概述
隨著城鎮(zhèn)燃氣地下管網(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)燃氣供應(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.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。
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)的燃氣主管道或城鎮(zhèn)燃氣環(huán)網(wǎng)。其優(yōu)點是輸出電流大而且可調(diào)，不受土壤電阻率影響，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)各種壓力級制燃氣管道。其優(yōu)點是不需外加電源，施工方便，不需進行經(jīng)常專門管理，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。
2.陰極保護電流的確定
要使埋設(shè)的燃氣管道得到充分的保護，就要有足夠的電流使管道不受到腐蝕。鋼質(zhì)管道需要的保護電流是陰極保護設(shè)計重要的參數(shù)之一，其計算公式如下：
I=AIP (1)
式中 I——管道所需保護電流，mA
A——管道總表面積，m2
IP——保護電流密度，mA/m2
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0.001 mA/m2，舊管道的Ip取0.3mA/m2。
3.犧牲陽極的選取
①土壤電阻率
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<5 Ω·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。
4.犧牲陽極的布置
①在布置犧牲陽極時，注意陽極與管道之間不應(yīng)有金屬構(gòu)筑物。
②犧牲陽極須埋設(shè)在冰凍線以下。在地下水位低于3m的干燥地帶，陽極應(yīng)適當(dāng)加深埋設(shè)。在河流下陽極應(yīng)埋設(shè)在河床的安全部位，以防止洪水沖刷和挖泥清淤時損壞。
③ 犧牲陽極埋設(shè)方式有立式和臥式兩種。立式陽極采用鉆孔法在埋設(shè)陽極處將陽極以垂直于管道的方向埋入地下，這種方式不需大面積開挖，但保護效果不如臥式陽極，適用于已建管道。臥式陽極采用開槽法施工，在管道敷設(shè)時與管道同溝放置，既節(jié)省單獨開挖的費用，又起到良好的保護效果。陽極埋設(shè)位置在一般情況下距管道外壁3～5m，不宜小于0.3m，但由于考慮到同溝敷設(shè)的方便性．一般將間距控制到0.3～0.5m，留出一定操作空間即可。埋深以陽極頂部距地面不小于1m為宜。成組布置時，陽極間距以2～3m為宜。
④通常應(yīng)在管段上相鄰兩組犧牲陽極的中間部位設(shè)置測試樁，測試樁的間距以不大于500m為官。
5.設(shè)計修正
當(dāng)計算結(jié)束后，在管道上布置犧牲陽極時，還要考慮到一些特殊的情況，對總體設(shè)計進行調(diào)整。比如在定向鉆的穿越出入土點，當(dāng)采用的犧牲陽極保護半徑不夠時，可在出入土點增加陽極的數(shù)量或增大陽極的規(guī)格，使其能夠起到完全保護穿越管道的作用。
