某城鎮(zhèn)埋地燃?xì)夤艿罓奚枠O失效問題的分析及應(yīng)對(duì)措施

劉旭文 王彥民 孫 鑫 崔紀(jì)梅

（1. 中央制塑（天津）有限公司，天津 300192；2.天津大地燃?xì)饧夹g(shù)設(shè)備有限公司，天津300402）

0 引言

近年來，燃?xì)庑枨罅亢凸艿赖闹匾圆粩嗵岣撸瑢?duì)燃?xì)夤艿赖陌踩蕴岢隽诵碌囊?。而社?huì)基礎(chǔ)設(shè)施的大力興建也會(huì)使管道遭受交、直流干擾的風(fēng)險(xiǎn)日益增高。犧牲陽極的保護(hù)情況相關(guān)的信息缺乏系統(tǒng)的測(cè)試和研究，因此無法全面掌握燃?xì)夤艿罓奚枠O的服役狀況及保護(hù)效果，無法保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行[1-3]。

某城鎮(zhèn)燃?xì)夤镜脑谝圻\(yùn)行37公里埋地燃?xì)夤艿婪蹠r(shí)間已經(jīng)達(dá)到10年及以上，屬于燃?xì)飧邏汗芫€，管道周圍環(huán)境緊鄰有軌電車及高壓電纜輸電，其外防腐層為環(huán)氧煤瀝青（氫凝防腐）、三層PE，在多條管道實(shí)施了鎂合金犧牲陽極陰極保護(hù)措施，共裝設(shè)了80多處犧牲陽極測(cè)試樁，經(jīng)過了多年的運(yùn)行，其犧牲陽極的服役數(shù)據(jù)有很多已經(jīng)缺失。

為了掌握埋地燃?xì)夤艿罓奚枠O的服役狀況，根據(jù)GB/T 21246-2007 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》的方法要求進(jìn)行檢測(cè)[4]，本文通過對(duì)此燃?xì)夤艿罓奚枠O陰保系統(tǒng)服役參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)全面檢測(cè)，并對(duì)保護(hù)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以便于提出合理的改進(jìn)建議。

1 問題發(fā)現(xiàn)及原因分析

城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦毓艿赖年帢O保護(hù)系統(tǒng)，可有效防止埋地管道因腐蝕導(dǎo)致破壞而發(fā)生燃?xì)庑孤┦鹿?，延長管道使用年限，保證管網(wǎng)輸氣安全。為保證燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)系統(tǒng)的整體有效運(yùn)行，我們對(duì)該管網(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)中的31處測(cè)試樁保護(hù)電位及其它參數(shù)進(jìn)行了抽查檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多數(shù)犧牲陽極測(cè)試樁的保護(hù)電位欠保護(hù)，而且個(gè)別的下降幅度較大。

1.1 犧牲陽極系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備、儀器（如表1所示）

表1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備、儀器

1.2 犧牲陽極現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的參數(shù)

每個(gè)犧牲陽極測(cè)試樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的參數(shù)包括6項(xiàng)：管道自然電位，管道保護(hù)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(cè)結(jié)果及發(fā)現(xiàn)的問題

在31處犧牲陽極測(cè)試樁檢測(cè)點(diǎn)中，由于年久失修，保護(hù)電位達(dá)標(biāo)的只有3處；欠保護(hù)的有32處，占比較大；而且個(gè)別的下降幅度較大（如表2所示）。

表2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)犧牲陽極測(cè)試樁保護(hù)電位數(shù)據(jù)表

檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，由于老的測(cè)試樁仍建設(shè)在閥門井內(nèi)，井內(nèi)易潮濕甚至漏水，導(dǎo)致部分測(cè)試樁連接管道線與陽極線的銅片銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致管道線與陽極線接觸不良容易發(fā)生虛接問題（如圖1所示）；另外，部分測(cè)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(hù)（如圖2所示）。從而導(dǎo)致大部分其它參數(shù)數(shù)據(jù)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(jīng)過分析檢測(cè)數(shù)據(jù)及其它因素發(fā)現(xiàn)，引起以上現(xiàn)象發(fā)生的主要原因還有個(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。

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 犧牲陽極改進(jìn)依據(jù)

由于部分老的測(cè)試樁仍建設(shè)在閥門井內(nèi)，井內(nèi)易潮濕甚至漏水，使得測(cè)試樁內(nèi)接線柱及螺栓受潮甚至浸泡在地下水中導(dǎo)致其銹蝕嚴(yán)重，無法進(jìn)行犧牲陽極服役參數(shù)的檢測(cè)及維護(hù)保養(yǎng)。針對(duì)部分測(cè)試樁接線面板的連接線及螺栓銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致管道線與陽極線接觸不良容易發(fā)生虛接，燃?xì)夤艿牢雌鸬接行ПＷo(hù)的問題。已經(jīng)組織施工隊(duì)伍對(duì)犧牲陽極測(cè)試樁進(jìn)行了整體的改進(jìn)，將犧牲陽極測(cè)試樁移出了閥井，安裝在了地面上。避免了腐蝕和檢測(cè)的不方便，從而延長犧牲陽極的服役壽命。測(cè)試樁及棒狀犧牲陽極改進(jìn)安裝的要求如下：

（1）測(cè)試樁應(yīng)盡量設(shè)置于管線的側(cè)上方；

（2）棒狀犧牲陽埋設(shè)在燃?xì)夤艿赖膫?cè)下方，埋設(shè)深度不小于管道底標(biāo)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(shè)置測(cè)試樁位置的管道近旁，埋設(shè)極化探頭，極化探頭應(yīng)盡量接近管道埋設(shè)；

（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(huán)氧涂料，加纏絕緣膠帶，再包覆熱收縮套，各層纏繞時(shí)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(bǔ)口方式要求與管道防腐層的補(bǔ)口方式一致，要求焊接牢固并防腐補(bǔ)口可靠；

（6）陽極連接電纜通過測(cè)試樁內(nèi)接線柱與管道的連接電纜連接，極化探頭連接電纜接至測(cè)試樁內(nèi)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(cè)試樁安裝示意圖

根據(jù)實(shí)際情況，我們本次對(duì)3處犧牲陽極及測(cè)試樁進(jìn)行了整體的改進(jìn)，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(cè)試樁安裝示意圖

3 改進(jìn)后效果分析

根據(jù)實(shí)際情況，我們本次只對(duì)3處犧牲陽極及測(cè)試樁進(jìn)行了整體的改進(jìn)，具體安裝效果（如圖4所示）。

圖4 改進(jìn)后的犧牲陽極測(cè)試樁

改造后，通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)（如表3所示）的分析，3個(gè)測(cè)試樁犧牲陽極的保護(hù)電位均在有效保護(hù)范圍內(nèi)，可以有效的保護(hù)管道，而且其它各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)也均達(dá)標(biāo)。

表3 改進(jìn)后犧牲陽極測(cè)試樁保護(hù)電位數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

（1）通過對(duì)31處犧牲陽極測(cè)試樁的服役參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，初步掌握了該燃?xì)夤灸壳盃奚枠O陰保系統(tǒng)的服役狀況；

（2）在管道的日常維護(hù)管理中，應(yīng)按照國家、行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求，定期加強(qiáng)對(duì)犧牲陽極的服役參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)出現(xiàn)非常規(guī)的下降且幅度較大，應(yīng)及時(shí)分析原因并及時(shí)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而延長犧牲陽極的服役壽命；

（3）通過對(duì)犧牲陽極測(cè)試樁進(jìn)行了整改，將犧牲陽極測(cè)試樁移出了閥井安裝在了地面上。避免了測(cè)試樁及內(nèi)部接線柱的腐蝕，并且方便了檢測(cè)，從而方便掌握全面的運(yùn)行數(shù)據(jù)。