潘寧（四川省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川　成都　610063）

德陽XX工業(yè)園輸氣管道陰極保護(hù)改造

潘寧（四川省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都610063）

目前我國很多在役的埋地鋼制舊管道的防腐措施只是施加了涂覆層，而未采用陰極保護(hù)。隨著自然環(huán)境土壤的腐蝕、管內(nèi)輸送介質(zhì)的腐蝕、防腐涂層老化以及人為因素，使長期投入使用的埋地鋼制管道發(fā)生穿孔、斷裂等泄漏事故［1-2］。

現(xiàn)階段實(shí)踐證明，在埋地鋼制管道外部涂覆防腐層并采用陰極保護(hù)的雙層保護(hù)體系是有效地，保證了管道的安全性，減少了事故，提高了經(jīng)濟(jì)效益［3］。

德陽XX工業(yè)園內(nèi)XX玻璃廠輸氣管道為φ219×6材質(zhì)20#，長度1.6km，設(shè)計(jì)壓力0.4MPa，從園區(qū)天然氣門站向XX玻璃廠進(jìn)行供氣。管道外涂層為熔結(jié)環(huán)氧粉末，于2006年建成投入運(yùn)行。因同時(shí)期建成的管道大部分存在腐蝕嚴(yán)重的情況，為了確保管線的供氣，延長管線的使用壽命，我院對(duì)此管道進(jìn)行了犧牲陽極保護(hù)技術(shù)改造設(shè)計(jì)。

1　測(cè)量及計(jì)算

1.1土壤電阻率

圖1　土壤電阻率四極法測(cè)量接線圖

此輸氣管道沿工業(yè)園區(qū)內(nèi)部人行道敷設(shè)，穿越地區(qū)土壤介質(zhì)成份變化不大，以管道埋深1.2～1.5m，用電阻儀采用四極法測(cè)量，接線圖見圖1。電極入土深度應(yīng)小于a/20，從地表至深度為a的土壤電阻率為［4］：

ρ=2πaR

管線沿線共測(cè)量了4個(gè)點(diǎn)，測(cè)量值與季節(jié)系數(shù)乘積得到最大土壤電阻率，算術(shù)平均后得到管道所處自然環(huán)境的土壤電阻率計(jì)算值為76.43Ω.m。

1.2設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)管道實(shí)際情況可得出以下計(jì)算參數(shù)：

保護(hù)電流密度：10μA/m2；

填料包尺寸：D250×1100mm；

最大保護(hù)電位：-1.15V（相對(duì)Cu/CuSO4電極）；

最小保護(hù)電位：-0.85V（相對(duì)Cu/CuSO4電極）；

自然電位：-0.55V（相對(duì)Cu/CuSO4電極）；

本管線采用2支鎂合金犧牲陽極（Mg-Al-Zn-Mn，8Kg/支）對(duì)管道實(shí)施犧牲陽極陰極保護(hù)，通過計(jì)算［5］：

最終結(jié)果考慮實(shí)際系數(shù)后，得n=3，共需6支3組陽極。每支裝入單重40kg的填料包（石膏粉（CaSO4·2H2O）75%，工業(yè)硫酸鈉5%，膨潤土20%）。

2　改造

通過對(duì)工業(yè)園區(qū)XX玻璃廠輸氣管道的計(jì)算，得出需要3組（每組2支）犧牲陽極對(duì)該段管道進(jìn)行陰極保護(hù)改造，用以減緩或阻止管道的腐蝕。改造方案和施工情況如下：

2.1為防止陰極保護(hù)電流漏失，必須實(shí)施陰極保護(hù)電絕緣，需在所保護(hù)管道兩端安裝絕緣接頭。2014年利用XX玻璃廠停工檢修期間，在園區(qū)天然氣門站閥門下游，XX玻璃廠進(jìn)氣閥門上游，各安裝一只PN16 DN200絕緣接頭。

2.2為保護(hù)管道上的絕緣接頭免受雷電高壓電涌的破壞，每個(gè)絕緣接頭安裝了避雷器，數(shù)量與絕緣接頭數(shù)量一致。避雷器安裝在定制的防爆接線箱內(nèi)，安裝前、后均作了檢測(cè)。

2.3每一個(gè)絕緣接頭匹配絕緣接頭測(cè)試樁用以對(duì)避雷器和絕緣接頭進(jìn)行檢測(cè)。

2.4平均設(shè)置犧牲陽極3組，每組安裝2支MG-8鎂合金犧牲陽極預(yù)包裝袋。袋裝犧牲陽極采用立式埋地敷設(shè)，陽極體之間距離≥3m，埋深≥1m，與管道間距3～5m。

2.5每一組犧牲陽極需匹配電位測(cè)試樁以方便對(duì)管道進(jìn)行電位檢測(cè)

2.6電纜與管道的焊接全部采用鋁熱焊，并在焊點(diǎn)采取必要的補(bǔ)傷和防腐。

3　改造效果

此輸氣管道陰極保護(hù)改造工程于2014年8月完工，8月25日、10月15日和2015年4月20日分別通過測(cè)試樁對(duì)管道進(jìn)行了電位檢測(cè)。結(jié)果如下：

表1　測(cè)試樁所測(cè)電位值

圖2　連接管道的檢查片

通過表中數(shù)據(jù)可知，此管道電位處于保護(hù)電位之中，犧牲陽極陰極保護(hù)方式完全發(fā)揮作用，使管道處于保護(hù)當(dāng)中，腐蝕得到有效控制。施工時(shí)在2號(hào)測(cè)試樁附近埋設(shè)了6片檢查片，3片通過測(cè)試電纜與鋼管連接在一起得到保護(hù)，另3片未連接管道裸埋。一年后2015年9月10日挖出檢查片，清洗表面后可以清晰看出檢查片的區(qū)別。

從檢查片的外觀可清晰看出，連接到管道的檢查片腐蝕輕微，而未連接到管道的檢查片腐蝕嚴(yán)重。由此可知犧牲陽極陰極保護(hù)方式對(duì)管道的保護(hù)效果明顯，可以減緩鋼制管道的腐蝕，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益有著積極的作用。

圖3　未連接管道檢查片

4　結(jié)語

通常埋地管線在服役一段年限后，防腐層逐漸趨于老化，使鋼制管道腐蝕速率加快。為達(dá)到延長使用壽命效果最經(jīng)濟(jì)可靠的方式就是對(duì)管道進(jìn)行陰極保護(hù)。德陽XX工業(yè)園區(qū)輸氣管道在改造中既做到了與其他管道的電絕緣，又采取犧牲陽極的方式減少對(duì)周圍管道的影響，最終達(dá)到設(shè)計(jì)保護(hù)電流，使管道得到保護(hù)。驗(yàn)收結(jié)果表明，此管道的改造是成功的，為舊管道陰極保護(hù)改造提供了可靠的例證。

［1］胡士信.陰極保護(hù)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［2］吳萌順，曹備.陰極保護(hù)與陽極保護(hù)［M］.北京：中國石化出版社，2007.

［3］愈蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護(hù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998，33-34.

［4］GB/T21246-2007.埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［5］GB/T21448-2008.埋地鋼制管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

Cathodic protection technical transformation for gas pipelines in Deyang XX industrial Park

Pan Ning（Sichuan Provincial Machinery Research&Design Institute，Chengdu Sichuan，610063）

通過設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，對(duì)德陽XX工業(yè)園輸氣管道采取犧牲陽極方式進(jìn)行防腐改造。完工后一年時(shí)間的管道電位值數(shù)據(jù)和檢查片對(duì)比結(jié)果表明，改造是成功的，此改造用實(shí)踐探索出一條對(duì)老舊管道進(jìn)行陰極保護(hù)防腐的道路。

舊管道；腐蝕；犧牲陽極保護(hù)

According to the design and calculation results，sacrificial anode method was adopted for antiseptic treatment of pipelines in Deyang XX industrial park.Through the comparison of the pipeline potential value data and corrosion coupon before and after a year，the contrast results show that the renovation is successful.A new way of cathodic protection for old pipelines anticorrosion transformation was explored in practice.

Old pipe；Corrosion；Anodic sacrifice protection