陰極保護技術(shù)在城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)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(jù)電化學規(guī)律，反應(yīng)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(yōu)先溶解釋放出的電子，使金屬構(gòu)建物成為陰極而實現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)，抵消結(jié)構(gòu)上的腐蝕電流，并從匯流點返回電源設(shè)備。由于電流被強制流向被保護結(jié)構(gòu)，又稱為強制電流陰極保護。外加電流陰極保護可應(yīng)用于保護高，土壤電阻率中的大型結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍廣。其維護費用高，并有對其他管線產(chǎn)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(wǎng)中并不 適用。

2 城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)問題現(xiàn)狀

2.1 管網(wǎng)涂層質(zhì)量漏洞

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

2.2 管網(wǎng)連接情況不佳

管網(wǎng)連接情況不佳主要是由于工作人員技術(shù)水平欠缺造成的，是影響城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)使用效果的重要因素。工作人員技術(shù)水平不過關(guān)將直接影響燃氣管網(wǎng)連接的效果，增加了燃氣管網(wǎng)使用過程中泄漏的風險。如果燃氣管網(wǎng)通氣前沒能及時發(fā)現(xiàn)隱患，投入使用后很可能發(fā)生燃氣泄漏事故，不僅污染周邊環(huán)境還會威脅到生產(chǎn)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(zhèn)燃氣管網(wǎng)的影響也是巨大的，有些地形特殊的位置在設(shè)置好燃氣管網(wǎng)后會隨著地勢的變動、土壤鹽性變化、酸性變化等出現(xiàn)各種各樣的情況。這些情況對燃氣管網(wǎng)的影響是負面的，降低了城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的使用壽命，成為工作人員日常巡查中的重點，一旦出現(xiàn)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(nèi)容。

3 陰極保護技術(shù)在城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)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(zhì)含量，能夠形成電解質(zhì)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(jù)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(shù)。

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(shù)的時候外防腐層的情況會產(chǎn)生極大的影響。

3.5 電的屏蔽

外層結(jié)構(gòu)很容易吸收經(jīng)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(nèi)層結(jié)構(gòu)之中，進而在外層結(jié)構(gòu)間就將一種電的屏蔽形成。基于此，應(yīng)在屏蔽區(qū)域中將陰極保護的陽極安裝在屏蔽區(qū)域中，從而使保護電流能夠順利到達內(nèi)層結(jié)構(gòu)中。

3.6 雜散電流的影響

很多直流電力系統(tǒng)在土壤中都會產(chǎn)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(xiàn)象的發(fā)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(fā)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?shù)叵鹿艿罌]有雜散電流的時候，腐蝕電池具有很小的兩級電位差 ；當?shù)叵鹿艿离s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(shè)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(shù)在城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)中的運用為燃氣管網(wǎng)解決了很多技術(shù)性問題，提高了燃氣管網(wǎng)的抗腐蝕性能，為燃氣管網(wǎng)的質(zhì)量提供了更好的保障，延長了城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)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(shù)的運用在城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中都發(fā)揮著重要的作用。