某城鎮埋地燃氣管道犧牲陽極失效問題的分析及應對措施

劉旭文 王彥民 孫 鑫 崔紀梅

（1. 中央制塑（天津）有限公司，天津 300192；2.天津大地燃氣技術設備有限公司，天津300402）

0 引言

近年來，燃氣需求量和管道的重要性不斷提高，對燃氣管道的安全性提出了新的要求。而社會基礎設施的大力興建也會使管道遭受交、直流干擾的風險日益增高。犧牲陽極的保護情況相關的信息缺乏系統的測試和研究，因此無法全面掌握燃氣管道犧牲陽極的服役狀況及保護效果，無法保證陰極保護系統的有效運行[1-3]。

某城鎮燃氣公司的在役運行37公里埋地燃氣管道服役時間已經達到10年及以上，屬于燃氣高壓管線，管道周圍環境緊鄰有軌電車及高壓電纜輸電，其外防腐層為環氧煤瀝青（氫凝防腐）、三層PE，在多條管道實施了鎂合金犧牲陽極陰極保護措施，共裝設了80多處犧牲陽極測試樁，經過了多年的運行，其犧牲陽極的服役數據有很多已經缺失。

為了掌握埋地燃氣管道犧牲陽極的服役狀況，根據GB/T 21246-2007 《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》的方法要求進行檢測[4]，本文通過對此燃氣管道犧牲陽極陰保系統服役參數的現場全面檢測，并對保護效果進行了評價，以便于提出合理的改進建議。

1 問題發現及原因分析

城鎮燃氣埋地管道的陰極保護系統，可有效防止埋地管道因腐蝕導致破壞而發生燃氣泄漏事故，延長管道使用年限，保證管網輸氣安全。為保證燃氣管道陰極保護系統的整體有效運行，我們對該管網陰極保護系統中的31處測試樁保護電位及其它參數進行了抽查檢測，結果發現多數犧牲陽極測試樁的保護電位欠保護，而且個別的下降幅度較大。

1.1 犧牲陽極系統檢測設備、儀器（如表1所示）

表1 現場檢測設備、儀器

1.2 犧牲陽極現場測試的參數

每個犧牲陽極測試樁現場測試的參數包括6項：管道自然電位，管道保護電位，鎂陽極開路電位，陽極輸出電流，陽極接地電阻，土壤電阻率。

1.3 檢測結果及發現的問題

在31處犧牲陽極測試樁檢測點中，由于年久失修，保護電位達標的只有3處；欠保護的有32處，占比較大；而且個別的下降幅度較大（如表2所示）。

表2 現場檢測犧牲陽極測試樁保護電位數據表

檢測過程中發現，由于老的測試樁仍建設在閥門井內，井內易潮濕甚至漏水，導致部分測試樁連接管道線與陽極線的銅片銹蝕嚴重，導致管道線與陽極線接觸不良容易發生虛接問題（如圖1所示）；另外，部分測試樁接線面板上犧牲陽極線與管道線未有效連接，管道未起到保護（如圖2所示）。從而導致大部分其它參數數據無法獲取，無法掌握犧牲陽極的服役狀況。

圖1 虛接問題

圖2 未有效連接

經過分析檢測數據及其它因素發現，引起以上現象發生的主要原因還有個別地段由于城市建設的開發和地形地貌的變化，尤其是在管道附近進行的施工、挖掘和其他管道的建設，造成了相應陽極組的失效，最終導致了陰極保護電位的大幅下降。

2 應對措施

2.1 犧牲陽極改進依據

由于部分老的測試樁仍建設在閥門井內，井內易潮濕甚至漏水，使得測試樁內接線柱及螺栓受潮甚至浸泡在地下水中導致其銹蝕嚴重，無法進行犧牲陽極服役參數的檢測及維護保養。針對部分測試樁接線面板的連接線及螺栓銹蝕嚴重，導致管道線與陽極線接觸不良容易發生虛接，燃氣管道未起到有效保護的問題。已經組織施工隊伍對犧牲陽極測試樁進行了整體的改進，將犧牲陽極測試樁移出了閥井，安裝在了地面上。避免了腐蝕和檢測的不方便，從而延長犧牲陽極的服役壽命。測試樁及棒狀犧牲陽極改進安裝的要求如下：

（1）測試樁應盡量設置于管線的側上方；

（2）棒狀犧牲陽埋設在燃氣管道的側下方，埋設深度不小于管道底標高，距離管道外壁3～5m，最小間距不得小于0.5m。兩支陽極間凈距不小于3m；

（3）在設置測試樁位置的管道近旁，埋設極化探頭，極化探頭應盡量接近管道埋設；

（4）陽極鋼芯或極化探頭引線與電纜之間的連接采用焊接或銅管鉗接方式，在連接處涂覆環氧涂料，加纏絕緣膠帶，再包覆熱收縮套，各層纏繞時搭接，必須保證連接牢固并且絕緣及防水性能良好；

（5）管道的連接電纜與管道采用鋁熱焊接連接。補口方式要求與管道防腐層的補口方式一致，要求焊接牢固并防腐補口可靠；

（6）陽極連接電纜通過測試樁內接線柱與管道的連接電纜連接，極化探頭連接電纜接至測試樁內接線柱，按需與管道的連接電纜連接。

2.2 棒狀鎂合金犧牲陽極及測試樁安裝示意圖

根據實際情況，我們本次對3處犧牲陽極及測試樁進行了整體的改進，具體安裝示意圖（如圖3所示）。

圖3 棒狀犧牲陽極電位電流測試樁安裝示意圖

3 改進后效果分析

根據實際情況，我們本次只對3處犧牲陽極及測試樁進行了整體的改進，具體安裝效果（如圖4所示）。

圖4 改進后的犧牲陽極測試樁

改造后，通過現場檢測數據（如表3所示）的分析，3個測試樁犧牲陽極的保護電位均在有效保護范圍內，可以有效的保護管道，而且其它各項指標數據也均達標。

表3 改進后犧牲陽極測試樁保護電位數據表

4 結語

（1）通過對31處犧牲陽極測試樁的服役參數進行現場檢測，初步掌握了該燃氣公司目前犧牲陽極陰保系統的服役狀況；

（2）在管道的日常維護管理中，應按照國家、行業相關規范要求，定期加強對犧牲陽極的服役參數進行測試，如果發現測試數據出現非常規的下降且幅度較大，應及時分析原因并及時采取相應的改進措施，從而延長犧牲陽極的服役壽命；

（3）通過對犧牲陽極測試樁進行了整改，將犧牲陽極測試樁移出了閥井安裝在了地面上。避免了測試樁及內部接線柱的腐蝕，并且方便了檢測，從而方便掌握全面的運行數據。