便，不(bu)需進行經常(chang)專門管(guan)理(li)，不(bu)會生(sheng)(sheng)屏(ping)蔽，對其(qi)他構(gou)筑物(wu)也(ye)不(bu)會產生(sheng)(sheng)干擾，保護(hu)(hu)電(dian)流分(fen)布均勻、利用率高。其(qi)缺(que)點是(shi)輸出電(dian)流小，保護(hu)(hu)范圍有限(xian)；需定(ding)期更換，不(bu)能實時監測輸出電(dian)流分(fen)的(de)變化，也(ye)不(bu)能反(fan)映管(guan)道涂層的(de)狀況。
根(gen)據以往(wang)的經驗和我們(men)的實(shi)踐得(de)知，城鎮燃埋地鋼質管(guan)道(dao)宜采用犧(xi)牲陽極陰極保護來(lai)減緩土壤對管(guan)道(dao)的電化(hua)學腐蝕。
2.陰極保護電流的確定
要使(shi)(shi)埋設(she)的燃氣管(guan)道(dao)(dao)得(de)到(dao)充分的保(bao)護(hu)，就(jiu)要有足(zu)夠(gou)的電流(liu)使(shi)(shi)管(guan)道(dao)(dao)不受到(dao)腐(fu)蝕。鋼質管(guan)道(dao)(dao)需要的保(bao)護(hu)電流(liu)是陰極保(bao)護(hu)設(she)計重要的參數之一，其計算公(gong)式如下：
I=AIP (1)
式中 I——管(guan)道所需保(bao)護電流，mA
A——管道總表面積，m2
IP——保護電流密度，mA/m2
保護電流(liu)密(mi)度Ip是(shi)根(gen)據(ju)管道的防腐(fu)層種類、好(hao)壞來確定的，新建瀝青玻璃布(bu)防腐(fu)管道所(suo)需(xu)的Ip約0.1mA/m2，新建三層PE管道所(suo)需(xu)的Ip約0.001 mA/m2，舊管道的Ip取0.3mA/m2。
3.犧牲陽極的選取
①土壤電阻率
土(tu)壤(rang)電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)反映了土(tu)壤(rang)介質的導(dao)電(dian)(dian)能(neng)力(li)。一般電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)低的土(tu)壤(rang)腐蝕性強，反之腐蝕性弱，通常(chang)根據土(tu)壤(rang)電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)選取適宜的犧(xi)牲(sheng)陽極。無論采(cai)用(yong)哪種犧(xi)牲(sheng)陽極，都需(xu)要先(xian)測出管道所(suo)在(zai)位置的土(tu)壤(rang)平均(jun)電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)。土(tu)壤(rang)中(zhong)所(suo)含成分的比例不同(tong)(tong)，造(zao)成各個地方電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)也不同(tong)(tong)，即使同(tong)(tong)一地點不同(tong)(tong)埋深的電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)也不同(tong)(tong)，因此我(wo)們(men)常(chang)采(cai)用(yong)管道所(suo)在(zai)埋深處(chu)的電(dian)(dian)阻(zu)率(lv)的平均(jun)值(zhi)。
②犧牲陽極的(de)選用
犧牲(sheng)陽極(ji)(ji)主要有兩大類型，即鎂(mei)合(he)金(jin)陽極(ji)(ji)和鋅(xin)合(he)金(jin)陽極(ji)(ji)。
根據勘測出(chu)來的土壤(rang)電阻率(ρ)，可(ke)以選(xuan)(xuan)擇(ze)采(cai)用(yong)鋅陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)或鎂(mei)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)。一般ρ<5 Ω·m時(shi)，選(xuan)(xuan)用(yong)鋅陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)；5Ω·m≤p≤100Ω·113時(shi)，選(xuan)(xuan)用(yong)鎂(mei)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)；p>100Ω·m時(shi)，選(xuan)(xuan)用(yong)帶(dai)狀鎂(mei)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)。在土壤(rang)潮(chao)濕的情況(kuang)下，鋅陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)使用(yong)范圍可(ke)擴大到(dao)30Ω·m。
4.犧牲陽極的布置
①在布置(zhi)犧(xi)牲陽(yang)(yang)極(ji)時，注意陽(yang)(yang)極(ji)與管道之(zhi)間不應有金屬(shu)構筑物。
②犧牲(sheng)陽極(ji)須埋設在(zai)冰凍線以下。在(zai)地下水位低于3m的(de)干燥(zao)地帶，陽極(ji)應適當加深埋設。在(zai)河流下陽極(ji)應埋設在(zai)河床(chuang)的(de)安全部位，以防(fang)止(zhi)洪(hong)水沖刷(shua)和挖泥清淤時(shi)損壞。
③ 犧牲陽(yang)極埋(mai)(mai)設(she)(she)方(fang)(fang)式(shi)有(you)立式(shi)和臥式(shi)兩種。立式(shi)陽(yang)極采用鉆(zhan)孔法在(zai)(zai)(zai)埋(mai)(mai)設(she)(she)陽(yang)極處將陽(yang)極以垂直于管(guan)道的方(fang)(fang)向埋(mai)(mai)入地(di)下，這(zhe)種方(fang)(fang)式(shi)不需大(da)面積開(kai)(kai)(kai)挖，但保(bao)護效(xiao)果不如臥式(shi)陽(yang)極，適(shi)用于已建管(guan)道。臥式(shi)陽(yang)極采用開(kai)(kai)(kai)槽法施工，在(zai)(zai)(zai)管(guan)道敷設(she)(she)時與管(guan)道同溝放置，既節(jie)省單獨開(kai)(kai)(kai)挖的費(fei)用，又起到良好的保(bao)護效(xiao)果。陽(yang)極埋(mai)(mai)設(she)(she)位置在(zai)(zai)(zai)一般情況下距管(guan)道外壁(bi)3～5m，不宜(yi)(yi)小于0.3m，但由于考慮到(dao)同溝敷設的方便性．一(yi)般將間(jian)距控制(zhi)到(dao)0.3～0.5m，留出(chu)一(yi)定操作空間(jian)即(ji)可。埋深以陽(yang)極頂(ding)部距地面不小于1m為宜(yi)(yi)。成組布置(zhi)時，陽(yang)極間(jian)距以2～3m為宜(yi)(yi)。
④通常應(ying)在管段(duan)上(shang)相(xiang)鄰兩(liang)組犧(xi)牲陽極的(de)中(zhong)間(jian)部位設置測(ce)試樁，測(ce)試樁的(de)間(jian)距以不大于500m為官。
5.設計修正
當計算結束(shu)后，在管道(dao)上(shang)布置(zhi)犧(xi)牲(sheng)(sheng)陽極(ji)(ji)時，還要考慮到(dao)一些特殊的(de)情(qing)況，對(dui)總體設計進行(xing)調整。比如在定向鉆的(de)穿越出(chu)入(ru)土點，當采用(yong)的(de)犧(xi)牲(sheng)(sheng)陽極(ji)(ji)保護半徑不夠時，可在出(chu)入(ru)土點增加陽極(ji)(ji)的(de)數量或增大(da)陽極(ji)(ji)的(de)規格，使其能夠起到(dao)完全保護穿越管道(dao)的(de)作用(yong)。
