阴极保护技术在昆明城市燃气管网上的成功应用及探索

[摘要]本文介绍了昆明燃气管网自投入运行十五年来牺牲阳极保护在城市管网中的成功应用经验和将来的发展方向。

前 言

　　城市燃气管网是城市的重要基础设施之一，担负着输送能量的工作，是城市生存和发展的必要保障，被称为城市的“生命线”。随着经济的快速发展，城市燃气管网建设发展很快，各种管线纵横交错。这些管道埋设于地下，长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀而经常发生腐蚀泄漏事故，常常导致管道设备非计划性检修、更换和停产，造成了巨大的直接和间接的经济损失。据资料统计，一个工业发达国家，每年由于金属腐蚀的直接损失，就占国民经济总产值的4％。

　　阴极保护是指将被保护金属(如煤气管道)进行阴极极化，使电位负移到金属表面阳极的平衡电位，消除其化学不均匀性所引起的腐蚀电池，使金属免遭环境介质(如土壤)的腐蚀。即用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道、设备的腐蚀。从而达到延长被保护管道的使用寿命，提高其安全性和经济性的目的。经实践证明这是一项投资少，其经济和社会效益明显的技术。阴极保护技术发源于160多年前，70年代初阴极保护技术日趋完善，成为欧、美、日等国的(联帮)法规标准。我国早期的部颁标准SYJ7-84就已规定油、气管道必须采用阴极保护。从环境保护和根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T系列规范均要求，对油、气管道建设均须实施阴极保护。

概 述

　　阴极保护分为外加电流保护和牺牲阳极保护两种方式，目前昆明市煤气输配管网系统除在昆明焦化厂至昆明城区l号17.9KMφ630中压主干管采用外加电流阴极保护外，二号主干管和其余城区管网均普遍采用牺牲阳极保护。因其施工方便，可靠性高，投资少。一般阴极保护系统投资只占管网总投资的3-5％。其在有效保护下，可延长管道使用寿命一倍以上。(阴极保护系统是指阴极保护设施：如外加电流保护站、牺牲阳极、绝缘法兰、检测桩和被保护对象——煤气输配管网。以及相应的检测、管理软件。)

　　2000年底统计，城市燃气管网总长1113．82公里，城市燃气用户38万户，牺牲阳极总计1200多组，大口径绝缘法兰近4000套，调压站252座，煤气阀门567个，煤气集水井4142口，城市燃气管网设施总投资405461314．37元人民币。目前已服役15年以上的埋地燃气管网和设施已面临着进入大修甚至部分更换的阶段了。对我市燃气管道的腐蚀原因进行深入调查和管网运行15年来阴极保护运行效果综合评价，可以总结成功经验，同时检讨工作中的问题和不足之处，做好管网腐蚀工作，提前预测和防范事故隐患，尽量减少突发事故发生和经济损失。

　　由于埋地燃气管道遭受土壤腐蚀和其它干扰影响，据国内一些地区的地下管道使用寿命统计，低的3-5年，高的10多年，严重的几个月就会使管道腐蚀损坏和发生泄漏事故。昆明城市燃气管网工程自1982年开工建设以来就实施了阴极保护，投入运行至今，由于腐蚀穿孔泄漏造成的事故仅有二例。总结经验，我们主要做了以下几方面的工作。

一、环境调研、确定方案

　　自1982年昆明煤气工程开工建设以来，煤气管网不断扩大，煤气管网从1986投入运行至今已有15年，在1988年《昆明市煤气管道腐蚀调查与阴极保护应用效果》报告中，曾邀请省外专家对煤气管网阴极保护作过(首次)调查结论：

　　1、昆明市区土壤腐蚀性：中等、强腐蚀各占50％。因采样浅，实际土壤腐蚀性比分析化验值高。

　　2、采用阴极保护最大保护度为98％，平均保护度为59％。

　　3、采用阴极保护与未采用阴极保护管道平均失重，平均最大腐蚀深度、平均最大腐蚀速度之比分别为：1：2.76，1:2.52，1:2.49

　　4、采用阴极保护防腐技术可减缓管道腐蚀，延长管道寿命1.49—1.76倍，其经济效益是显著的。

　　昆明城市燃气管网工程全面实施阴极保护，(当时)在国内城市燃气管网中尚属首次大规模应用，并取得成功。

　　根据对昆明市土壤腐蚀性和土壤电阻率等项的调查结果，从经济性、管理和安全性考虑，我们采用在城郊主干管实施外加电流阴极保护，在城区中低压管网和庭院小区实施镁、锌牺牲阳极联合保护。

二、加强管网防腐、绝缘和阴极保护

　　昆明城区煤气管网普遍采用沥青玻璃布加强和特加强级防腐，其中也在昆明烟厂和龙泉路段试用了10多公里的聚乙烯胶带防腐，由于环保等方面的要求，今年开始采用环氧煤沥青防腐。按照规定在防腐管出厂前，均要求作电火花耐压试验。在现场施工中有要求对防腐层破损点和接口进行现场防腐和电火花检查，对回填土的要求也有具体的规定。

　　为了确保管网的保护电位和避免交叉影响，我们首先将中低压主干管和城区管网用绝缘法兰分隔开，同时又将城区中低压管网与小区和大庭院管网用绝缘法兰实施分隔，城区中低压管网也同时按四个片区分隔开。把调压站、阀门井也同时采用绝缘法兰隔离，两端管道用电缆跨接“送电”。在城区燃气入户立管处全部采用φ57绝缘法兰隔离。这样做投资相对增加，但对保证管网阴极保护效果也是必要的。采用镁、锌牺牲阳极进行联合保护，平均每l至2KM埋设一组，同时在各片区选择10处埋设了“腐蚀样片”，便于将来作对比分析。检查桩的设置根据管理的需要和各区段电位的调控确定。

三、配合大修改造、有针对性的实施腐蚀控制

　　在煤气管网投入运行初期，由于焦化厂出产的煤气气质净化不