阴极保护技术在城市燃气管道中的应用

2022-09-10

如今, 我国的城市现代化建设进程日益加快, 尤其是建设了西气东输工程之后, 使得城市燃气建设实现了高速发展。燃气管道安全事关重大, 但是由于经济实力和资金等因素的束缚, 以及落后观念的影响, 使得不少城市都忽视了阴极保护在燃气管道建设中的重要作用, 因而造成了有些在役管道有电化学腐蚀泄漏穿孔情况出现。所以, 有必要加强阴极技术在城市燃气管道建设中的应用。

一、目前我国城市燃气管道腐蚀现状

就如今我国城市在役的燃气管道而言, 其采用的防腐涂层通常主要是环氧煤沥青涂层、沥青玻璃布涂层和低密度聚乙烯涂层等等。实际上全部涂层都存在一定的缺陷, 或者说是有针孔, 它们主要是形成于加工厂就涂覆管进行施工、安装等操作的过程中的过程中。形成涂层小孔的原因, 也可能是因为涂层发生剥落, 或者是土壤的压力等等。尽管涂层能是管道的绝大部分表面得到有效地保护, 然而在小孔和剥落区域中, 因为具有较高的腐蚀率进而造成管道发生破裂和泄露[1]。所以, 没有阴极保护的涂层不常用于保护地下管道。阴极保护管道上涂层, 其主要作用在于使管道上金属的暴露的表面减少, 以便于促使阴极保护金属电流的需求得以减少。若只是借助于涂层来进行管道保护, 那么在运行3至5年之后, 就会开始有少部分地区发生管道涂层严重破损的情况, 而且因为管道表面会受到双重腐蚀, 就有发生管道穿孔的危险。

二、阴极保护在城市燃气管道中的应用

(一) 阴极保护设计前的勘测

在很多情况下, 都需要在进行阴极保护设计之前, 先完成实地勘测, 因为阴极保护设计需要借助勘测收集的数据和参数。

1、测试土壤中的离子

土壤中的矿物质含量大, 形成电解质溶液的主要因素便是其中的可溶盐含量和成分。而其中的氯离子和硫酸根离子具有越大的含量, 那么土壤就具有越强的腐蚀性。

2、测定土壤p H值

土壤腐蚀性的一个重要影响因素就是土壤的酸碱性。土壤的酸性愈强, 其腐蚀性也就愈强。

3、测量土壤的电阻率

土壤颗粒的大小、含盐量和含水量会对土壤的电阻率产生直接的影响, 很多情况下都能将土壤的腐蚀性反映出来。如今, 对土壤的腐蚀性进行分级基本上都是依据土壤的电阻率, 所以, 测量土壤电阻率是对土壤腐蚀性进行评定的最为重要的参数[2]。

4、调查被保护金属的外防腐层

这是由于外防腐层的情况会对选择保护参数产生直接的影响。

5、电的屏蔽

经过了阴极保护电源的电流就易被外层结构吸收, 这样到达内层结构的电流就只是少数, 那么在外层结构件就等于是有一种电的屏蔽形成。在此情况下, 就应该在屏蔽区域内安装阴极保护的阳极, 从而促成内层结构有保护电流到达。

6、杂散电流的影响

有很多直流电力系统都能够在土壤当中产生一定的杂散电流, 诸如电气化铁路、电车等, 这就导致了地下管道有电化学腐蚀现象的产生。在杂散电流的流动过程中, 有两个腐蚀电池形成, 主要是由于外加电位差而建立的, 这会造成周围的埋地金属管道都有发生腐蚀的危险, 而且相比较普通的土壤而且其腐蚀速度更快, 更为激烈。当地下管道无杂散电流的时候, 腐蚀电池具有相当小的两极电位差;当地下管道有杂散电流存在时, 其管地电位可能达到8~9伏之高, 由此可以看出杂散电流具有十分严重的影响。所以, 有必要在进行阴极保护设计时对杂散电流的影响加以充分考虑, 同时积极采取有关排流措施。

(二) 阴极保护设计中应考虑的问题

1、外部管道的绝缘问题

在城市管网中, 管道是相当错综复杂的, 若是实施了保护的管道与未实施保护的管道连接, 那就会使保护效果受到严重影响。对外部管道进行绝缘处理的目的在于从导电性上分开被保护的管道和不应受保护的金属, 绝缘设置主要是位于施加了阴极保护的管道上, 目的在于使管道电连续性被切断。所以, 可见阴极保护的必要条件正是采取一定的绝缘措施。与此同时, 有必要针对燃气管道来进行全方位的阴极保护。

2、管道内部的电连续性问题

要想使阴极保护电流的均匀性得到保障, 并且电连续性良好, 就要求非焊接连接的管道和管道设施设置有效的电连接方式, 如跨接电缆等。有的部位穿跨了管道安装绝缘装置。就需要有跨接电缆设置。

3、锌接地电池的使用

雷电或电磁感应可能会产生高电压, 从而击穿绝缘接头 (也称之为绝缘法兰) , 这就造成了绝缘的失败, 为了防止这一情况的发生就可以选择采用锌接地电池[3]。锌接地电池用两根彼此绝缘的锌棒, 借助填包料来连接管道两端的电压和大地, 这就绝缘头两端的电压得到有效的释放, 防止绝缘头发生击穿现象。就锌接地电池的安装而言, 基本类似于牺牲阳极, 区别在于前者有两个连接电缆各自经过铝热焊于绝缘接头两端进行连接。值得注意的是, 要确保两根锌棒的绝对绝缘, 要牢牢地固定住其中的绝缘块, 对其绝缘性的测量可以借助于万用表。

4、防腐垫的应用

就阳极连接电缆和被保护体的焊接处来说, 为了避免出现防腐不当的情况, 进而导致局部漏电和腐蚀情况的发生。可采用一次成型防腐垫, 其用于焊点的防腐处理效果明显, 有助于焊点得到有效地保护, 这样焊点处的防腐等级就会比原管道的高。此防腐垫拥有较为合理的设计, 就阴极保护的需要来看, 具有很强的针对性, 而且施工和安装都较为简单, 最重要的是具有良好的保护效果, 目前也已受到广大用户的欢迎。所以, 阴极保护中焊点的防腐处理可借助该防腐垫进行。