安全管理论文之城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计.doc

城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计 ﻭ　 摘　要:阐述了适用于城镇燃气埋地钢质管道的阴极保护的类型,阴极保护电流的确定,牺牲阳极的选用，牺牲阳极的布置,设计修正及其他需要注意的问题　 关键词:埋地钢质管道;阴极保护；牺牲阳极;土壤电阻率ﻭ　 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,确保城镇燃气供应安全、可靠，通常采用阴极保护方法保护埋地钢质管道［1]ﻭ　 1　阴极保护设计ﻭﻭ　　1．1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[2～7］　　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ﻭ　　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,城镇燃埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来减缓土壤对管道的电化学腐蚀ﻭ 　1.2阴极保护电流的确定ﻭ　　要使埋设的燃气管道得到充分的保护，就要证有足够的电流使管道不受到腐蚀钢质管道廖的最小保护电流是阴极保护设计最重要的参数之一,其计算公式如下: 　Ｉ＝ＡＩP(1)ﻭ　 式中I——管道所需最小保护电流,ｍA　　A——管道总表面积,ｍ2 IP——最小保护电流密度,mA/ｍ2 最小保护电流密度Iｐ是根据管道的防腐层种类、好坏来确定的，新建沥青玻璃布防腐管道所需的Ip约０.1mＡ/ｍ2，新建三层PE管道所需的Ip约0.001mA/m2，旧管道的Ｉp取０．3mA/ｍ2ﻭ 1.３牺牲阳极的选取ﻭ 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·ｍﻭﻭ　 　　 　 　　ﻭ　　１.4牺牲阳极的布置ﻭ 　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 ③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　 1．5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ﻭ　 2　设计的其他注意事项ﻭ 2.1套管　　管道穿越铁路、公路采用套管时，无论是钢套管还是混凝土套管都会存在屏蔽作用，使得外部的阴极保护电流流不到套管内的输送管上,成为阴极保护的盲区，一旦套管内进水,盲区内的管道将得不到保护 针对套管的屏蔽,通常采用带状锌阳极，螺旋式缠绕在管道上，每隔2m左右与管道焊接一次每个套管处应安装测试桩，通过套管和管道上的测试导线在地面上可以很方便地测试　　2．２绝缘连接ﻭ　　为防止阴极保护电流流到与大地连接的非保护构筑物上,应对阴极保护管道系统进行电绝缘这样可以防止电流流失,减轻电偶腐蚀，避免不必要的干扰，控制电流流向ﻭ　 绝缘的设置应考虑以下部位：a.干管与支管连接处;b.新旧管道连接处;c.裸管和覆盖层管道连接处;ｄ.电气接地处；e.套管穿越处；f．跨越管道的支架与管道处;g.大型穿、跨越段两端。

同时要注意在绝缘接头两侧应设有预防雷击和过电流的保护设施,以防止绝缘接头被瞬间的电流击穿 　２.3交流干扰 　城镇的强电线路对管道存在着交流干扰，其危害主要有两方面，一是强电线路的交流电压的长期存在会对钢质管道产生交流腐蚀;二是强电线路发生故障时,会产生瞬间感应电压，可能击穿管道中设置的绝缘装置，并威胁到人身安全解决交流干扰的方法有三种,一是保证管道分期施工全部结束后,一次性完成牺牲阳极的施工,尽早进行阳极接地;二是加大管道和接地体的距离,至少应达到3m;三是在管道和接地体间、绝缘装置两侧分别串连接地电池,将瞬间感应电压转移到管道上，再通过管道的接地装置将电流散掉,防止故障电流对管道的影响　 ３ 结语ﻭ 　在城镇燃气埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护的设计中，应根据管道所在位置的土壤平均电阻率和管道的压力、管径、长度、防腐层等来计算阳极的数量及分布，再综合管道经过的地区情况,如周围其他构筑物的情况、管道是否存在穿跨越、套管的设置情况等对阳极分布进行调整,最后考虑管道起、终点处绝缘装置及接地电池的设置ﻭ　 参考文献:ﻭ ［1］涂湘缃.实用防腐蚀工程施工手册[M]．北京:化学工业出版社，202X．　 [２](美)皮博迪AW(著)，吴建华，许立坤（译）.管线腐蚀控制(第2版）[Ｍ］.北京:化学工业出版社,20２X.ﻭ 　[３］肖平华.城市燃气管道防腐设计的探讨［J].煤气与热力，2０２X,21(3)：２3５—236．　　［4]王健,孟繁强,王芷芳．阴极保护设计中的几个问题[Ｊ].煤气与热力，1999，19（2）:23—25. ［５]王健,王芷芳．阴极保护装置使用问题的探讨[J]．煤气与热力，1９99，1９(3):26—2８．ﻭ ［6］李永威，周凌．埋地管道外防腐与阴极保护的探讨[J］．煤气与热力,２０2X，22(1)：70—72.ﻭ 　[7］赵霞，张承．天然气管道阴极保护的工程实施[J］.煤气与热力，202X，2２(3):２7６—２77. 　ﻭﻩﻩ ﻩ　 ﻭ 。