某城镇埋地燃气管道牺牲阳极失效问题的分析及应对措施

刘旭文 王彦民 孙 鑫 崔纪梅

（1. 中央制塑（天津）有限公司，天津 300192；2.天津大地燃气技术设备有限公司，天津300402）

0 引言

近年来，燃气需求量和管道的重要性不断提高，对燃气管道的安全性提出了新的要求。而社会基础设施的大力兴建也会使管道遭受交、直流干扰的风险日益增高。牺牲阳极的保护情况相关的信息缺乏系统的测试和研究，因此无法全面掌握燃气管道牺牲阳极的服役状况及保护效果，无法保证阴极保护系统的有效运行[1-3]。

某城镇燃气公司的在役运行37公里埋地燃气管道服役时间已经达到10年及以上，属于燃气高压管线，管道周围环境紧邻有轨电车及高压电缆输电，其外防腐层为环氧煤沥青（氢凝防腐）、三层PE，在多条管道实施了镁合金牺牲阳极阴极保护措施，共装设了80多处牺牲阳极测试桩，经过了多年的运行，其牺牲阳极的服役数据有很多已经缺失。

为了掌握埋地燃气管道牺牲阳极的服役状况，根据GB/T 21246-2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》的方法要求进行检测[4]，本文通过对此燃气管道牺牲阳极阴保系统服役参数的现场全面检测，并对保护效果进行了评价，以便于提出合理的改进建议。

1 问题发现及原因分析

城镇燃气埋地管道的阴极保护系统，可有效防止埋地管道因腐蚀导致破坏而发生燃气泄漏事故，延长管道使用年限，保证管网输气安全。为保证燃气管道阴极保护系统的整体有效运行，我们对该管网阴极保护系统中的31处测试桩保护电位及其它参数进行了抽查检测，结果发现多数牺牲阳极测试桩的保护电位欠保护，而且个别的下降幅度较大。

1.1 牺牲阳极系统检测设备、仪器（如表1所示）

表1 现场检测设备、仪器

1.2 牺牲阳极现场测试的参数

每个牺牲阳极测试桩现场测试的参数包括6项：管道自然电位，管道保护电位，镁阳极开路电位，阳极输出电流，阳极接地电阻，土壤电阻率。

1.3 检测结果及发现的问题

在31处牺牲阳极测试桩检测点中，由于年久失修，保护电位达标的只有3处；欠保护的有32处，占比较大；而且个别的下降幅度较大（如表2所示）。

表2 现场检测牺牲阳极测试桩保护电位数据表

检测过程中发现，由于老的测试桩仍建设在阀门井内，井内易潮湿甚至漏水，导致部分测试桩连接管道线与阳极线的铜片锈蚀严重，导致管道线与阳极线接触不良容易发生虚接问题（如图1所示）；另外，部分测试桩接线面板上牺牲阳极线与管道线未有效连接，管道未起到保护（如图2所示）。从而导致大部分其它参数数据无法获取，无法掌握牺牲阳极的服役状况。

图1 虚接问题

图2 未有效连接

经过分析检测数据及其它因素发现，引起以上现象发生的主要原因还有个别地段由于城市建设的开发和地形地貌的变化，尤其是在管道附近进行的施工、挖掘和其他管道的建设，造成了相应阳极组的失效，最终导致了阴极保护电位的大幅下降。

2 应对措施

2.1 牺牲阳极改进依据

由于部分老的测试桩仍建设在阀门井内，井内易潮湿甚至漏水，使得测试桩内接线柱及螺栓受潮甚至浸泡在地下水中导致其锈蚀严重，无法进行牺牲阳极服役参数的检测及维护保养。针对部分测试桩接线面板的连接线及螺栓锈蚀严重，导致管道线与阳极线接触不良容易发生虚接，燃气管道未起到有效保护的问题。已经组织施工队伍对牺牲阳极测试桩进行了整体的改进，将牺牲阳极测试桩移出了阀井，安装在了地面上。避免了腐蚀和检测的不方便，从而延长牺牲阳极的服役寿命。测试桩及棒状牺牲阳极改进安装的要求如下：

（1）测试桩应尽量设置于管线的侧上方；

（2）棒状牺牲阳埋设在燃气管道的侧下方，埋设深度不小于管道底标高，距离管道外壁3～5m，最小间距不得小于0.5m。两支阳极间净距不小于3m；

（3）在设置测试桩位置的管道近旁，埋设极化探头，极化探头应尽量接近管道埋设；

（4）阳极钢芯或极化探头引线与电缆之间的连接采用焊接或铜管钳接方式，在连接处涂覆环氧涂料，加缠绝缘胶带，再包覆热收缩套，各层缠绕时搭接，必须保证连接牢固并且绝缘及防水性能良好；

（5）管道的连接电缆与管道采用铝热焊接连接。补口方式要求与管道防腐层的补口方式一致，要求焊接牢固并防腐补口可靠；

（6）阳极连接电缆通过测试桩内接线柱与管道的连接电缆连接，极化探头连接电缆接至测试桩内接线柱，按需与管道的连接电缆连接。

2.2 棒状镁合金牺牲阳极及测试桩安装示意图

根据实际情况，我们本次对3处牺牲阳极及测试桩进行了整体的改进，具体安装示意图（如图3所示）。

图3 棒状牺牲阳极电位电流测试桩安装示意图

3 改进后效果分析

根据实际情况，我们本次只对3处牺牲阳极及测试桩进行了整体的改进，具体安装效果（如图4所示）。

图4 改进后的牺牲阳极测试桩

改造后，通过现场检测数据（如表3所示）的分析，3个测试桩牺牲阳极的保护电位均在有效保护范围内，可以有效的保护管道，而且其它各项指标数据也均达标。

表3 改进后牺牲阳极测试桩保护电位数据表

4 结语

（1）通过对31处牺牲阳极测试桩的服役参数进行现场检测，初步掌握了该燃气公司目前牺牲阳极阴保系统的服役状况；

（2）在管道的日常维护管理中，应按照国家、行业相关规范要求，定期加强对牺牲阳极的服役参数进行测试，如果发现测试数据出现非常规的下降且幅度较大，应及时分析原因并及时采取相应的改进措施，从而延长牺牲阳极的服役寿命；

（3）通过对牺牲阳极测试桩进行了整改，将牺牲阳极测试桩移出了阀井安装在了地面上。避免了测试桩及内部接线柱的腐蚀，并且方便了检测，从而方便掌握全面的运行数据。