3PE防腐管道阴极保护应注意的几个问题

按照现行国家标准GB／T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》规定：“新建管道应采用防腐层加阴极保护的联合防护措施或其他业已证明有效的腐蚀控制技术”。从上世纪90年代起，我国建设的油气管道大部分采用较先进的3PE防护涂层。3PE 防护和阴极保护的联合应用是埋地钢质管道腐蚀防护普遍采用的一项技术，已在国内数万公里管道上应用，并取得了显著效果。根据大量工程和管道后期运行情况分析，笔者认为在3PE防腐管道阴极保护设计施工中应注意以下几方面的问题。

　　阴极保护方法选择

　　油气管道阴极保护有强制电流法和牺牲阳极法两种方法。不论何种方法，合理有效的阴极保护系统都可以获得良好的保护效果，防止腐蚀发生。两种方法各有优缺点，在实践中应区别情况使用。选择阴极保护方法时考虑的主要因素有：管道防腐层性能、工程规模、保护电流大小、环境条件、土壤电阻率、管网现状、交直流干扰情况、有无经济方便的电源及工程造价等。 目前的习惯是，强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的油气主管道或城镇燃气环网。牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。

　　采用绝缘性能优良的3PE防腐层管道需要的阴极保护电流比较小，大量资料表明，强制阴极保护中过负的阴极极化电位会造成电解质更容易渗透防腐层引起阴极剥离，致使防腐层提早失效，而采用牺牲阳极阴极保护则不会出现这种情况，再加上施工和维护成本等因素，在实践中3PE管道一般采用牺牲阳极阴极保护法，其设计主要按照SY/T 0019—97《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》要求进行。在土壤电阻率特别高，不适宜采用牺牲阳极的地方，建议采用强制电流法。3PE防腐管道阴极保护应注意的几个问题

　　套管对阴极保护电流的屏蔽

　　穿越公路、铁路的3PE燃气管道，按照设计要求 ，施工时要加设套管，并且套管与主管之间要用绝缘的支架支撑，套管两端用柔性的防水材料封堵，防止地下水进入套管内使主管道发生腐蚀。但通过对管道防腐情况的检测发现，加设套管并不能阻止管道腐蚀的发生，而且加设套管的管段，主管道发生腐蚀的情况越严重。原因是套管内主管道能够得到有效阴极保护的必要条件是主管道与套管之间存在导电介质，而严格按照规范施工的管道，套管与主管道之间设绝缘支架，套管两端防水密封良好，地下水不能进入，套管与主管道之间的介质是空气，导致没有导电介质。主管道虽然加设阴极保护，但阴极保护电流受空气层阻断被完全屏蔽，起不到任何作用，这就是套管对阴极保护电流产生了屏蔽。另外，在穿越套管施工时，人工拖、拽等操作往往会破坏主管道的防腐层，如果未及时发现并修补，管道埋地投用后，因为套管对阴极保护电流的屏蔽，阴极保护不起作用，套管内主管道防腐层的破损处会处于自然氧化、腐蚀的状态，并逐步蔓延。解决阴极保护电流屏蔽的方法是：

　　（1）穿越公路、铁路的管道，为控制腐蚀，可以加大壁厚及增加埋深，尽量避免使用套管。

　　（2）不可避免使用套管时，可在套管内部采取局部的阴极保护。具体做法是：在套管内的主管道上缠绕镁阳极带或锌阳极带或安装镯式阳极。当主管道外防腐层为3PE防腐时，推荐使用缠绕镁阳极带的局部阴极保护。安装镁阳极带时，可采用机械打磨的方法，露出里面的钢管3～5cm，主管道上开凿一个合适的焊点，采用电焊、铝热焊等焊接方式把镁阳极带一端焊接到主管道上，根据不同的管径按照的角度和间距，贴着管道的外壁紧紧缠绕（如图1所示）。针对不同管径，镁阳极带有不同的缠绕角度：当燃气管道外径≤219mm时，镁阳极带沿管道外壁等距且与管道轴向成30°角缠绕；当管道外径为219～377mm时，沿管道外壁等距且与管道轴向成45°角缠绕；当燃气管道外径≥377mm时，沿管道外壁等距且与管道轴向成60°角缠绕。镁阳极带另一端也要和起点一样，焊接在主管道上，而且两个焊点都要做好绝缘防腐。镁阳极带缠绕施工完毕，套管两端应采用柔性的防腐、防水材料密封，并保证密封良好，防止水或其他杂物进入。缠绕镁阳极带法的优点是施工简单方便，缺点是镁的电位较负，保护年限不是很长。