城镇燃气管道腐蚀防护法，有效保障安全

针对土壤腐蚀的特点，可以从下述三个途径来防止腐蚀的发生和降低腐蚀的程度：第一，可采用耐腐蚀的管材，如铸铁管（球墨铸铁管）、聚乙烯（PE）管或其他非金属管道；第二，增加金属管道和土壤之间的过渡电阻，减小腐蚀电流，就是采用钢管外包覆防腐绝缘层使电阻增大；第三，采用电保护法，一般要与绝缘层防腐法相结合，以减小电流的消耗。

（一）绝缘层防腐法

管道的绝缘层一般应满足下列基本要求：

（1）应有良好的电绝缘性能、耐击穿电压强度不得低于电火花检测仪检测的电压标准；

（2）应有足够的机械强度、韧性及塑性；

（3）绝缘层与钢管应有良好的粘结性，保持连续完整；

（4）应有良好的防水性和化学稳定性；

（5）材料来源充足，价格低廉，便于机械化施工；

（6）涂层应易于修补。

地下燃气管道防腐设计，必须考虑土壤电阻率。对高、中压输气干管宜沿燃气管道途经地段选点测定其土壤电阻率。应根据土壤的腐蚀性、管道的重要程度及所经地段的地质、环境条件确定其防腐等级。

地下燃气管道的外防腐涂层的种类，根据工程的具体情况，可选用石油沥青、环氧煤沥青、聚乙烯防腐胶带、聚乙烯防腐层、氯磺化聚乙烯、环氧粉末喷涂等。

1.石油沥青防腐层

石油沥青防腐层适用于输送介质温度不超过80℃的埋地钢质管道外涂层的防腐，但不宜敷设在水下、沼泽及芦苇地带。

石油沥青防腐层由沥青、玻璃布和外包聚氯乙烯工业膜组成，其防腐层结构和等级见表2-14。

石油沥青防腐层的设计、生产以及施工和验收应符合SY/T 0420-1997《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》的规定，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

表2-14 石油沥青防腐层等级及结构

2.环氧煤沥青防腐层

环氧煤沥青防腐层适用于输送介质温度不超过110℃的埋地钢质管道外涂层的防腐，为适应不同腐蚀环境对防腐层的要求，环氧煤沥青防腐层分为普通级、加强级、特加强级3个等级，其结构由一层底漆和多层面漆组成，面漆层间可加玻璃布增强。防腐层的等级与结构见表2-15。

环氧煤沥青防腐层的设计、生产以及施工和验收应符合SY/T 0447-1996《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》。

3.聚乙烯胶粘带防腐层

聚乙烯胶粘带防腐层适用于输送介质温度30～70℃的埋地钢质管道外的防腐。聚乙烯胶粘带按用途可分为防腐胶粘带（内带）、保护胶粘带（外带）和补口带三种。防腐时，应根据管径、防腐要求、施工方法，选用适宜的规格和厚度的内带、外带和补口带。

表2-15 环氧煤沥青防腐层等级及结构

注：“面漆、玻璃布、面漆”应连续涂敷、也可用一层浸满面漆的玻璃布代替。

聚乙烯胶粘带防腐层的等级及结构应符合表2-16的要求，其设计、生产以及施工和验收应符合SY/T 0414-2007《埋地钢质管道聚乙烯胶带防腐层技术标准》的规定，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

表2-16 聚乙烯胶粘带防腐层的等级及结构

注：1.对于普通级防腐层，当胶粘带宽度小于或等于75mm时，搭接宽度可大于或等于10mm；当胶粘带宽度大于75mm，小于230mm时，搭接宽度可大于或等于15mm；当胶粘带宽度大于或等于230mm时，搭接宽度可大于或等于20mm。

2.胶粘带宽度的允许偏差为胶粘带宽度的±5%。

4.聚乙烯防腐层

挤压聚乙烯防腐层可分为长期工作温度不超过50℃的常温型（N）和长期工作温度不超过70℃的高温型（H）两种。

挤压聚乙烯防腐层分二层结构和三层结构两种。二层结构的底层为胶粘剂，外层为聚乙烯；三层结构的底层为环氧粉末涂料，中间层为胶粘剂，外层为聚乙烯。防腐层的厚度应符合表2-17的规定。

埋地钢质管道挤压聚乙烯防腐层的设计、生产以及施工验收应符合《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T 0413的规定，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

表2-17 防腐层的厚度(www.xing528.com)

注：要求防腐层机械强度高的地区，规定使用加强级；一般情况采用普通级。

（二）电保护法

1.外加电源阴极保护

利用外加的直流电源，通常是阴极保护站产生的直流电源，使金属管道对土壤造成负电位保护方法，称为外加电源阴极保护。其原理如图2-35所示。阴极保护站直流电源的正极与接地阳极（常用的阳极材料有废旧钢材，永久性阳极材料有石墨和高硅铁）连接，负极与被保护的管道在通电点连接。外加电流从电源正极通过导线流向接地阳极，它和通电点的连线与管道垂直，连线两端点的水平距离约为300～500m。直流电由接地阳极经土壤流入被保护的管道，再从管道经导线流回负极，这样使整个管道成为阴极，接地阳极成为腐蚀电池，接地阳极的正离子流入土壤，不断受到腐蚀，管道则受到保护。

埋地金属管道达到阴极保护的最低电位值V₂，由土壤腐蚀性质等因素决定，一般需要通过较长期的实践或在实验室测定来决定其数值。当阴极保护通电点处金属管道的电位过大时，可使涂在管道上的沥青绝缘层剥落而引起严重后果，故通电点的最高电位V₁也必须控制在一安全数值之内。

一个阴极保护站的保护半径R=15～20km，两个保护站之间的保护距离S=40～60km（见图2-36）。

图2-35 阴极保护原理

1—电源开关 2—熔丝 3—变压器 4—整流器 5—电流表 6—开关 7—熔丝 8—管道 9—接地阳极 10—电源

图2-36 外加电源阴极保护站的保护范围

1—管道 2—阴极保护站 3—接地阳极

当被保护的管道与其他地下金属管道或构筑物邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响。当这种影响超过现行标准时，就应考虑燃气管道与相邻地下金属管道或构筑物共同的电保护措施。

图2-37 牺牲阳极保护原理

1—牺牲阳极 2—导线 3—管道 4—检测桩 5—填包料

2.牺牲阳极保护法

采用比被保护金属电极电位较负的金属材料和被保护金属相连，以防止被保护金属遭受腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护法。电极电位较负的金属与电极电位较正的被保护金属，在电解质溶液（土壤）中形成原电池，作为保护电源。电位较负的金属成为阳极，在输出电流过程中遭受破坏，故称为牺牲阳极，其工作原理如图2-37所示。

所谓标准电极电位，即浸在标准盐溶液（活度为1）中的金属的电位，与假定等于零的标准氢电极的电位之间的电位差，是一个相对值。一些金属可按其标准电极电位增长的顺序排列成电化学次序，见表2-18。

表2-18 金属电化学顺序表

牺牲阳极又名为保护器，通常用电极电位比铁更负的金属，如镁、铝、锌及其合金作为阳极。

使用牺牲阳极保护时，被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层，此管道与其他不需要保护的金属管道或构筑物之间没有通电性，即绝缘良好。

每种牺牲阳极都相应地有一种或几种最适宜的填包料。例如锌合金阳极，用硫酸钠、石膏粉和膨润土作填包料。填包料的电阻率很小，使保护器流出的电流较大，填包料使保护器受到均匀的腐蚀。阳极应埋设在土壤冰冻线以下。在土壤不致冻结的情况下，阳极和管道的距离在0.3～0.7m范围内，对保护电位影响不大。

3.排流保护法

防止地下杂散电流腐蚀的方法，除增加回路电阻（即加强防腐绝缘层）、阴极保护和牺牲阳极保护外，还可用排流保护法。

用排流导线将管道的排流点与电气化铁路的钢轨、回馈线或牵引变电站的阴极母线相连接，使管道上的杂散电流不经土壤而经过导线单向地流回电源的负极，从而保证管道不受腐蚀，这种方法称为排流保护法。排流保护法有直接排流和极化排流两种。

图2-38 极化排流保护原理

1—管道 2—电阻 3—整流器 4—开关 5—电流表 6—保险丝 7—钢轨

直接排流就是把管道连接到产生杂散电流的直流电源的负极上。当回流点的电位相当稳定，负极与管道之间的导电率不大，而“管道—负极”的电位差大于“管道—大地”的电位差，并且总是正电位时，直接排流设备才是有效的。

当回流点的电位不稳定，其数值和方向经常变化时，采用直接排流设备可能由于周期性交变破坏作用而使管道受到损害。在这种情况下就需要采用极化排流设备来防止腐蚀。

极化排流保护与直接排流保护的区别在于设有整流器，其保护原理如图2-38所示。