燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)失效問題的有效應(yīng)對(duì)措施及分析探討

尚本玉

摘 要：城鎮(zhèn)的燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的陰極保護(hù)系統(tǒng)常常會(huì)因?yàn)槌鞘械拈_發(fā)建設(shè)、人為破壞或自然腐蝕造成損傷，從而造成陽極組失效，使管道保護(hù)電位下降，帶來安全隱患。本文對(duì)現(xiàn)實(shí)中的情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，找出了一些可能造成陰極保護(hù)系統(tǒng)失效的原因，并提出了如何減緩腐蝕、解決陰極保護(hù)系統(tǒng)失效等問題的方案，希望能夠遏制保護(hù)電位下降的現(xiàn)象，使陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng);陰極保護(hù);失效問題;應(yīng)對(duì)措施

0 引言

燃?xì)?，是城市中不可缺少的能源供?yīng)。在我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的當(dāng)下，城市已經(jīng)建成了復(fù)雜龐大的管道網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)管網(wǎng)的安全可靠性都提出了嚴(yán)格的要求。城市里的管道大多配有陰極保護(hù)系統(tǒng)，目前造成輸配管網(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)失效最主要的原因就是管道腐蝕。腐蝕指的是在周圍介質(zhì)化學(xué)、電化學(xué)的作用下，金屬產(chǎn)生的一種破壞現(xiàn)象。而輸配管網(wǎng)長(zhǎng)期埋藏于地下，很容易就會(huì)在長(zhǎng)期使用的情況下受到腐蝕，進(jìn)而引起穿孔、斷裂等情況，造成漏氣，甚至引發(fā)爆炸和火災(zāi)等惡行事故。這樣不僅破壞了正常的供氣，也會(huì)給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大隱患。而要想提高防腐質(zhì)量，就需要加強(qiáng)陰極保護(hù)系統(tǒng)。

1 陰極保護(hù)系統(tǒng)存在缺陷的發(fā)現(xiàn)及原因

陰極保護(hù)效果的檢測(cè)方法有自然腐蝕電位和管道極化電位法。前者是先將已經(jīng)施加陰極保護(hù)的管道進(jìn)行完全的24h斷電，然后把硫酸銅參比電極放在管道上方的土壤上，將管道和硫酸銅參比電極連接到電壓表上并讀數(shù);后者是按照管道犧牲陽極保護(hù)法的測(cè)試要求，根據(jù)管道通斷電位的測(cè)試結(jié)果和自然電位測(cè)試數(shù)據(jù)來計(jì)算管道的極化電位。城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔艿年帢O保護(hù)系統(tǒng)能夠有效防止因?yàn)楦g而導(dǎo)致的破壞，從而避免燃?xì)庑孤┦鹿实陌l(fā)生，使管道的使用壽命增長(zhǎng)，保證輸氣系統(tǒng)的安全。而為了保證燃?xì)夤艿勒w的穩(wěn)定運(yùn)行，管理人員會(huì)定期對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)電位的跟蹤測(cè)量，并發(fā)現(xiàn)大多數(shù)位置的電位是正常的，不過也有少部分電位下降的幅度較大。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，引起反常現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是個(gè)別地段由于城市建設(shè)的開發(fā)和地形地貌的變化，尤其是在管道附近進(jìn)行的施工、挖掘和其他管道的建設(shè)，造成了相應(yīng)陽極組的失效，最終導(dǎo)致了陰極保護(hù)電位的大幅下降。下面對(duì)原因做出具體解釋。

1.1 管道在設(shè)計(jì)的不合理

管道通過的區(qū)域是管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，如果不清楚管道沿線勘察的結(jié)果，不明確管道路線的地區(qū)劃分，就會(huì)造成強(qiáng)度設(shè)計(jì)的系數(shù)不合理，計(jì)算出的管道壁厚就會(huì)偏低，不能滿足實(shí)際需要。例如，如果管道穿過河道時(shí)沒有考慮到河床受水流沖刷而埋深變小的情況，就會(huì)造成管道懸空情況的出現(xiàn)。而如果是管道的應(yīng)力分析、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性校核出現(xiàn)失誤，就會(huì)導(dǎo)致管道變形、彎曲甚至斷裂。

1.2 施工階段存在的漏洞

施工質(zhì)量的好壞不僅會(huì)影響到管道使用年限的長(zhǎng)短，還關(guān)系到管道自身的安全情況和可靠度。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除管道施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，比方說出現(xiàn)了鋼管暴露、接口滲水、與土壤接觸（直接或間接）等這些極易腐蝕管道的情況，就會(huì)極大縮短管道的使用壽命。管道施工中的漏洞主要有以下幾點(diǎn)：①焊接缺陷。目前管道的敷設(shè)還是要靠焊接技術(shù)完成，因此，焊接的質(zhì)量直接影響到了工程的質(zhì)量，焊接也就成了管道施工工作中最重要的一節(jié)。如果焊接存在問題，那么管道運(yùn)行的安全穩(wěn)定就無法得到保證;②防腐層補(bǔ)口和補(bǔ)傷的問題。上文中提到過，在進(jìn)行施工時(shí)，很容易因?yàn)楦鞣N原因例如是管道和土壤直接進(jìn)行接觸而導(dǎo)致鋼管防腐層的損壞。而使得管道腐蝕情況發(fā)生最主要的原因就是外防腐層的損壞。如果在施工、檢驗(yàn)和驗(yàn)收等環(huán)節(jié)忽視對(duì)防腐層的質(zhì)量控制，就會(huì)直接影響到管道質(zhì)量，埋下安全隱患;③管溝開挖和回填的質(zhì)量不良。如果進(jìn)行回填壓實(shí)前對(duì)管道開挖的深度沒有達(dá)到要求，沒有夯實(shí)基礎(chǔ)，尤其是采用機(jī)械壓實(shí)時(shí)，就會(huì)容易使管道發(fā)生彎曲、變形;回填土要求達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，石塊就會(huì)劃壞防腐層;回填的高度、夯實(shí)的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，管道埋得就會(huì)不夠深，管溝基礎(chǔ)也就不夠扎實(shí)，這會(huì)使得管道受力情況不均勻，局部應(yīng)力集中，為應(yīng)力腐蝕制造條件。

1.3 外力造成的破壞

外力分無意的和有意的。無意的傷害指施工過程，農(nóng)田、河床挖沙、違章建筑占?jí)汗艿罆r(shí)造成的破壞;有意傷害指不法分子非法進(jìn)行盜油盜氣時(shí)，進(jìn)行的諸如在管道上打孔、偷盜閥門、儀表、陰保樁等蓄意破壞管道設(shè)施、直接或間接破壞防腐層或管道時(shí)造成的損壞。

2 陰極保護(hù)系統(tǒng)失效的應(yīng)對(duì)措施

2.1 補(bǔ)增陰極保護(hù)設(shè)施

通過加裝可換性鎂帶陽極組的方式改變陽極和陰極的面積比，從而對(duì)管道進(jìn)行陰極保護(hù)，這樣做可以為管道提供長(zhǎng)距離的保護(hù)和穩(wěn)定的電流，不但能夠調(diào)節(jié)全線的陰極保護(hù)電位，鎂帶陽極組也能夠分批在不同時(shí)間投入，這就同時(shí)避免了傳統(tǒng)錠狀鎂陽極犧牲陽極保護(hù)法時(shí)“過保護(hù)”和“欠保護(hù)”的問題。通過對(duì)相關(guān)管道所需鎂的面積、保護(hù)電流的強(qiáng)弱和增補(bǔ)陽極樁的數(shù)量，就能夠算出陽極鎂的使用壽命。如，管道所需保護(hù)面積=π×管道外徑×管道長(zhǎng)度;保護(hù)電流大小=保護(hù)電流密度×保護(hù)面積×10^（-6）;鎂陽極的使用壽命=（鎂帶陽極長(zhǎng)度×鎂帶陽極利用系數(shù)×鎂帶陽極電容量+錠狀鎂陽極重量×鎂塊陽極利用系數(shù)×鎂塊陽極電容量）/（保護(hù)電流×8760）。

經(jīng)過對(duì)實(shí)施結(jié)果的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，原保護(hù)電位下降的趨勢(shì)被遏制住，并且明顯恢復(fù)到有效保護(hù)范圍內(nèi)。所以，采用增設(shè)陰極保護(hù)設(shè)施的方法，是一種在由于外來因素而導(dǎo)致管網(wǎng)陰極保護(hù)不充分情況發(fā)生時(shí)的行之有效的策略。

2.2 新埋設(shè)管道

在進(jìn)行新埋地低中壓管網(wǎng)建設(shè)時(shí)，盡量選擇耐腐蝕性好、壽命長(zhǎng)的PE材質(zhì)的管材;如果建設(shè)地段的車輛載荷較大，高壓和次高壓管網(wǎng)還需要增設(shè)鋼管，并使用防腐性能更好的3PE材料的防腐管道進(jìn)行陰極保護(hù)。在進(jìn)行防腐層的施工作業(yè)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)已經(jīng)建設(shè)好的防腐層的維修和保護(hù)，下管后還需要進(jìn)行完整性檢測(cè)，確保防腐層的安全完善。

2.3 在役埋地鋼管

雖然之前已經(jīng)有過將埋地鋼管全部更換為PE管，并且取得了非常好的使用效果，能做到長(zhǎng)期安全穩(wěn)定工作，但由于更換費(fèi)用過高、開挖困難等原因，難以做到大規(guī)模推廣。對(duì)檢測(cè)出來的明顯腐蝕點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)是一種較為被動(dòng)的解決方法。而埋地鋼質(zhì)管道不追加陰極保護(hù)，不僅違反了國(guó)家規(guī)定，也無法保障運(yùn)行安全，而且由于需要定期頻繁維護(hù)維修，不僅造成了大量人力物力的浪費(fèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)也很大，也帶來了較大的負(fù)面影響。國(guó)家在《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定，必須對(duì)已建的、帶有防腐層的管道進(jìn)行補(bǔ)加陰極的保護(hù)措施。

3 結(jié)論

管道的防腐層在長(zhǎng)期的使用過程中不可能保證不受損壞，也不可能將管道與環(huán)境、介質(zhì)隔離開;并且由于防腐層所使用的材質(zhì)大多都具有不同程度的吸水和透氣效果，因此埋地后，必然會(huì)逐步老化。這時(shí)，具有遏制腐蝕情況的陰極保護(hù)系統(tǒng)的作用就不言而喻了。在對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行管理時(shí)，需要遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，尤其是加強(qiáng)對(duì)燃?xì)夤艿栏浇氖┕ず吞厥獾囟蔚谋O(jiān)測(cè)，定期進(jìn)行保護(hù)電位的測(cè)量和記錄。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)需要及時(shí)分析原因并找出解決辦法，使保護(hù)電位回升到正常情況，保證管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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