1.城市燃气管网外壁保护的发展过程
我国早期埋地燃气管道的防护手段,仅为单一的石油沥青加玻璃丝布外防腐层方法,大部分在现场作业,受作业条件的限制,难以保障除锈和涂覆工艺的质量。近年来随着煤焦油瓷漆、环氧粉末、三层PE等优良涂层材料和技术的发展,使得管道的防护寿命大大延长。但钢质管道即使具有较好的外防腐层,由于运输过程及现场施工时各种原因引起的防腐层破损,而且涂料本身也具有多孔性的缺陷,这些薄弱的部位,往往就是管道早期腐蚀穿孔源。进入上世纪90年代,阴极保护技术才逐步被人们所认识,但仍有不少城市的埋地燃气管线还仅只采用外防腐层的方法。我国城市燃气事业经过上世纪80年代中后期的高速发展后,90年代中后期即进入了一个事故高发期。随着城市现代化建设的进展,地下构筑物的拥挤程度日益加剧,燃气管线与自来水管线、下水管线、热力管网、电力电缆、通信电缆等管网平行敷设或交叉、或处于很狭窄的地下空间,再加上地下铁道工程的建设和发展,地下环境越来越复杂,燃气管网由于输送介质的易爆、易燃、有毒等危险特性,一旦发生泄漏,其后果是显而易见的,因此对城市燃气管网的防护水平与安全可靠性的要求越来越高。
2.在役城市燃气管网阴极保护的特殊性
2.1城市燃气管网的特殊性
城市燃气管线管径种类多,管线长;外防腐涂层随着建设年代而不同,其质量也参差不齐,随着时间的推移,防腐层质量逐渐下降,其表现如漏铁点增加、粘附力下降等。有时管道表面看起来防腐层还完好,但其绝缘电阻却已下降。城市燃气管线铺设的范围随着城市的扩容而不断增加,燃气管道所经过的环境腐蚀性也各不相同。燃气管线进入庭院后情况更加复杂,它除了继续与多种管网交织外,管线埋设都比较浅,弯头、三通比较多,防腐层质量做的都不如市区管线,庭院内随意开挖的几率比市区管线也大得多。
2.2管网系统内金属结构复杂性
由于燃气管道各种阀井及伸缩节较多,其连接处的法兰垫片电阻增大,阻碍了阴极保护电流的流动。而有些管道穿越混凝土与混凝土内的钢筋相搭接或燃气管道进入用户家中,用户随意在天然气管道与水管间缠绕铁丝,使得天然气管道与自来水管道电性连接,实施阴极保护时必然使大量的保护电流流失,也增加了阴极保护的难度。
2.3阳极地床设计的限制性
由于城市的发展,城市可利用面积越来越少。浅埋阳极地床占地表面积大,对地下其它金属结构物分布情况要求条件苛刻,且电流分布不均衡,容易产生干扰和屏蔽;牺牲阳极由于保护距离有限,尤其对于旧管线使用量加大,间隔距离短,市政道路开挖困难,使其应用受到了限制。城市燃气管网的这些特殊性都增加了阴极保护的难度。
3.燃气管网阴极保护设计需注意的问题
3.1保护方案的确定
对于运行的燃气管网阴极保护采用何种保护方法将决定阴极保护成功与否。单一采用牺牲阳极保护方法是不实际的,也是无法实施的。对于在役的城市燃气管网阴极保护采用外加电流的保护方法已成为大家的共识。由于浅埋阳极地床受各种条件的限制和影响,除个别地点如门站、输配站及个别特殊情况地点有可能实施外,基本上不被采用。深井阳极地床由于其占地面积小、输出电流辐射范围广且分布均匀、对其它金属结构物的干扰影响小、同时被其它金属结构物屏蔽的可能性也相对较小,目前已被广泛的应用于运行的燃气管网的阴极保护。由于受通电点电位最高值的限制,不能靠提高通电点电位来扩大保护范围,对于深井阳极外加电流欠保护的区域,可追加牺牲阳极进行补充。只要外加电流设计合理,所追加的牺牲阳极用量及安装间距比单一采用牺牲阳极用量要少得多,且间距也大的多,为施工带来许多方便及可实施性。因此,对于运行的燃气管网采用深井阳极地床外加电流保护为主,牺牲阳极保护为辅,配以绝缘、均压和排流保护方法是行之有效的方法。
3.2设计
由于运行的燃气管网复杂性,设计前期进行资料的分析和调研及进行现场勘查是必不可少的。要详细了解保护范围内管线的布局、环境的腐蚀性、绝缘状况,在条件允许的情况下进行馈电试验,这些对整个设计将起到事半功倍的效果。
3.3绝缘与均压处理
绝缘:绝缘处理包含两个层面的含义。其一是对已知的管道防腐层破损点进行修补绝缘处理;二是对系统内不被纳入保护对象的管线进行处理。均压:均压是指为使被保护的天然气管道具有良好的电连续性而采取的措施。例如部分燃气管道阀门及波纹管膨胀节,有的由于电性连接不好,有的甚至完全绝缘,对阴极保护电流的回流非常不利,所以应对管道上电性连接不好的阀井及波纹管膨胀节进行均压。同时对平行敷设的管道及发生交叉的管道为排除相互间的干扰也需要对管道进行均压处理。
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