牺牲阳极阴极保护施工环节控制

黄育民

摘要：介绍城市燃气埋地钢管腐蚀成因，以及针对管道腐蝕采取相应措施，从材料选购到施工各环节的控制，注重人的因素是影响阴极保护施工质量的关键，规范施工要点减少人为操作的失误，有利于提高整体牺牲阳极阴极保护（简称“阴保”）施工质量。

关键词：腐蚀成因；措施；环节控制

概述：燃气管道是城市基础设施之一，并肩负供应能源重任，维护和建设好城市燃气管道并确保其安全运行是运营企业的必然选择。企业在管道投资建设时期即采取有力措施，规范及健全施工管理制度，利用加装镁阳极等措施来加强对埋地燃气金属管道的保护，同时针对燃气管道阴保施工各环节的控制，提高施工质量具有重要意义。本文就各施工各环节作重点探讨。

1腐蚀成因

导致埋地钢管腐蚀因素很多，成因复杂，从引起钢管腐蚀的界面看，可分为内腐蚀和外腐蚀。外腐蚀主要是钢管体与土壤、空气、地下水接触造成腐蚀，以及杂散电流腐蚀和宏观电池腐蚀等；内腐蚀是由于管道内腐蚀介质环境，如高温、高压、硫化氢、氧、水等流体介质因素造成内壁腐蚀。

埋地钢管外腐蚀主要类型有：

电化学腐蚀：由于土壤中含有水和空气，水和空气的结合在钢管金属表面形成了一层电解质溶液，电解质与钢管里的铁和少量的碳形成微小的电池。在这些微电池里，铁是负极，碳是正极。铁因失去电子而被氧化，电化学腐蚀就此产生；另外，金属的化学成分不均匀或金属物理状态不均匀等因素也造成电化学腐蚀。

杂散电流腐蚀：自然界形成的电流及各种电器设备接地或漏电，这给土壤提供并形成杂散电流源，杂散电流通过管道破损点进入管道，在电流流入端的管道因获得电子而得到保护，在电流流出的管段因失去电子使得管壁变薄，失去电子的管道因而受到腐蚀。杂散电流所引起的腐蚀比由自然土壤引起腐蚀激烈，腐蚀速度快。杂散电流高危区，如高压输电系统附近、机动轨道供电系统附近等。

微生物腐蚀：微生物腐蚀是指由微生物细胞在其新陈代谢时产生的中间产物或最终的分泌物引起的材料的腐蚀，以及外酵素等导致材料失效。微生物腐蚀是多种菌类是共处一起，如硫酸盐还原菌、硫氧化菌、腐生菌、铁细菌和真菌等，其新陈代谢中的分泌物在还原过程使材料受损而失效。

钢管的内腐蚀：钢管内壁腐蚀主要受流体介质影响，随着生产工艺技术的提高，流体内的硫化物、水分等有害成分基本得以除净，流体介质及环境等对钢管内壁腐蚀已大幅减少，故本文不详细探讨。

2防腐措施

①牺牲阳极阴极保护：是一种施工简便、防护针对性强，效果佳的保护方法，已被广泛应用。不同区域土壤有不同性质，对于土壤电阻率ρ>15Ω·m及土壤性质复杂时，建议采用高电位镁合金阳极，其电位可达-1.75V（见图表1.1）。镁阳极安装密度可根据实际调整，以燃气**公司的DN800高压管为例，在城区敷设的管段，其土壤性质复杂，腐蚀性也强，采用14KG镁阳极每间隔250米一组，而在山区地段放宽到500米一组，定向钻、顶管除外。阴极保护管段有效长度，请参考GB/T 21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范。

②外加电流阴极保护：采用外部电源，用较低的电流及电压输出持续的电源供给溶解性阳极（如废钢铁或其他材料），溶解性阳极电流经土壤流向被保护金属管道，处于电位低的金属管道获得保护。此方法运行维护成本较大，需稳定的电源供应，同时易引发杂散电流，导致过保护等缺点。

③排流保护：将在管道中流动的干扰电流，通过直接或间接形式把干扰电源流向干扰电源负极，以达到防止电蚀目的。

④其他综合性防腐措施。

3防腐施工

牺牲阳极阴极保护是防止埋地钢管腐蚀措施之一，施工各环节控制探讨如下：

3.1材料控制

用作牺牲阳极材料有镁合金、锌合金牺牲阳极、高硅铸铁阳极等，当土壤环境湿润的，镁阳极工作性能良好；干燥土壤其电阻率高，不利于阳极电流输出，这导致阳极失效的可能。在购买阳极前，需实地检测土壤性质，根据实际情况选购或定制产品。

3.2施工准备

阳极棒均用膨润土填包料包裹，注意要使填包料均匀的包裹阳极棒，这一动作在阳极包浸泡前完成；同时浸泡要透彻，一般提前24小时浸泡方可达要求；施工时选择地势平缓和相对低位安装，既有利于施工也确保地下水较多；对有碍施工作业因素及时清除，拓宽作业面，加固边坡防止坍塌，沙土或地下水位快速上涨等因素都将影响施工质量，充分的工作准备是施工前必不可少的。

3.3施工环节控制

①牺牲阳极的安装由经培训的专职人员负责安装。由于阴保施工技术含量低，并未引起施工单位重视，在安排施工人员存在随意性。如施工人员未经培训，其操作手法、步骤不一或不懂如何安装，施工质量难以保证；

②管道上焊线窗口开设，宜采用铲刀，窗口防腐层周边圆滑，无菱角毛刺，使用磨光机或火苗开设焊线口将会破坏管体或周边防腐层，避免使用。窗口钢体表面要求裸露金属光泽，焊点及作业面保持清洁；

③焊接前、后的金属面避免接触水。钢管体内含水份很少或几乎不含水，人为的用水清洗金属面是非常错误的行为，这给钢体局部增加渗水机会，如干燥不到位，增加点腐蚀机会；焊接线必须牢固，无脱落的散线；若底部未清洁或过度火烘烤焊接面，易导致脱焊虚焊，建议人为对已焊接好的电缆线作

④防腐底漆建议采用无溶剂环氧防蚀涂料。对于通风条件差及作业环境恶劣的尤其适合使用不含水份的无溶剂环氧防蚀涂料，这可提高施工质量乃至施工进度；防腐底漆涂刷是给裸露金属表面贴身保护关键一环，不能省。

⑤天窗填充，热溶胶填充天窗要求平缓过渡，避免将未熔的填充胶强行填充接线窗口，同时注意线端上下填充严密，防止地下水从线端底部渗透到焊接点；

⑥补伤片的粘贴均匀牢固，内无气泡。窗口周边防腐层适当打毛并预热，待补伤片预热至柔软时粘贴密封窗口，补伤片边缘宜超出窗口5～10厘米；距离焊点接线预留30～50厘米作U型线固定于管体上，避免因回填土或管位变动拉开线口；

⑦其他注意事项控制，阳极包放置应满足管理需求，分别作好标记，阳极包距离管壁应符合0.5～5.0米内（如上图示），同侧敷设的两阳极包间距需大于2.0米。回填土前需给土壤注大量水，保证阳极包周边土湿润；回填过程中，焊接线、阳极包连线迂回铺设引至地面，接线桩埋设应考虑以后运行时检测的方便性和具有防盗功能。

4结语

埋地燃气钢管施工建设涉及面广，牺牲阳极阴极保护的安装是其中之一，现场管理人员和施工作业人员工作态度对每一环节施工质量致关重要，规范施工管理和作业标准，加强各环节施工监督，是提高整体工程施工质量的有力保障。

参考文献：

[1]《油气管道防腐蚀工程》中国石化出版社 石仁委 龙媛媛 编著

[2]埋地燃气管道的腐蚀与防腐（工程技术），张洪刚、李洪君

[3]GB/T 21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范