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陰極保護(hù)在廣州埋地燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用
摘 要：介紹了犧牲陽(yáng)極法在廣州市的應(yīng)用情況。
1 前言
在現(xiàn)代化城市中，城市燃?xì)夂碗娏Α⒆詠硭粯�，是不可缺少的基本能源供�?yīng)。它對(duì)改善城市環(huán)境、方便生活、繁榮經(jīng)濟(jì)等諸多方面起著重要的作用。燃?xì)夤芫W(wǎng)一旦漏氣，就可能導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)、中毒等惡性事故。因此，"不漏氣"是對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)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(fā)生漏氣。因此，埋地鋼管的防腐是城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)施工中的一個(gè)重要部分。
廣州市油制氣工程，自1987年建設(shè)以來至今己有十幾年。鋼管一般埋地在十年左右，進(jìn)入事故多發(fā)期。目前，由防腐層的破損和老化引發(fā)的泄漏事故隱患日益增加，幾千公里的市內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)的防腐，是廣州市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)行工作中急需解決的技術(shù)問題。
從施工的第一條埋地煤氣鋼管至今，廣州市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)工程中應(yīng)用過的防腐涂層有：石油瀝青玻璃布，厚漿型環(huán)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(hù)措施。
2 城市埋地煤氣管道的陰極保護(hù)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(xiàn)陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，并在陽(yáng)極區(qū)發(fā)生局部腐蝕。陰極保護(hù)就是利用外加手段迫使電解質(zhì)中被保護(hù)金屬表面都成為陰極，以達(dá)到抑制腐蝕的目的。使用陰極保護(hù)時(shí)，被保護(hù)的金屬管道應(yīng)有良好的防腐絕緣層，以降低陰極保護(hù)的費(fèi)用。陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)保護(hù)電流的供給方式，可分為犧牲陽(yáng)極法和強(qiáng)制電流法兩種保護(hù)方法。采用犧牲陽(yáng)極法的主要優(yōu)點(diǎn)有：無需外部電源、對(duì)外界干擾少、安裝維護(hù)費(fèi)用低、無需征地或占用其他建構(gòu)筑物、保護(hù)電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內(nèi)的埋地鋼管腐蝕。而我公司輸配管網(wǎng)絕大部分均埋設(shè)在市區(qū)范圍，因此我公司予以推薦。另方面，強(qiáng)制電流法則有：保護(hù)范圍大、適合范圍廣、激勵(lì)電勢(shì)及輸出電流高、綜合費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，故適合用于長(zhǎng)輸管線或市郊管線的防腐。如應(yīng)用于市區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，則由于其會(huì)產(chǎn)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(shí)施時(shí)會(huì)帶來較大的困難。因此，城市埋地煤氣管道防腐的陰極保護(hù)宜用犧牲陽(yáng)極法。當(dāng)條件許可時(shí)，也可采用強(qiáng)制流保護(hù)法。目前，在我公司城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中，已全面采用犧牲陽(yáng)極法來進(jìn)行管道防腐。
3 廣州埋地燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)的設(shè)計(jì)與施工
3.1 犧牲陽(yáng)極選用及布點(diǎn)的技術(shù)要求
（1）電防護(hù)法在選用時(shí)應(yīng)符合以下要求
a）鋅陽(yáng)極不得使用在土壤電阻率＞20O·m的場(chǎng)合；
b）鎂陽(yáng)極不宜使用在土壤電阻車＞100Ω·m的場(chǎng)合；
c）外加電流陰極保護(hù)法在選用時(shí)不受土壤電阻率的限制。
（2）采用犧牲陽(yáng)極法時(shí)，選用陽(yáng)極的保護(hù)效果應(yīng)符合以下要求：
a）對(duì)地電位應(yīng)達(dá)到-0.85V或更負(fù)；
b）通電時(shí)，陰極電位較自然電位向負(fù)方向變化值應(yīng)大于300mV；
c）當(dāng)土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5％時(shí)，通電后，對(duì)地電位應(yīng)達(dá)到-0.95V或更負(fù)。
（3）在犧牲陽(yáng)極法中的鎂陽(yáng)極選用時(shí)，必需按照表1來進(jìn)行選取。
（4）犧牲陽(yáng)極在埋設(shè)時(shí)，與保護(hù)的燃?xì)夤艿赖木嚯x不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋設(shè)深度不宜小于1m，且直埋設(shè)在潮濕的土壤中。埋設(shè)形式可采用立式或臥式。在陽(yáng)極與保護(hù)管道之間，嚴(yán)禁設(shè)置其他金屬構(gòu)筑物。
（5）犧牲陽(yáng)極檢測(cè)樁、檢測(cè)頭在設(shè)置時(shí)應(yīng)符合下列要求：
a）檢測(cè)樁、檢測(cè)頭宜設(shè)置在燃?xì)庵鞲晒苎鼐�；
b）宜每5組犧牲陽(yáng)極或至少1Km設(shè)置1個(gè)檢測(cè)樁；
c）檢測(cè)樁應(yīng)設(shè)置在犧牲陽(yáng)極附近，且宜安裝在管道沿線中土壤腐蝕性強(qiáng)、濕度大、地下水位高或管道絕緣防腐層薄弱的地點(diǎn)；
d）宜每在每個(gè)檢測(cè)樁附近設(shè)置1個(gè)檢測(cè)頭。
（6）設(shè)置檢查樁和檢測(cè)頭的目的：檢測(cè)樁是為了監(jiān)測(cè)犧牲陽(yáng)極裝置的保護(hù)電位。檢測(cè)頭是為了檢測(cè)、掌握陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后管道被保護(hù)狀態(tài)而設(shè)置。
3.2犧牲陽(yáng)極的施工要求
a）陽(yáng)極的埋設(shè)：按比例配制、調(diào)勻好填料，裝入φ300×1000的棉或麻布袋中，將經(jīng)過用鐵砂紙打光及表面清潔處理的陽(yáng)極及時(shí)插人填料中心位置，并壓實(shí)；包外用鐵線纏繞綁實(shí)平臥或豎直埋設(shè)在管道側(cè)邊的2-3M處，埋深應(yīng)與管道埋深相同，并要在冰凍線以下，用細(xì)原土摻鹽分層澆水濕潤(rùn)后回填混凝土。
b）所有的電纜與陽(yáng)極、銅鼻子、管道、加強(qiáng)板的連接采用錫焊（分線盒內(nèi)的連接除外），焊接前都要?jiǎng)內(nèi)シ栏^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(hù)套管松緩自然埋設(shè)，埋深與管道埋深相同。
C）在防護(hù)罩內(nèi)的電纜要有個(gè)0.8M的冗余長(zhǎng)度（電纜冗余部分不加PVC保護(hù)套管），以便將分線盒提出地面檢測(cè)參數(shù)；分線盒的兩個(gè)出人線孔用浸過瀝青的麻絲填實(shí)，再用瀝青填平做防水處理。
d）連接管道的電纜顏色應(yīng)與其它電纜顏色區(qū)分開，以便辯認(rèn)檢測(cè)。
e）分線盒在施工安裝、檢測(cè)完畢后，分線盒蓋子須擰緊防水。
f）陽(yáng)極的埋設(shè)點(diǎn)必須做永久性標(biāo)志，并填入"投產(chǎn)保護(hù)參數(shù)測(cè)量表"中，永久性標(biāo)志可以包括周圍建筑物。
3.3設(shè)計(jì)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(zhǎng)5.2km，管道呈南一北走向，管徑均為D325×6mm。第一步在設(shè)計(jì)好煤氣管道的基礎(chǔ)上布置犧牲陽(yáng)極時(shí)，先確定頭和尾兩個(gè)犧牲陽(yáng)極，一般頭、尾兩個(gè)犧牲陽(yáng)極定在距離煤氣管道的起點(diǎn)、終點(diǎn)100—150m左右，第二步再根據(jù)表1中的管徑大小的規(guī)定距離以及選用鎂陽(yáng)極規(guī)格來分別設(shè)置犧牲陽(yáng)極。根據(jù)表1，管徑是D325×6mm的煤氣管道，選用雙塊11Kg鎂陽(yáng)極時(shí)，它對(duì)管道的保護(hù)長(zhǎng)度是272.1m，由此計(jì)算所得舊廣從公路煤氣管道共需要設(shè)置15組雙塊11Kg鎂陽(yáng)極，4組帶檢測(cè)樁犧牲陽(yáng)極2—11Kg及4組檢測(cè)頭。我公司定為檢測(cè)樁設(shè)置在犧牲陽(yáng)極同一位置上（即是與其中一組犧牲陽(yáng)極串聯(lián)），稱為帶檢測(cè)樁犧牲陽(yáng)極；而檢測(cè)頭一般設(shè)在兩組犧牲陽(yáng)極之間。廣從公路犧牲陽(yáng)極布點(diǎn)示意圖見圖1。
4 結(jié)束語(yǔ)
目前，人們已認(rèn)識(shí)到了管道外防腐絕緣層與陰極保護(hù)的聯(lián)合使用是最經(jīng)濟(jì)、最合理的防蝕措施。這是因?yàn)榉栏瘜釉谏a(chǎn)、運(yùn)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(huán)境、介質(zhì)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(huì)逐步吸水老化。要維持有效的防腐，就必需同時(shí)采取陰極保護(hù)，即聯(lián)合保
護(hù)。陰極保護(hù)對(duì)腐蝕反應(yīng)進(jìn)行積極的干預(yù)，它采陰極極化的電化學(xué)手段，保證了被保護(hù)金屬體的電化學(xué)均勻性，抑制了腐蝕電池的產(chǎn)生。陰極保護(hù)不僅使用于新管的防護(hù)，也應(yīng)用于舊管線的改造和延壽。
作者：廣州市煤氣公司 陳玉華
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