浅议阴极保护在天然气管道设计中应用

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1、浅议阴极保护在天然气管道设计中应用　　摘要：天然气管线在施工及运行过程中防腐层产生破损在所难免，导致管材与土壤电位存在差异，产生电化学腐蚀，因此管网应采取防止电化学腐蚀的措施—阴极保护法。埋地防腐管线在确保防腐层质量良好、施工及运行中防止破损外，牺牲阳极的保护是必不可少的。关键词：燃气，阴极保护，牺牲阳极中图分类号：TU996文献标识码：A文章编号：一、前言天然气是一种公认的清洁高效优质的能源，城市燃气在工业和民用领域有广泛的应用前景。由于土壤对管道的腐蚀、管内输送介质的腐蚀、防腐层的缺陷和早期技术的限制，我国大部分城市燃气管线只采用了涂覆层而未采用阴极保护措施，使早期投入使用的燃气管线

2、频繁发生腐蚀穿孔泄漏事故，导致管线经常出现非计划维修或更换，严重影响燃气管网的安全运行，缩短了管线的使用寿命，造成了较大的经济损失。实践证明，城市燃气管线外防腐措施采用涂覆层加阴极保护的所谓“双保护技术”是有效的，管线安全性得到了更可靠的保证，管线使用寿命延长一倍以上，事故明显减少，经济效益得到很大提高。8二、阴极保护设计1、阴极保护类型的确定阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。埋地钢质管道阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种。强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道或城镇燃气环网。其优点是输出电流大

3、而且可调，不受土壤电阻率限制，保护半径较大；系统运行寿命长，保护效果好；保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变。其缺点是需设专人维护管理，要求有外部电源长期供电，易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方。牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。其优点是不需外加电源，施工方便，不需进行经常性专门管理，不会生屏蔽，对其他构筑物也不会产生干扰，保护电流分布均匀、利用率高。其缺点是输出电流小，保护范围有限；需定期更换，不能实时监测输出电流分的变化，也不能反映管道涂层的状况。根据以往的经验和我们的实践得知，城镇燃气埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来

4、减缓土壤对管道的电化学腐蚀。82、牺牲阳极的选取①土壤电阻率土壤电阻率反映了土壤介质的导电能力。一般电阻率低的土壤腐蚀性强，反之腐蚀性弱，通常根据土壤电阻率选取适宜的牺牲阳极。无论采用哪种牺牲阳极，都需要先测出管道所在位置的土壤平均电阻率。土壤中所含成分的比例不同，造成各个地方电阻率也不同，即使同一地点不同埋深的电阻率也不同，因此我们常采用管道所在埋深处的电阻率的平均值。②牺牲阳极的选用牺牲阳极主要有两大类型，即镁合金阳极和锌合金阳极。根据勘测出来的土壤电阻率(ρ)，可以选择采用锌阳极或镁阳极。一般ρ100Ω·m时，选用带状镁阳极。在土壤潮湿的情况下，锌阳极使用范围可扩大到30Ω·m。3

5、、牺牲阳极的布置①在布置牺牲阳极时，注意阳极与管道之间不应有金属构筑物。②牺牲阳极必须埋设在冰冻线以下。在地下水位低于3m的干燥地带，阳极应适当加深埋设。在河流下阳极应埋设在河床的安全部位，以防止洪水冲刷和挖泥清淤时损坏。③8牺牲阳极埋设方式有立式和卧式两种。立式阳极采用钻孔法在埋设阳极处将阳极以垂直于管道的方向埋入地下，这种方式不需大面积开挖，但保护效果不如卧式阳极，适用于已建管道。卧式阳极采用开槽法施工，在管道敷设时与管道同沟放置，既节省单独开挖的费用，又起到良好的保护效果。阳极哩设位置在一般情况下距管道外壁3～5m，最小不宜小于0.3m，但由于考虑到同沟敷设的方便性。一般将间距控制

6、到0.3～0.5m，留出一定操作空间即可。埋深以阳极顶部距地面不小于1m为宜。成组布置时，阳极间距以2～3m为宜。④通常应在管段上相邻两组牺牲阳极的中间部位设置测试桩，测试桩的间距以不大于500m为官。4、设计修正当计算结束后，在管道上布置牺牲阳极时，还要考虑到一些特殊的情况，对总体设计进行调整。比如在定向钻的穿越出入土点，当采用的牺牲阳极保护半径不够时，可在出入土点增加阳极的数量或增大阳极的规格，使其能够起到完全保护穿越管道的作用。5、牺牲阳极的施工要求①8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

7、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。②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。③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