城鎮地下燃氣鋼制管路陰極保護分析

陳婧

摘 要：文章以城鎮地下燃氣鋼制管路保護為對象，對其陰極保護開展探究。在綜合分析不同陰極保護方式應用優缺點的基礎上，指出城鎮燃氣鋼制管路適宜采用犧牲陽極陰極保護，并對犧牲陽極陰極保護的相關應用設計開展分析，以期能夠在城鎮燃氣管網保護中更為廣泛的應用起到一定幫助。

關鍵詞：城鎮；燃氣管路；鋼制管路；陰極保護

引言

伴隨城鎮化建設的不斷推進，城鎮地下燃氣管網不斷擴大的同時，鋼制燃氣管路的防腐蝕問題也變得日益重要。為進一步增加燃氣鋼制管路使用周期，為城鎮居民提供更加持久、穩定的生活燃氣供給，探尋適用于地下鋼制管路保護的技術方法具有積極地現實意義。

1 陰極保護選擇

陰極保護本質上屬于電化學保護，是指借助外部電流實現金屬腐蝕電位的轉變而減緩金屬被腐蝕效率，延長使用周期的一種技術。通常針對地下鋼制管路的陰極保護可以分為強制電流陰極保護與犧牲陽極陰極保護。

前者（強制電流陰極保護）廣泛應用于城市郊區等燃氣管網結構相對單一地區主燃氣管道及城鎮燃氣環網中，具備輸出電流強、可控性高、防護范圍廣、無視土壤電阻率制約、電流變化可反饋管道涂層性能改變等諸多優點，同時也具備需設長期外部電源與維護專人，易受到干擾與屏蔽等不足。

后者（犧牲陽極陰極保護）多用于城鎮等人口聚集地區內各壓力級制燃氣管路。具備施工便捷、無需外設電源、維護管路簡單、利用率高、抗干擾屏蔽性能優等有點，同時也具備輸出電流小、無法實時監測電流變化、防護范圍小等不足。

對比兩種工藝優缺點，結合以往城鎮燃氣管路施工運行經驗，犧牲陽極陰極保護更加適用于城鎮地下燃氣鋼制管道的電化學腐蝕防護。

2 陰極保護設計

2.1 保護電流確定

若想實現對城鎮地下燃氣管路的有效保護，必須確保為其提供充足的防護電流以避免土壤對其的電化學腐蝕。下式（1）所示即為鋼制管路陰極保護所需最小保護電流計算公式：

I=AIP （1）

式中：I代表管道被保護所需最小電流值，mA；A代表管道表面積總值，m2；IP代表保護電流最小密度mA/m2。

上式中IP需依據燃氣管道防腐層類別加以確定，通常新建三層PE管道IP取值0.001mA/m2；新建瀝青玻璃布管道IP取值0.1mA/m2；傳統舊燃氣管道IP取值0.3mA/m2。

2.2 犧牲陽極的選擇

（1）土壤電阻率

土壤電阻率是對土壤導電性能的反映，通常來說，電阻率越低的土壤其腐蝕性能越強。在犧牲陽極陰極保護中需要結合所在區域土壤電阻率選擇合適的犧牲陽極。鑒于土壤中成分的改變會對其電阻率造成顯著影響，往往同一地點不同埋深土壤電阻率也會發生變化，因此必須選取管道所埋深度土壤對其電阻率均值進行測定，作為犧牲陽極選擇參照標準。

（2）犧牲陽極的選用

常用的犧牲陽極類型主要有兩種，一是鎂合金陽極，二是鋅合金陽極。在具體的選擇上需要依照施工區域土壤電阻率（ρ）進行選取，當ρ小于每米5歐姆時，適宜選擇鋅陽極；當ρ介于每米5歐姆～100歐姆時，適宜選擇鎂陽極，當ρ大于每米100歐姆時，適宜選擇帶狀鎂陽極。此外，當使用環境土壤相對潮濕時，鋅陽極應用范圍可拓展至每米30歐姆。

（3）犧牲陽極的布設

a.犧牲陽極布設時，必須確保陽極通燃氣管道之間無金屬構筑物。

b.犧牲陽極埋深必須超過當地冰凍線。在作業區域屬于地下水位小于三米的干燥地帶，則應適度增加陽極埋深。河流下布設陽極必須布設于河床安全區域，以避免洪水或清淤對其造成損壞。

c.犧牲陽極的埋設應根據具體情況進行選擇，針對已建燃氣管道適宜選用立式埋設方式；新建燃氣管道適宜選用臥式埋設方式，進行管道布設時一同進行放置，能夠在充分確保保護功效的同時節約單獨開挖的額外費用。一般而言，陽極埋設在管道外側3m～6m范圍內，最小不得小于0.5m。埋設深度應以陽極上部同地面1m以上適宜。此外，陽極進行成組布設時，陽極彼此間間隔應3m為宜。

d.燃氣管道相鄰陽極之間應布設測試樁，布設薦舉以不超過500m適宜。

2.3 設計修正

對陽極布設完成相關計算后，對管道犧牲陽極進行布設時應立足整體設計，對一些特殊狀況進行綜合考量。譬如在定向鉆穿越出入土點，所選用犧牲陽極保護范圍不足時，可通過增加出入點陽極或提升陽極規格的方式，提升陽極保護范圍以保證管道穿越的安全性。

3 結束語

城鎮燃氣管道作為保障居民日常生活有序進行的必要基礎設施，確保其應用的持久、有效意義重大。在具體應用中結合工程實際，選擇適宜的陰極保護形式并結合土壤電阻率與管道使用性能需求等，對管道陽極分布有效調節，從而真正實現整體管道陰極保護功效的充分達成，從而真正為城鎮燃氣供給的安全、有效提供有力保障。

參考文獻

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