按照現(xiàn)行標準GB/T 21448—2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:“新建管道應(yīng)采用防腐層加陰極保護的聯(lián)合防護措施或其他業(yè)已證明有效的腐蝕控制技術(shù)”。從上世紀90年代起,我國建設(shè)的油氣管道大部分采用較的3PE防護涂層。3PE 防護和陰極保護的聯(lián)合應(yīng)用是埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護普遍采用的一項技術(shù),已在國內(nèi)數(shù)萬公里管道上應(yīng)用,并取得了顯著效果。根據(jù)大量工程和管道后期運行情況分析,筆者認為在3PE防腐管道陰極保護設(shè)計施工中應(yīng)注意以下幾方面的問題。
陰極保護方法選擇

采用絕緣性能優(yōu)良的3PE防腐層管道需要的陰極保護電流比較小,大量資料表明,強制陰極保護中過負的陰極極化電位會造成電解質(zhì)更容易滲透防腐層引起陰極剝離,致使防腐層提早失效,而采用犧牲陽極陰極保護則不會出現(xiàn)這種情況,再加上施工和維護成本等因素,在實踐中3PE管道一般采用犧牲陽極陰極保護法,其設(shè)計主要按照SY/T 0019—97《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護設(shè)計規(guī)范》要求進行。在土壤電阻率特別高,不適宜采用犧牲陽極的地方,建議采用強制電流法。
套管對陰極保護電流的屏蔽
穿越公路、鐵路的3PE燃氣管道,按照設(shè)計要求 ,施工時要加設(shè)套管,并且套管與主管之間要用絕緣的支架支撐,套管兩端用柔性的防水材料封堵,防止地下水進入套管內(nèi)使主管道發(fā)生腐蝕。但通過對管道防腐情況的檢測發(fā)現(xiàn),加設(shè)套管并不能阻止管道腐蝕的發(fā)生,而且加設(shè)套管的管段,主管道發(fā)生腐蝕的情況越嚴重。原因是套管內(nèi)主管道能夠得到有效陰極保護的必要條件是主管道與套管之間存在導(dǎo)電介質(zhì),而嚴格按照規(guī)范施工的管道,套管與主管道之間設(shè)絕緣支架,套管兩端防水密封良好,地下水不能進入,套管與主管道之間的介質(zhì)是空氣,導(dǎo)致沒有導(dǎo)電介質(zhì)。主管道雖然加設(shè)陰極保護,但陰極保護電流受空氣層阻斷被完全屏蔽,起不到任何作用,這就是套管對陰極保護電流產(chǎn)生了屏蔽。另外,在穿越套管施工時,人工拖、拽等操作往往會破壞主管道的防腐層,如果未及時發(fā)現(xiàn)并修補,管道埋地投用后,因為套管對陰極保護電流的屏蔽,陰極保護不起作用,套管內(nèi)主管道防腐層的破損處會處于自然氧化、腐蝕的狀態(tài),并逐步蔓延。解決陰極保護電流屏蔽的方法是:
(1)穿越公路、鐵路的管道,為控制腐蝕,可以加大壁厚及增加埋深,盡量避免使用套管。
(2)不可避免使用套管時,可在套管內(nèi)部采取局部的陰極保護。具體做法是:在套管內(nèi)的主管道上纏繞鎂陽極帶或鋅陽極帶或安裝鐲式陽極。當主管道外防腐層為3PE防腐時,推薦使用纏繞鎂陽極帶的局部陰極保護。安裝鎂陽極帶時,可采用機械打磨的方法,露出里面的鋼管3~5cm,主管道上開鑿一個合適的焊點,采用電焊、鋁熱焊等焊接方式把鎂陽極帶一端焊接到主管道上,根據(jù)不同的管徑按照一定的角度和間距,貼著管道的外壁緊緊纏繞(如圖1所示)。針對不同管徑,鎂陽極帶有不同的纏繞角度:當燃氣管道外徑≤219mm時,鎂陽極帶沿管道外壁等距且與管道軸向成30°角纏繞;當管道外徑為219~377mm時,沿管道外壁等距且與管道軸向成45°角纏繞;當燃氣管道外徑≥377mm時,沿管道外壁等距且與管道軸向成60°角纏繞。鎂陽極帶另一端也要和起點一樣,焊接在主管道上,而且兩個焊點都要做好絕緣防腐。鎂陽極帶纏繞施工完畢,套管兩端應(yīng)采用柔性的防腐、防水材料密封,并保證密封良好,防止水或其他雜物進入。纏繞鎂陽極帶法的優(yōu)點是施工簡單方便,缺點是鎂的電位較負,保護年限不是很長。