摘 要:闡述了適用于城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道的陰極保護的類型,陰極保護電流的確定,犧牲陽極的選用,犧牲陽極的布置,設(shè)計修正及其他需要注意的問題。
關(guān)鍵詞:埋地鋼質(zhì)管道;陰極保護;犧牲陽極;土壤電阻率
隨著城鎮(zhèn)燃?xì)獾叵鹿芫W(wǎng)的迅速發(fā)展,鋼質(zhì)管道的腐蝕與防護問題也日益突出。為了延長埋地鋼質(zhì)管道的使用壽命,確保城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)安全、可靠,通常采用陰極保護方法保護埋地鋼質(zhì)管道[1]。
1 陰極保護設(shè)計
1.1陰極保護類型的確定
陰極保護屬于電化學(xué)保護,是利用外部電流使金屬腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。埋地鋼質(zhì)管道陰極保護分為強制電流陰極保護和犧牲陽極陰極保護兩種[2~7]。
強制電流陰極保護主要適用于郊區(qū)等地下管網(wǎng)單一地區(qū)的燃?xì)庵鞴艿阑虺擎?zhèn)燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)。其優(yōu)點是輸出電流大而且可調(diào),不受土壤電阻率限制,保護半徑較大;系統(tǒng)運行壽命長,保護效果好;保護系統(tǒng)輸出電流的變化可反映出管道涂層的性能改變。其缺點是需設(shè)專人維護管理,要求有外部電源長期供電,易產(chǎn)生屏蔽和干擾,特別是地下金屬構(gòu)筑物較復(fù)雜的地方。
犧牲陽極陰極保護主要適用于人口稠密地區(qū)和城鎮(zhèn)內(nèi)各種壓力級制燃?xì)夤艿?。其?yōu)點是不需外加電源,施工方便,不需進(jìn)行經(jīng)常性專門管理,不會生屏蔽,對其他構(gòu)筑物也不會產(chǎn)生干擾,保護電流分布均勻、利用率高。其缺點是輸出電流小,保護范圍有限;需定期更換,不能實時監(jiān)測輸出電流分的變化,也不能反映管道涂層的狀況。
根據(jù)以往的經(jīng)驗和我們的實踐得知,城鎮(zhèn)燃埋地鋼質(zhì)管道宜采用犧牲陽極陰極保護來減緩?fù)寥缹艿赖碾娀瘜W(xué)腐蝕。
1.2陰極保護電流的確定
要使埋設(shè)的燃?xì)夤艿赖玫匠浞值谋Wo,就要證有足夠的電流使管道不受到腐蝕。鋼質(zhì)管道廖的最小保護電流是陰極保護設(shè)計最重要的參數(shù)之一,其計算公式如下:
I=AIP(1)
式中I——管道所需最小保護電流,mA
A——管道總表面積,m2
IP——最小保護電流密度,mA/m2
最小保護電流密度Ip是根據(jù)管道的防腐層種類、好壞來確定的,新建瀝青玻璃布防腐管道所需的Ip約0.1mA/m2,新建三層PE管道所需的Ip約0.001mA/m2,舊管道的Ip取0.3mA/m2。
1.3犧牲陽極的選取
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土壤電阻率反映了土壤介質(zhì)的導(dǎo)電能力。一般電阻率低的土壤腐蝕性強,反之腐蝕性弱,通常根據(jù)土壤電阻率選取適宜的犧牲陽極。無論采用哪種犧牲陽極,都需要先測出管道所在位置的土壤平均電阻率。土壤中所含成分的比例不同,造成各個地方電阻率也不同,即使同一地點不同埋深的電阻率也不同,因此我們常采用管道所在埋深處的電阻率的平均值。
②犧牲陽極的選用
犧牲陽極主要有兩大類型,即鎂合金陽極和鋅合金陽極。
根據(jù)勘測出來的土壤電阻率(ρ),可以選擇采用鋅陽極或鎂陽極。一般ρ<5Ω·m時,選用鋅陽極;5Ω·m≤p≤100Ω·113時,選用鎂陽極;p>100Ω·m時,選用帶狀鎂陽極。在土壤潮濕的情況下,鋅陽極使用范圍可擴大到30Ω·m。