浅谈对埋地钢质燃气管道补做强制电流阴极保护

1. 引言

我国埋地钢质油气管道的阴极保护从六十年代开始，在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，目前，全国主要油气管道已基本安装了阴极保护系统，收到明显效果。但由于各种原因，少部分管道在施工安装时，阴极保护未与主管道施工同时进行，造成管道已经使用，且部分管道已经开始腐蚀或腐蚀较严重，而补做强制电流阴极保护。下面，针对实际工程中，一条长175KM的天然气管道补做强制电流阴极保护的工程，浅谈监理在工程整个施工过程中的控制要点。

1. 工程概况

某天然气管道∮273×6，材质为L290，长约175KM，已经投入运行三年，由于施工时未进行阴极保护施工，现管道已开始腐蚀，故按要求，对该段管道补做强制电流阴极保护。由于考虑到对现有管道腐蚀状况进行测试，费用较高，故业主未在施工前，对管道腐蚀状态进行测试；同时，对原设计的五座阴保站进行了变更，改为六座阴保站，管道两端处各设一站，站间间距35KM；阳极床为20根高硅铸铁阳极组成，浅埋立式埋设，埋设深度≥2m，阳极床与管道间距≥80m；电位测试桩每公里一个，电流测试桩每5-8KM一个，恒电位仪采用50A/50V。

1. 施工准备过程中的监理控制要点

3.1施工企业资质及人员资质审查
   由于阴极保护施工的专业性较强，故施工单位的选择必须选择专业的施工队伍，施工人员具备相应资质。在业主选择施工单位时，业主会同监理单位一起对施工单位进行了考察，选择了一家专业进行阴极保护施工的企业，该企业同时生产阴极保护主要材料及设备，包括测试桩、高硅铸铁阳极、饱和硫酸铜参比阳极，恒电位仪及控制台等。由于该企业自己生产主要材料及设备，能更好的控制施工质量，同时能避免由于材料设备发生质量问题引起扯皮的情况，故业主和监理单位一致选定其作为施工单位。
3.2主要材料及设备的审查
   阴极保护施工的主要材料为高硅铸铁阳极，其具有良好的导电性能，允许电流密度为5-80A/㎡，消耗功率小于0.5kg/A.a，其外包焦炭颗粒，表面用铝皮钻小孔做成圆筒状；恒电位仪采用50A/50V，两台，互为备用，观察全部零件是否正常，元件有无腐蚀、脱焊、损坏、各连接点是否可靠；电缆采用VV-0.6/1KV 1×6m㎡等规格铜芯带铠直埋电缆，以上材料设备都需具备出场合格证书和检测报告。
3.3施工组织设计的审查
   3.3.1由于在施工前，未对管道腐蚀情况进行测试，故施工组织设计中提出，对保护电位达不到要求的地方，附加牺牲阳极保护。监理单位认为，由于管道腐蚀情况未明，可以考虑在达不到保护电位的地方，增加阴保站或牺牲阳极保护，根据具体保护效果确定，并提醒业主，有可能造成工程造价增加。
   3.3.2设计中，阳极床埋设方式为浅埋立式埋设，施工组织设计中施工单位采用浅埋水平式埋设，监理单位征得业主同意，由施工单位提请设计进行了设计变更，采用浅埋水平式埋设，并要求阳极床的地址选择保证土壤电阻率≤50欧姆米。
   3.3.3由于管道是处于运行状态，管道内天然气压力为0.8-1MPa，施工组织设计中未提及在管道与电缆焊接前，对管道壁厚进行测试，且没有专项安全施工方案。故监理单位提出，施工单位须具备管道壁厚测试仪器，在焊接前必须进行管道壁厚测试，并要求施工单位编制了专项安全施工方案。
4、施工过程中的控制要点
 4.1阳极床地址的选定
阳极床是整个强制电流阴极保护的核心，其与管道的距离愈远电流分布愈均匀，但是过远会增加引线上的电压降和投资。由于设计阴保站间距为35KM，故与管道间距采用80m，同时，按以下原则选择阳极床地址：
1）、地下水位较高或潮湿低洼处；
2）、土层厚，无石块，便于施工；
3）、土壤电阻率小于50欧姆米；
4）、对邻近的金属构筑物干扰较小，阳极床与被保护管道之间不得有其他管道；
5）、阳极床位置与管道汇流点距离适当；
阳极接地电阻约占直流回路电阻的60%，大部分能量损失是由它造成，因此合理的选择阳极床位置，降低接地电阻是十分重要的工作。
按以上原则，对施工单位预先选定的阳极床位置，监理单位均派人参与了前期施工勘探及土壤电阻率测试，并确定了施工勘探的三个点，阳极床两端和中间共三点，达到要求，才对阳极床位置进行了确定，同时修建阴极保护间。
  4.2阳极引出线与电缆的焊接
     阳极与电缆的连接采用铝热焊剂焊接，主电缆不准许有断点。在施工过程中，出现过阳极引出线与主电缆中间焊接时，由于操作不当，造成焊接点熔断，监理单位立即要求施工单位对此根电缆进行了更换。
  4.3测试桩施工的施工工艺控制
     测试桩施工，按以下施工工艺进行：开挖管道→天然气检漏→剥离防腐层→管道壁厚测定→管壁表面清理→管壁与测试桩电缆铝热焊接→热熔胶封闭→补伤片防腐→电火花仪检测→电缆与测试桩连接→埋设测试桩→回填。由于管道仍处于运行状态，故施工工艺中的天然气检漏和管道壁厚测定非常重要，是后续施工工序安全施工的重要保障，监理单位旁站监理时，要求施工单位严格按施工工艺施工，保证了施工质量和安全。本工程施工过程中，未发现有天然气泄漏情况，每次管壁厚度测试均＞5mm，未发生安全事故。

1. 通电后保护电位的判定

5.1通电后，管道是否达到最小保护电位，应根据瞬时断电电位进行判断。目前流行的
通电电位测量方法简便易行，但对测量中的IR降（土壤中电压降）的含量没有足够重视。为消除阴极保护电位中的IR降影响，宜采用断电法测试管道的保护电位。
   5.2最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘接力为准，判断阴极保护电位是否过大应以瞬时断电电位为判断基础，只要断电电位不低于设计规定的最大保护参比电位，通电电位再大都没关系。
6、结束语
   对管道进行强制电流阴极保护施工，是管道达到设计使用寿命的重要保障，一般是和管道埋设一起施工，从而保证了管道从开始运行就不受或减少腐蚀。对已经投入运行的管道补充阴极保护施工，工程造价高，施工难度大，施工中安全隐患大，因此监理人员一定要把安全放在第一位，重视质量，前期准备工作一定要细致，在施工单位的选择、原材料和设备的检查、施工和安全方案的审定等方面协助业主把好关，关键部位、关键工序实行旁站监理，才能保证施工质量和安全，使工程达到预期效果。
 
参考文献：

1. SY/T 0023-97埋地钢质管道阴极保护参数测试方法
2. SY/T 0036-2000埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范
3. SY/J 4006-1990长输管道阴极保护工程施工及验收规范
4. SY/T 0019-97牺牲阳极保护设计规范
5. 冯洪臣，科普防腐工作手则

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文章名称： 浅谈对埋地钢质燃气管道补做强制电流阴极保护

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