德陽XX工業園輸氣管道陰極保護改造

潘寧（四川省機械研究設計院，四川　成都　610063）

德陽XX工業園輸氣管道陰極保護改造

潘寧（四川省機械研究設計院，四川成都610063）

目前我國很多在役的埋地鋼制舊管道的防腐措施只是施加了涂覆層，而未采用陰極保護。隨著自然環境土壤的腐蝕、管內輸送介質的腐蝕、防腐涂層老化以及人為因素，使長期投入使用的埋地鋼制管道發生穿孔、斷裂等泄漏事故［1-2］。

現階段實踐證明，在埋地鋼制管道外部涂覆防腐層并采用陰極保護的雙層保護體系是有效地，保證了管道的安全性，減少了事故，提高了經濟效益［3］。

德陽XX工業園內XX玻璃廠輸氣管道為φ219×6材質20#，長度1.6km，設計壓力0.4MPa，從園區天然氣門站向XX玻璃廠進行供氣。管道外涂層為熔結環氧粉末，于2006年建成投入運行。因同時期建成的管道大部分存在腐蝕嚴重的情況，為了確保管線的供氣，延長管線的使用壽命，我院對此管道進行了犧牲陽極保護技術改造設計。

1　測量及計算

1.1土壤電阻率

圖1　土壤電阻率四極法測量接線圖

此輸氣管道沿工業園區內部人行道敷設，穿越地區土壤介質成份變化不大，以管道埋深1.2～1.5m，用電阻儀采用四極法測量，接線圖見圖1。電極入土深度應小于a/20，從地表至深度為a的土壤電阻率為［4］：

ρ=2πaR

管線沿線共測量了4個點，測量值與季節系數乘積得到最大土壤電阻率，算術平均后得到管道所處自然環境的土壤電阻率計算值為76.43Ω.m。

1.2設計計算

根據管道實際情況可得出以下計算參數：

保護電流密度：10μA/m2；

填料包尺寸：D250×1100mm；

最大保護電位：-1.15V（相對Cu/CuSO4電極）；

最小保護電位：-0.85V（相對Cu/CuSO4電極）；

自然電位：-0.55V（相對Cu/CuSO4電極）；

本管線采用2支鎂合金犧牲陽極（Mg-Al-Zn-Mn，8Kg/支）對管道實施犧牲陽極陰極保護，通過計算［5］：

最終結果考慮實際系數后，得n=3，共需6支3組陽極。每支裝入單重40kg的填料包（石膏粉（CaSO4·2H2O）75%，工業硫酸鈉5%，膨潤土20%）。

2　改造

通過對工業園區XX玻璃廠輸氣管道的計算，得出需要3組（每組2支）犧牲陽極對該段管道進行陰極保護改造，用以減緩或阻止管道的腐蝕。改造方案和施工情況如下：

2.1為防止陰極保護電流漏失，必須實施陰極保護電絕緣，需在所保護管道兩端安裝絕緣接頭。2014年利用XX玻璃廠停工檢修期間，在園區天然氣門站閥門下游，XX玻璃廠進氣閥門上游，各安裝一只PN16 DN200絕緣接頭。

2.2為保護管道上的絕緣接頭免受雷電高壓電涌的破壞，每個絕緣接頭安裝了避雷器，數量與絕緣接頭數量一致。避雷器安裝在定制的防爆接線箱內，安裝前、后均作了檢測。

2.3每一個絕緣接頭匹配絕緣接頭測試樁用以對避雷器和絕緣接頭進行檢測。

2.4平均設置犧牲陽極3組，每組安裝2支MG-8鎂合金犧牲陽極預包裝袋。袋裝犧牲陽極采用立式埋地敷設，陽極體之間距離≥3m，埋深≥1m，與管道間距3～5m。

2.5每一組犧牲陽極需匹配電位測試樁以方便對管道進行電位檢測

2.6電纜與管道的焊接全部采用鋁熱焊，并在焊點采取必要的補傷和防腐。

3　改造效果

此輸氣管道陰極保護改造工程于2014年8月完工，8月25日、10月15日和2015年4月20日分別通過測試樁對管道進行了電位檢測。結果如下：

表1　測試樁所測電位值

圖2　連接管道的檢查片

通過表中數據可知，此管道電位處于保護電位之中，犧牲陽極陰極保護方式完全發揮作用，使管道處于保護當中，腐蝕得到有效控制。施工時在2號測試樁附近埋設了6片檢查片，3片通過測試電纜與鋼管連接在一起得到保護，另3片未連接管道裸埋。一年后2015年9月10日挖出檢查片，清洗表面后可以清晰看出檢查片的區別。

從檢查片的外觀可清晰看出，連接到管道的檢查片腐蝕輕微，而未連接到管道的檢查片腐蝕嚴重。由此可知犧牲陽極陰極保護方式對管道的保護效果明顯，可以減緩鋼制管道的腐蝕，對于經濟效益、社會效益有著積極的作用。

圖3　未連接管道檢查片

4　結語

通常埋地管線在服役一段年限后，防腐層逐漸趨于老化，使鋼制管道腐蝕速率加快。為達到延長使用壽命效果最經濟可靠的方式就是對管道進行陰極保護。德陽XX工業園區輸氣管道在改造中既做到了與其他管道的電絕緣，又采取犧牲陽極的方式減少對周圍管道的影響，最終達到設計保護電流，使管道得到保護。驗收結果表明，此管道的改造是成功的，為舊管道陰極保護改造提供了可靠的例證。

［1］胡士信.陰極保護手冊［M］.北京：化學工業出版社，1999.

［2］吳萌順，曹備.陰極保護與陽極保護［M］.北京：中國石化出版社，2007.

［3］愈蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護［M］.北京：石油工業出版社，1998，33-34.

［4］GB/T21246-2007.埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法［M］.北京：中國標準出版社，2007.

［5］GB/T21448-2008.埋地鋼制管道陰極保護技術規范［M］.北京：中國標準出版社，2008.

Cathodic protection technical transformation for gas pipelines in Deyang XX industrial Park

Pan Ning（Sichuan Provincial Machinery Research&Design Institute，Chengdu Sichuan，610063）

通過設計計算結果，對德陽XX工業園輸氣管道采取犧牲陽極方式進行防腐改造。完工后一年時間的管道電位值數據和檢查片對比結果表明，改造是成功的，此改造用實踐探索出一條對老舊管道進行陰極保護防腐的道路。

舊管道；腐蝕；犧牲陽極保護

According to the design and calculation results，sacrificial anode method was adopted for antiseptic treatment of pipelines in Deyang XX industrial park.Through the comparison of the pipeline potential value data and corrosion coupon before and after a year，the contrast results show that the renovation is successful.A new way of cathodic protection for old pipelines anticorrosion transformation was explored in practice.

Old pipe；Corrosion；Anodic sacrifice protection