概述
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(hù)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(hù)方法保護(hù)埋地鋼質(zhì)管道。
1.陰極保護(hù)類型的確定
陰極保護(hù)屬于電化學(xué)保護(hù)，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(hù)分為強(qiáng)制電流陰極保護(hù)和犧牲陽極陰極保護(hù)兩種。
強(qiáng)制電流陰極保護(hù)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(diǎn)是輸出電流大而且可調(diào)，不受土壤電阻率影響，保護(hù)半徑較大；系統(tǒng)運(yùn)行壽命長，保護(hù)效果好；保護(hù)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(diǎn)是需設(shè)專人維護(hù)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(hù)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(diǎn)是不需外加電源，施工方便，不需進(jìn)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(hù)電流分布均勻、利用率高。其缺點(diǎn)是輸出電流小，保護(hù)范圍有限；需定期更換，不能實(shí)時(shí)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(yàn)和我們的實(shí)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(hù)來減緩?fù)寥缹艿赖碾娀瘜W(xué)腐蝕。
2.陰極保護(hù)電流的確定
要使埋設(shè)的燃?xì)夤艿赖玫匠浞值谋Ｗo(hù)，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(hù)電流是陰極保護(hù)設(shè)計(jì)重要的參數(shù)之一，其計(jì)算公式如下：
I=AIP (1)
式中 I——管道所需保護(hù)電流，mA
A——管道總表面積，m2
IP——保護(hù)電流密度，mA/m2
保護(hù)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(qiáng)，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(gè)地方電阻率也不同，即使同一地點(diǎn)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(shí)，選用鋅陽極；5Ω·m≤p≤100Ω·113時(shí)，選用鎂陽極；p>100Ω·m時(shí)，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(kuò)大到30Ω·m。
4.犧牲陽極的布置
①在布置犧牲陽極時(shí)，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(shí)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(hù)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(shí)與管道同溝放置，既節(jié)省單獨(dú)開挖的費(fèi)用，又起到良好的保護(hù)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(shí)，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(jì)修正
當(dāng)計(jì)算結(jié)束后，在管道上布置犧牲陽極時(shí)，還要考慮到一些特殊的情況，對總體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。比如在定向鉆的穿越出入土點(diǎn)，當(dāng)采用的犧牲陽極保護(hù)半徑不夠時(shí)，可在出入土點(diǎn)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(hù)穿越管道的作用。
