陰極保護技術在城鎮燃氣管網中的運用探討

張明磊

秦皇島華潤燃氣有限公司 河北秦皇島 066000

1 陰極保護概述

從原理上講：水溶液和土壤中的金屬腐蝕就是有電壓控制，即由電解夜中金屬電位控制的一種電解過程。依據電化學規律，反應速度將隨著電壓而減小。腐蝕電池中，陽極腐蝕，陰極不腐蝕。用外部電源或犧牲陽極優先溶解釋放出的電子，使金屬構建物成為陰極而實現保護的方法成為陰極保護[1]。

1.1 犧牲陽極陰極保護

在同一電解質溶液中，不同的金屬具有不同的電極電位。活性強的金屬電位較低；活性弱的金屬電位較高。犧牲陽極陰極保護是將活性不同的兩種金屬連接后，處于同一電解質溶液中，活性強的金屬失去電子，成為陽極受到腐蝕，活性差的金屬得到電子成為陰極受到保護。由于在這一過程中，活性強的金屬即陽極被腐蝕而消耗，所以稱為犧牲陽極陰極保護。此種方式占地面積較小，占地開挖成本較低所以在城市管線中較為常見[2]。

1.2 外加電流陰極保護

利用外部電源，將電流通過陽極地床輸入到土壤中，電流在土壤中流動到被保護結構，抵消結構上的腐蝕電流，并從匯流點返回電源設備。由于電流被強制流向被保護結構，又稱為強制電流陰極保護。外加電流陰極保護可應用于保護高，土壤電阻率中的大型結構，應用范圍廣。其維護費用高，并有對其他管線產生雜散電流腐蝕干擾的可能性，對其周圍其他管線造成腐蝕。此種方式保護面積廣，使用年限長久，還可以配合犧牲陽極陰極保護，所以在長輸管線中較為常見，但在城市管網中并不 適用。

2 城鎮燃氣管網問題現狀

2.1 管網涂層質量漏洞

管網涂層質量漏洞是城鎮燃氣管網較為常見的問題，即使管網涂層質量良好，在運輸、安裝使用后都會不可避免的出現孔隙或者針孔，孔隙或者針孔的出現會對管網涂層質量造成嚴重的影響，成為城鎮燃氣管網的質量漏洞，影響著燃氣管網的安全使用。而在管網使用過程中，脫皮現象會隨著年限的增加而增加，這就加重了管網涂層質量漏洞，對相關檢查部門是一種挑戰[3]。

2.2 管網連接情況不佳

管網連接情況不佳主要是由于工作人員技術水平欠缺造成的，是影響城鎮燃氣管網使用效果的重要因素。工作人員技術水平不過關將直接影響燃氣管網連接的效果，增加了燃氣管網使用過程中泄漏的風險。如果燃氣管網通氣前沒能及時發現隱患，投入使用后很可能發生燃氣泄漏事故，不僅污染周邊環境還會威脅到生產安全，對燃氣能源也是一種浪費。

2.3 地理位置的隱患

地理位置的隱患對城鎮燃氣管網的影響也是巨大的，有些地形特殊的位置在設置好燃氣管網后會隨著地勢的變動、土壤鹽性變化、酸性變化等出現各種各樣的情況。這些情況對燃氣管網的影響是負面的，降低了城鎮燃氣管網的使用壽命，成為工作人員日常巡查中的重點，一旦出現大雨、大雪等天氣這些地方都會變成工作人員重點擔心的位置，增加了工作人員日常工作的內容。

3 陰極保護技術在城鎮燃氣管網中的運用

3.1 測試土壤中的離子

土壤中具有極為豐富的礦物質含量，能夠形成電解質溶液的原因是其中可溶鹽的含量和成分。而其中硫酸根離子和氯離子與土壤的腐蝕性呈正比，前兩者越大，后者就越強。

3.2 測定土壤 pH 值

土壤的酸堿性在很大程度上影響著土壤的腐蝕性。土壤的酸性和其腐蝕性呈正比，前者越強后者也就越強。

3.3 測量土壤的電阻率

土壤的電阻率受土壤顆粒的含鹽量、含水量以及大小的直接影響，一般情況下都可以反映出土壤的腐蝕性。目前，大多都是以土壤的電阻率為依據來分級土壤腐蝕性的，因此，在土壤腐蝕性的評定中，對土壤電阻率進行測量是其不可缺少的重要參數。

3.4 查被保護金屬的外防腐層

主要是因為在選擇保護參數的時候外防腐層的情況會產生極大的影響。

3.5 電的屏蔽

外層結構很容易吸收經過陰極保護電源的電流，這樣幾乎沒有電流可以順利到達內層結構之中，進而在外層結構間就將一種電的屏蔽形成。基于此，應在屏蔽區域中將陰極保護的陽極安裝在屏蔽區域中，從而使保護電流能夠順利到達內層結構中。

3.6 雜散電流的影響

很多直流電力系統在土壤中都會產生一定的雜散電流，比如電車和電氣化鐵路等，進而導致地下管道中電化學腐蝕現象的發生。在雜散電流流動的時候，會形成兩個腐蝕電池，其原因是外加電位差建立而成的，會致使附近的埋地金屬管道發生腐蝕的危險，同時相較于普通土壤，其有著更快的腐蝕速度以及更強的激烈性。當地下管道沒有雜散電流的時候，腐蝕電池具有很小的兩級電位差 ；當地下管道雜散電流存在的時候，其管地電位可以到達 8-9V，由此可知，雜散電流的影響十分大[4]。所以，非常有必要在對陰極保護進行設計時對雜散電流的影響予以充分考慮，同時積極采取行之有效的排流措施。

總之，陰極保護技術在城鎮燃氣管網中的運用為燃氣管網解決了很多技術性問題，提高了燃氣管網的抗腐蝕性能，為燃氣管網的質量提供了更好的保障，延長了城鎮燃氣管網的有效使用年限，緩解了工作人員排查故障的壓力。陰極保護技術的運用在城鎮燃氣管網的建設和發展中都發揮著重要的作用。