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埋地套管中鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖母g與防護(hù)

文檔作者：樸貞花袁賡童高田文檔來源： 1．大連煤氣公司 2．西安市天然氣總公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年06月30日
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上一篇：埋地油氣管道雜散電流檢測與防護(hù)

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第25卷第5期
2005年5月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT Mav 2oo5
技術(shù)與開發(fā) ％
％
埋地套管中鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖母g與防護(hù)
樸貞花 ， 袁賡 ， 童高田
(1．大連煤氣公司，遼寧大連116011；2．西安市天然氣總公司，陜西西安710077)
摘要： 分析了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿涝谒嗵坠?、鑄鐵套管、做外防腐的鋼套管內(nèi)的腐蝕情況，
討論了采用帶狀鎂(鋅)陽極、鐲狀陽極的局部陰極保護(hù)方法。
關(guān)鍵詞： 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃?腐蝕； 防腐； 套管； 陰極保護(hù)
中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1000—4416(2005)05—0021—03
Corrosion and Protection of Buried Steel Gas Pipeline in Sleeve
PIA0 Zhen—hua ， YUAN Geng ， TONG Gao—tian
(1．Dalian Gas Corporation，Dalian 116011，China；2．Xi白n Natural Gas General Co．， n
710077，China)
Abstract： The corrosion of buried steel gas pipeline in sleeves such as cement sleeve，cast iron
sleeve，external anti-corosive steel sleeve is analyzed，and the local cathodic protection method using
ribbon magnesium(zinc)anode and ring anode is discussed．
Key words： town gas pipeline； corrosion； anti-corosion； sleeve； cathodic protection
為了保證燃?xì)夤艿腊踩?、有效地長期運(yùn)行．大量
的埋地鋼質(zhì)管道采用了外防腐層和陰極保護(hù)相結(jié)合
的防腐方式，以延長使用壽命_l ]。當(dāng)埋地管道穿
過排水管、熱力管溝、河流、涵洞等其他用途的溝槽
以及穿越鐵路、高速公路、電車軌道和城市主干道
時(shí)，為防止管道遭受損壞．一般都加設(shè)套管。一般有
水泥套管、鑄鐵套管和帶外防腐層的鋼套管，套管兩
端采用柔性的防腐防水材料密封，但實(shí)際工程中往
往密封不嚴(yán)，造成套管內(nèi)存有大量積水和泥沙。一
些地方的腐蝕調(diào)查發(fā)現(xiàn)，開挖后套管內(nèi)燃?xì)夤艿?
(主管道)腐蝕有時(shí)非常嚴(yán)重，有的即將穿孔_8 。
1 套管屏蔽的產(chǎn)生
在埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)工程中，常常陰極保
護(hù)電流不能有效地保護(hù)套管內(nèi)的主管道，電流被阻
礙或被分流．這種現(xiàn)象稱為電屏蔽。
① 水泥套管等絕緣屏蔽層引起的屏蔽
圖1表示了在一段有外防腐層的主管道周圍由
水泥套管等絕緣屏障層引起的屏蔽情況。
陰極保護(hù)電流
＼ 3
· 21·
圖1 水泥套管等絕緣屏蔽層引起的屏蔽
Fig．1 S~ nins efect from insulation cem眥sleeve
在屏蔽層和主管道之間有一定的空間，因端頭
密封不好，套管里面進(jìn)去了一些泥沙或水。在未施
加陰極保護(hù)的條件下，在套管內(nèi)、外的主管道外防腐
層的缺陷處，鋼管將經(jīng)受電化學(xué)腐蝕。若管道施加
了陰極保護(hù)．套管外的主管道缺陷處得到了很好的
保護(hù)。由于套管的電絕緣性，保護(hù)電流將不能穿過
毆 嘹
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第5期 煤氣與熱力 第25卷
該屏蔽層而到達(dá)外防腐層缺陷處鋼管表面．導(dǎo)致陰
極保護(hù)在套管內(nèi)失效。
盡管如此，部分陰極保護(hù)電流可以通過屏蔽層
和主管道之間的土壤或電解質(zhì)流到被屏蔽的外防腐
層缺陷處，但是這個(gè)電流很小，往往達(dá)不到保護(hù)的要
求。套管和主管道之間的間距越小，土壤或電解質(zhì)
的電阻越大，保護(hù)電流越小。
② 鑄鐵套管因電流短路引起的屏蔽
圖2表示了不做防腐的鑄鐵套管分流陰極保護(hù)
電流的一般情況，這種情況出現(xiàn)在穿越處的套管與
被保護(hù)的管道電流短路時(shí)。套管和主管道之間積聚
了大量的水或泥沙，而金屬的電性接觸阻礙了套管
內(nèi)管道的陰極保護(hù)。
陰極保護(hù)電流
圖2 鑄鐵套管因電流短路引起的屏蔽
Fig．2 Screening efect from short-circuit current of cast
iron sleeve
套管和主管道之間兩端用軟性材料密封和中
間安裝絕緣支架的目的是保證套管和主管道完全無
電性連接，實(shí)際上很難達(dá)到此要求。比如，不適當(dāng)?shù)?
安裝端頭密封材料，支架的數(shù)量不夠或失效，套管或
管道發(fā)生彎曲變形。如果套管和主管道之間存在著
電性連接(可能在套管內(nèi)部，也可能在端部)，則套
管從外部收集的大量陰極保護(hù)電流就會(huì)沿套管流向
套管和管道間的電性連接點(diǎn)，然后沿主管道返回陰
極保護(hù)設(shè)施。在這種情況下，實(shí)際上沒有陰極保護(hù)
電流穿過套管壁流向套管內(nèi)主管道表面，使得位于
套管內(nèi)的主管道處于自由腐蝕狀態(tài)，而套管外主管
道表面則得到了很好保護(hù)。
如果套管與主管道無電性連接(即有很好的電
絕緣)，金屬套管材料簡化為導(dǎo)電環(huán)境的一部分，陰
極保護(hù)電流能穿過套管壁直接流向套管內(nèi)與電解質(zhì)
接觸的那部分主管道。應(yīng)該注意，套管內(nèi)表面的電
流流出將引起套管內(nèi)表面的腐蝕。再者，因?yàn)樵谔?
管內(nèi)外表面的金屬與電解質(zhì)界面的電壓降，造成部
分電流損耗，套管內(nèi)主管道的保護(hù)水平將低于套管
外的主管道。因此，盡量減少套管內(nèi)主管道外防腐
層缺陷數(shù)量和面積至關(guān)重要。
③ 做外防腐的鋼套管引起的屏蔽
做了外防腐的鋼套管，如果兩端頭也做好了絕
緣防腐，這就和水泥套管的屏蔽情況是同一種類型。
如果套管里進(jìn)水或泥沙以后，套管里面的主管道缺
陷處會(huì)在電解質(zhì)中自由腐蝕，同樣未做防腐處理的
套管內(nèi)壁也將遭受腐蝕，致使力學(xué)性能下降。如果
兩個(gè)端頭未做外防腐，這種情況類似于鑄鐵套管。
套管和主管道在無短接的情況下，部分陰極保護(hù)電
流將沿套管流失。因?yàn)殡娏骺偸茄貙?dǎo)電性好的介質(zhì)
流動(dòng)，鋼套管的導(dǎo)電性大大優(yōu)于土壤和水，又由于套
管與主管道的間距相對較小，外部土壤的電阻率往
往小于套管內(nèi)積水或泥沙的電阻率，部分電流會(huì)從
套管的一端直接流向另一端，又流到外部土壤中。
所以，在此種情況下套管內(nèi)主管道也得不到充分的
保護(hù)。
若套管中的主管道外防腐層完好或套管里面是
干燥的，那么除了暴露的大氣腐蝕外不會(huì)有其他的
腐蝕，但這種情況不大可能出現(xiàn)。在主管道被推入
套管時(shí)，管道外防腐層很可能被破壞，套管越長，損
壞的可能性越大，且水或泥沙有時(shí)通過有缺陷的密
封端頭進(jìn)入套管。實(shí)踐證明，這種情況在套管穿越
中占有很大的比例。若進(jìn)入套管中的水或泥沙含有
大量的cl一、SO：一和厭氧菌等，未受到充分陰極保
護(hù)的主管道很容易遭受腐蝕，以至穿孑L。另外，在套
管內(nèi)使用絕緣支架時(shí)，管道在受力的情況下，還有可
能引起應(yīng)力腐蝕。
在使用鑄鐵套管或外防腐層質(zhì)量不好的套管與
外防腐層質(zhì)量良好的主管道配合使用時(shí)，如果套管
和主管道短接，那么除了套管內(nèi)的管道得不到充分
保護(hù)外，套管還可以造成相當(dāng)于1～10 km管道的陰
極保護(hù)電流流失。
2 套管屏蔽的解決方法
避免套管中主管道的腐蝕可以采取多種方法。
對于新建埋地鋼質(zhì)管道，應(yīng)盡量避免使用套管。在
不可避免使用套管的地方，在套管內(nèi)部采取局部的
陰極保護(hù)是一種很實(shí)用的辦法，采取的方案主要有
3種：①在套管內(nèi)部主管道上纏繞鎂陽極帶，它的優(yōu)
點(diǎn)是施工方便，缺點(diǎn)是鎂的電位較負(fù)，保護(hù)年限不是
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很長。②纏繞鋅陽極帶，優(yōu)點(diǎn)是鋅的電位相對較高．
可以使用較長的年限并且比較經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是鋅陽極
帶比較脆，不易安裝。③安裝鐲式陽極(材質(zhì)為鋁
鎂合金)，既容易安裝，又能保證足夠的年限。
套管內(nèi)局部陰極保護(hù)犧牲陽極的用量可根據(jù)保
護(hù)面積，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算得出所需陽極的質(zhì)量。在工
程實(shí)際應(yīng)用中．當(dāng)主管道外防腐層為加強(qiáng)級聚乙烯
防腐(三層PE)時(shí)，使用鎂陽極帶(截面尺寸為9．5
mm×19 mm)。當(dāng)主管道外徑~<219 1Tim時(shí)，鎂陽極
帶沿主管道外壁等距且與管道軸向成30。角纏繞；
當(dāng)主管道外徑>219 mm且~<377 mm時(shí)，沿主管道
外壁等距且與管道軸向成45。角纏繞；當(dāng)主管道外
徑大于377 mm時(shí)．沿主管道外壁等距且與管道軸
向成60。角纏繞。當(dāng)設(shè)計(jì)使用鋅陽極帶時(shí)，因我國
尚無鋅陽極帶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同的廠家生產(chǎn)的鋅陽極
帶型號不同．可根據(jù)套管穿越處的實(shí)際情況計(jì)算用
量。鐲式陽極采用雙半圓環(huán)組合形式，每套陽極包
括兩個(gè)半圓環(huán)陽極，陽極采用螺栓連接并環(huán)繞卡緊
在管道上。陽極電纜通過銅鼻子固定在管道上。根
據(jù)套管穿越處的實(shí)際情況計(jì)算出所需鐲式陽極的規(guī)
格和數(shù)量，設(shè)計(jì)安裝時(shí)應(yīng)使陽極在套管內(nèi)均勻分布。
鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所是國內(nèi)率先開發(fā)
生產(chǎn)鐲式陽極的單位．對不同環(huán)境下的陽極選擇和
設(shè)計(jì)安裝積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
套管內(nèi)局部陰極保護(hù)施工簡單，安裝方便。安
裝鎂陽極帶時(shí)．可采用機(jī)械打磨的方法，露出里面的
鋼芯約2～5 om，在被保護(hù)的主管道上開鑿一個(gè)合
適的焊點(diǎn)。采用電焊、鋁熱焊等焊接方式把一端焊接
到主管道上。然后緊緊地貼住主管道外壁按一定的
角度和間距纏繞好。再把另一端焊接好，兩個(gè)焊點(diǎn)都
要做好絕緣防腐。安裝鋅陽極帶時(shí)，兩個(gè)端頭可用
加熱的方法熔化鋅，露出鋼芯，打磨干凈，采用與鎂
陽極帶相同的安裝方法安裝好。對于鐲式陽極，用
螺栓將鐲式陽極固定在管道上后，把電纜像安裝普
通埋地式陽極一樣焊接到主管道管壁上，做好絕緣
防腐即可完成¨ 。
另外．對管材、絕緣支架和端部柔性密封要仔細(xì)
選擇材料和設(shè)計(jì)施工。套管和主管道要求直而圓，
并且在套管穿越處主管道一般使用高一等級的防腐
層 若套管內(nèi)采用局部陰極保護(hù)，絕緣支架的高度
應(yīng)保證犧牲陽極不和套管內(nèi)壁接觸，防止陽極失效
和受力。如果絕緣支架在安裝過程中意外損壞，應(yīng)
更換后再繼續(xù)安裝。套管內(nèi)的所有雜物在穿越之前
必須清除干凈。
套管穿越完成后，在回填土之前，應(yīng)做電絕緣性
能檢查，把參比電極置于同一位置，測量管地電位和
套管對地電位，兩個(gè)讀數(shù)有較大的差值，則證明絕緣
性能良好。為了掌握二者間的電絕緣情況，可以設(shè)
置套管穿越處測試樁。
3 結(jié)論
① 埋地鋼質(zhì)管道在套管中的腐蝕情況隨套管
種類不同而不同。
② 對外部陰極保護(hù)在套管內(nèi)的失效，可以采
取局部陰極保護(hù)的方法保護(hù)套管內(nèi)的主管道。
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版社．2000．
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作者簡介：樸貞花(1966一 )， 女， 黑龍江雞西人，
高級工程師， 大學(xué)， 從事燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)工
作。
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