聯(lián)系電話：18678631900
隨著城鎮(zhèn)燃?xì)獾叵鹿芫W(wǎng)的迅速發(fā)展，地下燃?xì)夤芫W(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，且與消防管道、供水管道、供熱管道、供電線路等地下金屬構(gòu)筑物縱橫交錯(cuò)，甚至還有可能發(fā)生電連接，位于城市道路地下的燃?xì)夤芫W(wǎng)還要受到車輛行駛時(shí)造成的盈利沖擊腐蝕，鋼質(zhì)管道的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題也日益突出。為了延長(zhǎng)埋地鋼質(zhì)管道的使用壽命，確保城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)安全、可靠，通常采用陰極保護(hù)方法保護(hù)埋地鋼質(zhì)管道。
1 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)
1.1陰極保護(hù)類型的確定
陰極保護(hù)屬于電化學(xué)保護(hù)，是利用外部電流使金屬腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)分為強(qiáng)制電流陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)兩種。
強(qiáng)制電流陰極保護(hù)主要適用于郊區(qū)等地下管網(wǎng)單一地區(qū)的燃?xì)庵鞴艿阑虺擎?zhèn)燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)是輸出電流大而且可調(diào)，不受土壤電阻率限制，保護(hù)半徑較大;系統(tǒng)運(yùn)行壽命長(zhǎng)，保護(hù)效果好;保護(hù)系統(tǒng)輸出電流的變化可反映出管道涂層的性能改變。其缺點(diǎn)是需設(shè)專人維護(hù)管理，要求有外部電源長(zhǎng)期供電，易產(chǎn)生屏蔽和干擾，特別是地下金屬構(gòu)筑物較復(fù)雜的地方。
犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)主要適用于人口稠密地區(qū)和城鎮(zhèn)內(nèi)各種壓力級(jí)制燃?xì)夤艿?。其?yōu)點(diǎn)是不需外加電源，施工方便，不需進(jìn)行經(jīng)常性專門(mén)管理，不會(huì)生屏蔽，對(duì)其他構(gòu)筑物也不會(huì)產(chǎn)生干擾，保護(hù)電流分布均勻、利用率高。其缺點(diǎn)是輸出電流小，保護(hù)范圍有限;需定期更換，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流分的變化，也不能反映管道涂層的狀況。
根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和我們的實(shí)踐得知，城鎮(zhèn)燃埋地鋼質(zhì)管道宜采用犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)來(lái)減緩?fù)寥缹?duì)管道的電化學(xué)腐蝕。
1.2陰極保護(hù)電流的確定
要使埋設(shè)的燃?xì)夤艿赖玫匠浞值谋Ｗo(hù)，就要證有足夠的電流使管道不受到腐蝕。鋼質(zhì)管道廖的最小保護(hù)電流是陰極保護(hù)設(shè)計(jì)最重要的參數(shù)之一，其計(jì)算公式如下：
I=AIP(1)
式中I——管道所需最小保護(hù)電流，mA
A——管道總表面積，m2
IP——最小保護(hù)電流密度，mA/m2
最小保護(hù)電流密度Ip是根據(jù)管道的防腐層種類、好壞來(lái)確定的，新建瀝青玻璃布防腐管道所需的Ip約0.1mA/m2，新建三層PE管道所需的Ip約0.001mA/m2，舊管道的Ip取0.3mA/m2。
1.3犧牲陽(yáng)極的選取
?、偻寥离娮杪?/span>
土壤電阻率反映了土壤介質(zhì)的導(dǎo)電能力。一般電阻率低的土壤腐蝕性強(qiáng)，反之腐蝕性弱，通常根據(jù)土壤電阻率選取適宜的犧牲陽(yáng)極。無(wú)論采用哪種犧牲陽(yáng)極，都需要先測(cè)出管道所在位置的土壤平均電阻率。土壤中所含成分的比例不同，造成各個(gè)地方電阻率也不同，即使同一地點(diǎn)不同埋深的電阻率也不同，因此我們常采用管道所在埋深處的電阻率的平均值。
?、跔奚?yáng)極的選用
犧牲陽(yáng)極主要有兩大類型，即鎂合金陽(yáng)極和鋅合金陽(yáng)極。
根據(jù)勘測(cè)出來(lái)的土壤電阻率(ρ)，可以選擇采用鋅陽(yáng)極或鎂陽(yáng)極。一般ρ<5Ω·m時(shí)，選用鋅陽(yáng)極;5Ω·m≤p≤100Ω·113時(shí)，選用鎂陽(yáng)極;p>100Ω·m時(shí)，選用帶狀鎂陽(yáng)極。在土壤潮濕的情況下，鋅陽(yáng)極使用范圍可擴(kuò)大到30Ω·m。
1.4犧牲陽(yáng)極的布置
①在布置犧牲陽(yáng)極時(shí)，注意陽(yáng)極與管道之間不應(yīng)有金屬構(gòu)筑物。
?、跔奚?yáng)極必須埋設(shè)在冰凍線以下。在地下水位低于3m的干燥地帶，陽(yáng)極應(yīng)適當(dāng)加深埋設(shè)。在河流下陽(yáng)極應(yīng)埋設(shè)在河床的安全部位，以防止洪水沖刷和挖泥清淤時(shí)損壞。
③犧牲陽(yáng)極埋設(shè)方式有立式和臥式兩種。立式陽(yáng)極采用鉆孔法在埋設(shè)陽(yáng)極處將陽(yáng)極以垂直于管道的方向埋入地下，這種方式不需大面積開(kāi)挖，但保護(hù)效果不如臥式陽(yáng)極，適用于已建管道。臥式陽(yáng)極采用開(kāi)槽法施工，在管道敷設(shè)時(shí)與管道同溝放置，既節(jié)省單獨(dú)開(kāi)挖的費(fèi)用，又起到良好的保護(hù)效果。陽(yáng)極哩設(shè)位置在一般情況下距管道外壁3～5m，最小不宜小于0.3m，但由于考慮到同溝敷設(shè)的方便性.一般將間距控制到0.3～0.5m，留出一定操作空間即可。埋深以陽(yáng)極頂部距地面不小于1m為宜。成組布置時(shí)，陽(yáng)極間距以2～3m為宜。
④通常應(yīng)在管段上相鄰兩組犧牲陽(yáng)極的中間部位設(shè)置測(cè)試樁，測(cè)試樁的間距以不大于500m為官。
1.5設(shè)計(jì)修正
當(dāng)計(jì)算結(jié)束后，在管道上布置犧牲陽(yáng)極時(shí)，還要考慮到一些特殊的情況，對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。比如在定向鉆的穿越出入土點(diǎn)，當(dāng)采用的犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑不夠時(shí)，可在出入土點(diǎn)增加陽(yáng)極的數(shù)量或增大陽(yáng)極的規(guī)格，使其能夠起到完全保護(hù)穿越管道的作用。
2 設(shè)計(jì)的其他注意事項(xiàng)
2.1套管
管道穿越鐵路、公路采用套管時(shí)，無(wú)論是鋼套管還是混凝土套管都會(huì)存在屏蔽作用，使得外部的陰極保護(hù)電流流不到套管內(nèi)的輸送管上，成為陰極保護(hù)的盲區(qū)，一旦套管內(nèi)進(jìn)水，盲區(qū)內(nèi)的管道將得不到保護(hù)。
針對(duì)套管的屏蔽，通常采用帶狀鋅陽(yáng)極，螺旋式纏繞在管道上，每隔2m左右與管道焊接一次。每個(gè)套管處應(yīng)安裝測(cè)試樁，通過(guò)套管和管道上的測(cè)試導(dǎo)線在地面上可以很方便地測(cè)試。
2.2絕緣連接
為防止陰極保護(hù)電流流到與大地連接的非保護(hù)構(gòu)筑物上，應(yīng)對(duì)陰極保護(hù)管道系統(tǒng)進(jìn)行電絕緣。這樣可以防止電流流失，減輕電偶腐蝕，避免不必要的干擾，控制電流流向。
絕緣的設(shè)置應(yīng)考慮以下部位：a.干管與支管連接處;b.新舊管道連接處;c.裸管和覆蓋層管道連接處;d.電氣接地處;e.套管穿越處;f.跨越管道的支架與管道處;g.大型穿、跨越段兩端。同時(shí)要注意在絕緣接頭兩側(cè)應(yīng)設(shè)有預(yù)防雷擊和過(guò)電流的保護(hù)設(shè)施，以防止絕緣接頭被瞬間的電流擊穿。
2.3交流干擾
城鎮(zhèn)的強(qiáng)電線路對(duì)管道存在著交流干擾，其危害主要有兩方面，一是強(qiáng)電線路的交流電壓的長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)鋼質(zhì)管道產(chǎn)生交流腐蝕;二是強(qiáng)電線路發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間感應(yīng)電壓，可能擊穿管道中設(shè)置的絕緣裝置，并威脅到人身安全。解決交流干擾的方法有三種，一是保證管道分期施工全部結(jié)束后，一次性完成犧牲陽(yáng)極的施工，盡早進(jìn)行陽(yáng)極接地;二是加大管道和接地體的距離，至少應(yīng)達(dá)到3m;三是在管道和接地體間、絕緣裝置兩側(cè)分別串連接地電池，將瞬間感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)移到管道上，再通過(guò)管道的接地裝置將電流散掉，防止故障電流對(duì)管道的影響。
3 結(jié)語(yǔ)
在城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)管道所在位置的土壤平均電阻率和管道的壓力、管徑、長(zhǎng)度、防腐層等來(lái)計(jì)算陽(yáng)極的數(shù)量及分布，再綜合管道經(jīng)過(guò)的地區(qū)情況，如周圍其他構(gòu)筑物的情況、管道是否存在穿跨越、套管的設(shè)置情況等對(duì)陽(yáng)極分布進(jìn)行調(diào)整，最后考慮管道起、終點(diǎn)處絕緣裝置及接地電池的設(shè)置。
