犧牲陽極技術(shù)在鋼制煤氣管道工程中的應用

摘要：介紹了電化學腐蝕及犧牲陽極的原理。犧牲陽極保護技術(shù)的使用情況，犧牲陽權(quán)保護的設計、計算、施工及投資測算與經(jīng)濟分析。

1 電化學腐蝕及犧牲陽極的原理

地下燃氣管道在使用過程中，存在不同性質(zhì)的腐蝕。其中電化學腐蝕對于埋地煤氣鋼管威脅最大。因為電化學腐蝕集中一點，而且速度較快，腐蝕一旦發(fā)生、其速度不會減慢也會不停止、往往造成局部穿孔。產(chǎn)生電化學腐蝕原因如下：由十土壤各處物理化學性質(zhì)個問，管道本身各部分的金相組織結(jié)構(gòu)個同，如品格的缺陷及含有雜質(zhì)、金屬受冷熱加工而變形產(chǎn)生內(nèi)部應力、特別是鋼管表面粗糙度不同等原因，使一部分金屬容易電離，帶正電的金屬離子離開金屬、而轉(zhuǎn)移到土壤里，在這部分管段上電子越來越過剩，電位越來越負；而另一部分金屬不容易電離，相對來說電位較正。因此電子沿管道由容易電離的部分向不容易電離的部分流動、在這兩部分金屬之間的電子有得有失，發(fā)生氧化一還原反應。失去電子的金屬管段成為陽極區(qū)，得到電子的金屬管段成為陰極區(qū)。腐蝕電流從陰極流向陽極、然后從陽極流離管段，經(jīng)土壤又回到陰極，形成回路。在作為電解質(zhì)溶液的土壤中發(fā)生了離子遷移、帶正電的陽離子(如H+)趨向陰極、帶負電的陰離子(如OH-)趨向陽極。在陽極區(qū)帶正電的金屬離子與帶負電的陰離子發(fā)生電化學作用、使陽極區(qū)的金屬離子不斷電離而受到腐蝕，使鋼管表面出現(xiàn)凹穴，以致穿孔；而陰極則保持完好、如圖1所示。

基于以上原理，采用犧牲陽極保護技術(shù)可保護埋地鈉管不受電化學腐蝕。具體原則如圖2所示。采用比鋼管電位較負的金屬材料和鋼管相連，電極電位較負的金屬與電極電位較正的。

圖2 犧牲陽極保護技術(shù)原理圖

被保護鋼管在土壤中形成原電池、作為保護電源，電位較負的金屬成為陽極、輸出電流過程中遭受破壞，故達到保護鋼管的效果。

2犧牲陽極保護技術(shù)的使用情況

以前常州市城市煤氣中壓管網(wǎng)主要使用鑄鐵管，連接方式是柔性機械接口，使用鋼管的工程不多。但隨著燃氣用戶的發(fā)展、管網(wǎng)壓力的提高，考慮到今后天然氣的引入及過渡、鋼管越來越廣泛的被應用。與鑄鐵管相比，鋼管具有耐壓強度高；對預先加工成較長的管段，減少現(xiàn)場施工的困難；焊接接U的抗震、抗壓性能高的優(yōu)點，我們在常錫路、城中北路等新敷設的小壓管網(wǎng)使用了埋地鋼管。但在我市懷德橋改建工程中，有部分敷設以有十年以上的過街鋼管被挖掘出來，雖然鋼管表面仍有殘留的防腐絕緣層。但由于沒有實行犧牲陽極保護技術(shù)，鋼管表面留有凹坑。根據(jù)這些情況表明、埋地鋼管外壁防腐絕緣層的損壞是造成管道遭受土壤腐蝕的主要原因。而絕緣層的損壞在施工、維修過程中往往是不可避免的，一旦出現(xiàn)絕緣層的損壞，腐蝕就在被損壞的部位劇烈地進行。為了延長使用壽命、取得良好的經(jīng)濟效益，我們決定對中壓管網(wǎng)采用犧牲陽極保護和環(huán)氧煤瀝青防腐絕緣層保護相結(jié)合的方法來達到防腐的目的。

3犧牲陽極保護的設計

以城中北路中壓煤氣鋼管工程為例。經(jīng)測試該管線地段屬中等強度腐蝕性土壤，土壤電阻率取450·m，我們選用了11kg級MUG—3型鎂合金犧牲陽極、陽極尺寸為700 x(70+110)* 90mm。

(1)保護對象和范圍：a．外環(huán)路口至北環(huán)路中壓煤氣埋地鋼管：管Φ426。長度為750m。總表面積為1003m2。b．外環(huán)路干管：管Φ426、長度為115m、總表而積為154m2。

(2)保護期限為25年。

(3)在有效保護期內(nèi)、被保護地下鋼管的保護電位控制在＜—0．85V(相對銅／飽和硫酸銅參比電極)。

(4)計算

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