本站原创关键词：钢管腐蚀 阴极保护 牺牲阳极法
一、阴极保护技术在保护城市埋地燃气管线方面的作用
随着城镇燃气地下管网的迅速发展，钢质管道的腐蚀与防护问题也日益突出。为了延长埋地钢质管道的使用寿命，确保燃气安全生产、输送和使用，促进科技发展，保护人民的生命和财产安全，我国GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》和C 95-2003 《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》标准明确规定：（1）所有新建钢质管道必须必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统，管道运行期间阴极保护不应间断；（2）已建带有防腐层的管道应逐步追加阴极保护。钢质埋地燃气管道的腐蚀原因可分为电化学腐蚀﹑土壤杂散电流的腐蚀﹑化学腐蚀﹑土壤细菌作用的腐蚀. 这四种腐蚀成因往往是同时作用于管道上, 而其中危害最大的是电化学腐蚀, 因腐蚀的不均匀性, 是造成管道的腐蚀穿孔泄漏的元凶。目前广泛采用的绝缘层防腐法是通过将管道与作为电解质的土壤隔开, 并增大管道与土壤间的电阻减小腐蚀电流而达到防腐目的, 但因绝缘层防腐法自身技术缺陷及工艺水平、 材料性能的局限性, 单一的方法不能根本性地消除管道的电化学腐蚀; 阴极保护法是根据电化学腐蚀原理, 使埋地钢管全部成为阴极区而不被腐蚀的, 是埋地钢管重要的防腐方法, 且应与绝缘层防腐法同时使用, 一旦绝缘层被破坏, 阴极保护法也很难奏效. 实践证明, 城市燃气管线外防腐采用涂覆绝缘防腐层加阴极保护的所谓“双保护技术”是行之有效的, 管线安全性得到了更可靠的保证, 管线使用寿命较只涂覆绝缘防腐层延长一倍以上, 事故明显减少, 经济效益得到很大提高。
二、目前我国城市燃气管道腐蚀现状
目前我国城市在役燃气管道普遍采用的防腐涂层主要为沥青玻璃布涂层、 煤焦油瓷漆涂层、环氧煤沥青涂层、低密度聚乙烯涂层、熔结环氧粉末涂层、三层PE结构防腐层等。事实上所有的涂层，无论质量如何都有缺陷，也可以说有针孔，它们是在加工厂进行涂覆管的施工、运输和安装的过程中形成的。涂层的小孔也可以由于涂层剥落、土壤的压力、地下管道的运动或使用过程中形成。即使涂层可以有效地保护管道的大部分表面，但在小孔和剥落区域中的高腐蚀率可以导致管道的泄露和破裂。阴极保护管道上涂层的主要作用是减少在管道上暴露的金属的表面面积，从而减少阴极保护金属电流的需求。仅仅采用涂层进行保护的管道， 运行3～5管道涂层就有可能发生破损，且使管道表面遭受到一定程度的土壤腐蚀和杂散电流的腐蚀，存在管道穿孔的危险。通常造成管道腐蚀以及管道穿孔原因如下：
(1)涂层的施工质量问题：管道运行几年后涂层出现凹凸不平，甚至上下两层皮，说明粘接力不合格，涂层施工不符合规范；
(2)缺乏专业性的施工队伍，管道在施工中遭到损伤 ：由于在施工中会不同程度地造成防腐层的划伤及补口的不严密， 随使用时间的延长而产生的老化及涂敷层本身的漏水等因素；
(3)局部地区土壤腐蚀严重 ： 管道所处地区地下水位较高， 土壤含盐量高， 有机物含量高， 土壤透气性差等因素使该土壤腐蚀性较强， 因而出现外防腐层的严重损坏，发生管道穿孔等现象， 容易引起安全事故， 同时使今后的运行存在隐患。
三、阴极保护的方法
阴极保护就是对其被保护的金属施加一定的阴极电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效的抑制。根据其提供阴极电流的方式不同，可分为牺牲阳极法和外加电流法两种。前者是将一种电位更负的金属或合金与被保护金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断消耗溶解，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。常用的牺牲阳极品种有镁基、锌基和铝基合金3类。后者是将外部交流电转变成低压直流电，通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物，从而使腐蚀得到抑制。强制电流法阴极保护系统由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成。常用的辅助阳极有高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极、柔性阳极、金属氧化物阳极等。四、阴极保护方法的选择
阴极保护方式有牺牲阳极保护法和外加电流保护法两种形式。 这两种保护方式的选择需要考虑到被保护的管道的涂层状况、管道沿线土壤的腐蚀性、是否对相邻地下管道或金属构筑物构成破坏、阴极保护的经济性等因素。由于城市地下管道纵横交错，如果采用外加电流保护法，由于保护电流较大,所形成的电流回路会加速对未采用阴极保护的相邻管道造成电化学腐蚀。另外，城市燃气管网的建设是分期分批进行的，每次建设的距离十分有限，对每段都单建一个保护站也是十分不经济的。 而牺牲阳极保护法对临近管道影响较小，对短距离的管线来说非常经济!施工非常方便。因此!根据城市燃气管网的建设特点并考虑到尽量减少对其他管道的影响，宜采用牺牲阳极法对其实施阴极保护。距城区较远的长距离外环燃气管道，在不影响其它周围金属构筑物的前提下，采用外加电流保护方式是可行的，也经济实用。五、阴极保护法的控制要点
为了有效防止埋地钢管的电化学腐蚀，充分发挥牺牲阳极法阴极保护的作用，提高保护的有效性，必须正确把握牺牲阳极法阴极保护的设计施工和使用管理等各个环节。1 设计环节
设计上的控制主要是在选择合适的电流密度，测试施工区域的土壤特性后进行阳极种类的选择，工艺计算（阳极接地电阻输出电流阳极数量工作寿命）和安装方式的确定。
（1）阳极种类的选择
通常的做法是根据环境土壤的电阻率大小选择牺牲阳极的种类，再根据保护电流的大小选取阳极规格城镇燃气管网中，一般而言，普通土壤环境下多使用棒形镁或锌阳极，高电阻率土壤环境下可使用带状镁阳极。
（2）工艺计算
通过工艺计算可以求得需保护管道阳极接地电阻，阳极的输出电流，所需阳极的数量及阳极工作寿命，为阳极的安装施工及后期管理提供理论依据需要注意的是在接地电阻计算时，应考虑有无填料及安装方式；在阳极输出电源计算时，必须正确计算出阳极总电阻；阳极数量的计算应注意要选取合适的备用系数
（3）阳极安装方式的选择
为确保阳极在土壤中的性能稳定，需考虑在阳极四周辅以化学填料包，它能改善阳极的工作环境，降低接地电阻，增加阳极电流输出，减小不必要的阳极极化及维持阳极地床长期湿润；填料包应在各个方面均保持5-10cm为宜；化学填料包应选用电阻率低，渗透性保湿性好，不易流失的材料配方阳极分布可采用单支式或集中式，其埋设可采用立式水平式，埋设方向有轴向式和径向式，选用何种方式应根据管道长度土壤特性 空间位置等全面考虑另外，为了确保阴极保护效果，阳极应埋在距管壁3-5米处，最小不宜小于0.3米；埋设深度应以阳极顶部距地面不小于1m为宜。在冻土层以下，一般与钢管底同深成组埋设时，以2-3摘自：论文范文www.808so.com
米间距为宜，牺牲阳极在管道长度方向上以200-300米一组为最好。
2施工环节