阴极保护技术在城镇燃气管网中的运用探讨

张明磊

秦皇岛华润燃气有限公司 河北秦皇岛 066000

1 阴极保护概述

从原理上讲：水溶液和土壤中的金属腐蚀就是有电压控制，即由电解夜中金属电位控制的一种电解过程。依据电化学规律，反应速度将随着电压而减小。腐蚀电池中，阳极腐蚀，阴极不腐蚀。用外部电源或牺牲阳极优先溶解释放出的电子，使金属构建物成为阴极而实现保护的方法成为阴极保护[1]。

1.1 牺牲阳极阴极保护

在同一电解质溶液中，不同的金属具有不同的电极电位。活性强的金属电位较低；活性弱的金属电位较高。牺牲阳极阴极保护是将活性不同的两种金属连接后，处于同一电解质溶液中，活性强的金属失去电子，成为阳极受到腐蚀，活性差的金属得到电子成为阴极受到保护。由于在这一过程中，活性强的金属即阳极被腐蚀而消耗，所以称为牺牲阳极阴极保护。此种方式占地面积较小，占地开挖成本较低所以在城市管线中较为常见[2]。

1.2 外加电流阴极保护

利用外部电源，将电流通过阳极地床输入到土壤中，电流在土壤中流动到被保护结构，抵消结构上的腐蚀电流，并从汇流点返回电源设备。由于电流被强制流向被保护结构，又称为强制电流阴极保护。外加电流阴极保护可应用于保护高，土壤电阻率中的大型结构，应用范围广。其维护费用高，并有对其他管线产生杂散电流腐蚀干扰的可能性，对其周围其他管线造成腐蚀。此种方式保护面积广，使用年限长久，还可以配合牺牲阳极阴极保护，所以在长输管线中较为常见，但在城市管网中并不 适用。

2 城镇燃气管网问题现状

2.1 管网涂层质量漏洞

管网涂层质量漏洞是城镇燃气管网较为常见的问题，即使管网涂层质量良好，在运输、安装使用后都会不可避免的出现孔隙或者针孔，孔隙或者针孔的出现会对管网涂层质量造成严重的影响，成为城镇燃气管网的质量漏洞，影响着燃气管网的安全使用。而在管网使用过程中，脱皮现象会随着年限的增加而增加，这就加重了管网涂层质量漏洞，对相关检查部门是一种挑战[3]。

2.2 管网连接情况不佳

管网连接情况不佳主要是由于工作人员技术水平欠缺造成的，是影响城镇燃气管网使用效果的重要因素。工作人员技术水平不过关将直接影响燃气管网连接的效果，增加了燃气管网使用过程中泄漏的风险。如果燃气管网通气前没能及时发现隐患，投入使用后很可能发生燃气泄漏事故，不仅污染周边环境还会威胁到生产安全，对燃气能源也是一种浪费。

2.3 地理位置的隐患

地理位置的隐患对城镇燃气管网的影响也是巨大的，有些地形特殊的位置在设置好燃气管网后会随着地势的变动、土壤盐性变化、酸性变化等出现各种各样的情况。这些情况对燃气管网的影响是负面的，降低了城镇燃气管网的使用寿命，成为工作人员日常巡查中的重点，一旦出现大雨、大雪等天气这些地方都会变成工作人员重点担心的位置，增加了工作人员日常工作的内容。

3 阴极保护技术在城镇燃气管网中的运用

3.1 测试土壤中的离子

土壤中具有极为丰富的矿物质含量，能够形成电解质溶液的原因是其中可溶盐的含量和成分。而其中硫酸根离子和氯离子与土壤的腐蚀性呈正比，前两者越大，后者就越强。

3.2 测定土壤 pH 值

土壤的酸碱性在很大程度上影响着土壤的腐蚀性。土壤的酸性和其腐蚀性呈正比，前者越强后者也就越强。

3.3 测量土壤的电阻率

土壤的电阻率受土壤颗粒的含盐量、含水量以及大小的直接影响，一般情况下都可以反映出土壤的腐蚀性。目前，大多都是以土壤的电阻率为依据来分级土壤腐蚀性的，因此，在土壤腐蚀性的评定中，对土壤电阻率进行测量是其不可缺少的重要参数。

3.4 查被保护金属的外防腐层

主要是因为在选择保护参数的时候外防腐层的情况会产生极大的影响。

3.5 电的屏蔽

外层结构很容易吸收经过阴极保护电源的电流，这样几乎没有电流可以顺利到达内层结构之中，进而在外层结构间就将一种电的屏蔽形成。基于此，应在屏蔽区域中将阴极保护的阳极安装在屏蔽区域中，从而使保护电流能够顺利到达内层结构中。

3.6 杂散电流的影响

很多直流电力系统在土壤中都会产生一定的杂散电流，比如电车和电气化铁路等，进而导致地下管道中电化学腐蚀现象的发生。在杂散电流流动的时候，会形成两个腐蚀电池，其原因是外加电位差建立而成的，会致使附近的埋地金属管道发生腐蚀的危险，同时相较于普通土壤，其有着更快的腐蚀速度以及更强的激烈性。当地下管道没有杂散电流的时候，腐蚀电池具有很小的两级电位差 ；当地下管道杂散电流存在的时候，其管地电位可以到达 8-9V，由此可知，杂散电流的影响十分大[4]。所以，非常有必要在对阴极保护进行设计时对杂散电流的影响予以充分考虑，同时积极采取行之有效的排流措施。

总之，阴极保护技术在城镇燃气管网中的运用为燃气管网解决了很多技术性问题，提高了燃气管网的抗腐蚀性能，为燃气管网的质量提供了更好的保障，延长了城镇燃气管网的有效使用年限，缓解了工作人员排查故障的压力。阴极保护技术的运用在城镇燃气管网的建设和发展中都发挥着重要的作用。