1.1電化學(xué)腐蝕方法

城市燃?xì)怃摴芏嗦裨诘叵拢g多伴隨接觸土壤。因此，有必要掌握土壤腐蝕環(huán)境。土壤作為一種混合物，包括固體、液體和氣體。土壤中的膠體周?chē)幸恍╆庪x子電荷。如果水滲入土壤，土壤相當(dāng)于一些多相電解質(zhì)，具有一定的腐蝕性。當(dāng)接觸金屬鋼管時(shí)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕鋼管。

土壤中電化學(xué)反應(yīng)對(duì)城市燃?xì)怃摴艿母g分為宏電池和微電池腐蝕兩類(lèi)。宏電池腐蝕主要發(fā)生在兩種土壤邊界。當(dāng)金屬鋼管同時(shí)分布在兩種土壤中時(shí)，很容易在土壤邊界產(chǎn)生較大的腐蝕現(xiàn)象，這種電池腐蝕的陰陽(yáng)極區(qū)域更為明顯，如氧濃度差、鹽濃度差等腐蝕。微電池腐蝕主要發(fā)生在金屬表面，其原因主要分為兩種，一種是由于土壤中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)差異較大，另一種是由于鋼管本身的結(jié)構(gòu)差異較大。

1.2電化學(xué)腐蝕機(jī)理

金屬鋼管接觸到兩種不同類(lèi)型的土壤，在兩個(gè)界面上產(chǎn)生不一致的電位，導(dǎo)致金屬上的兩個(gè)電位差，土壤是導(dǎo)電材料，容易為腐蝕性宏電池提供電路。因此，當(dāng)金屬發(fā)生宏電池腐蝕時(shí)，由于金屬上的電位差。由于土壤結(jié)構(gòu)的差異，不同物質(zhì)的接觸也有特定的結(jié)構(gòu)和形式，宏電池腐蝕發(fā)生范圍廣泛，復(fù)雜性高。根據(jù)中國(guó)社會(huì)科學(xué)院的實(shí)驗(yàn)，宏電池對(duì)金屬物體具有較強(qiáng)的腐蝕性，一般為微電池腐蝕強(qiáng)度的10倍，由于宏電池腐蝕多發(fā)生在土壤結(jié)構(gòu)的不同部位，多屬于局部區(qū)域的腐蝕，容易產(chǎn)生氣體鋼管穿孔。與宏電池腐蝕相比，微電池腐蝕強(qiáng)度小，分布均勻，陰陽(yáng)極區(qū)域不明顯，對(duì)城市氣體鋼管的腐蝕性不強(qiáng)。

1.3氧濃差電池

城市燃?xì)怃摴苈裨诮Y(jié)構(gòu)不同的土壤中時(shí)，由于土壤密度不同，通風(fēng)條件不一致。接觸通風(fēng)良好的土壤鋼管的電位相對(duì)較高，在形成的氧濃差電池中充當(dāng)陰極區(qū)域，腐蝕緩慢，接觸通風(fēng)不良的土壤鋼管的電位相對(duì)較低，在形成的氧濃差電池中充當(dāng)陽(yáng)極區(qū)域，腐蝕速度較快

更快。因此，氧濃差電池是城市燃?xì)怃摴芨g的重要因素。

例如，埋在土壤密度較小的綠化帶下的鋼管相當(dāng)于埋在富氧環(huán)境中，因?yàn)樗鼈冎車(chē)乃腿芙庋趿亢艽?。埋在土壤密度較高的水泥路下的鋼管相當(dāng)于埋在貧氧環(huán)境中，因?yàn)橹車(chē)h(huán)境干濕。氧濃度差電池形成在兩種土壤交界處的鋼管周?chē)?，缺氧表面作為所謂的陽(yáng)極區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生腐蝕。形成的氧濃度差電池是通過(guò)導(dǎo)致鋼管表面陰極和陽(yáng)極的不同電流密度，從而產(chǎn)生腐蝕自催化過(guò)程，減少缺氧陽(yáng)極附近土壤PH值，即氯離子濃度濃度，損壞鋼管的氧化膜。根據(jù)上述分析，氧濃度差電池的形成對(duì)管道安全構(gòu)成了嚴(yán)重的隱患和威脅。

2.1絕緣層防腐法

該方法的目的是抑制腐蝕電流，從而增加氣體鋼管與土壤之間的等效電阻。目前，瀝青材料作為鋼管的絕緣層更有效、更主流，具有良好的防腐效果。實(shí)施絕緣層腐蝕法，需要確定鋼管的腐蝕絕緣等級(jí)，絕緣等級(jí)受土壤電阻率的影響。因此，防腐的關(guān)鍵施工是能否準(zhǔn)確測(cè)量土壤的電阻率。

2.2加電源陰極保 **

城市燃?xì)怃摴艿母g主要是由其外壁的防腐絕緣層損壞引起的，絕緣層保護(hù)不能從根本上防止物理?yè)p壞。因此，目前電氣保護(hù) 的使用更多** 結(jié)合絕緣層保護(hù)的方法。

所謂電保 ** ，其原理是使金屬鋼管均勻地作為陰極區(qū)域來(lái)抑制腐蝕，因此，電保 ** 又稱(chēng)陰極保 ** 通常分為外加電源陰極保 兩種** 和犧牲陽(yáng)極的陰極保 ** ** ，需要連接電源負(fù)極和鋼管，正極和接地陽(yáng)極，其保護(hù)電流從電源正極到輔助陽(yáng)極，然后從土壤到鋼管，最后回到電源負(fù)極。受保護(hù)的金屬仍然是地面電池中的陰極，其表面只有恢復(fù)反應(yīng)，不會(huì)再發(fā)生金屬離子的氧化反應(yīng)，從而抑制腐蝕。

值得注意的是，在外部電源的保護(hù)方法中，有兩個(gè)概念：最小和最大的保護(hù)電位。最小保護(hù)電位是鋼管受陰極保護(hù)的最低電位，受土壤腐蝕的影響。在城市燃?xì)怃摴苤?，最小電位主要選擇正確的-0.85V。最大保護(hù)電位一般選擇-1.30V左右。

2.3犧牲陽(yáng)極的陰極保 **

雖然外部電源對(duì)鋼管有很強(qiáng)的保護(hù)作用，但由于沒(méi)有保護(hù)電流的輸入，鋼管附近的金屬和設(shè)備將被等效為陽(yáng)極而損壞。因此，在城市燃?xì)怃摴鼙Ｗo(hù)中，經(jīng)常使用犧牲陽(yáng)極的陰極 ** ，以保護(hù)鋼管周?chē)钠渌饘俟艿?。通常，比燃?xì)怃摴茈姌O電位更負(fù)的金屬與燃?xì)怃摴芟噙B，形成原電池。此時(shí)，陽(yáng)極由電位相對(duì)于燃?xì)怃摴艿呢?fù)金屬等效，腐蝕將轉(zhuǎn)移，陰極得到有效保護(hù)。常用鎂、鋁、鋅等合金作為犧牲陽(yáng)極的材料，其電流輸出對(duì)燃?xì)怃摴苡休^好的保護(hù)效果。

3.城市燃?xì)怅帢O保護(hù)相關(guān)規(guī)范

《城市燃?xì)饴竦劁摴芨g控制技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：

(1)城市燃?xì)饴竦劁摴鼙仨毑捎梅栏瘜舆M(jìn)行外保護(hù)。

(2)新建高壓、次高壓、公稱(chēng)直徑≥100mm中壓管道和公稱(chēng)直徑≥200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護(hù)的腐蝕控制系統(tǒng)。管道運(yùn)行期間陰極保護(hù)不應(yīng)間斷。

(3)防腐管回填后，必須檢查防腐層的完整性。

(4)新管道的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)和施工應(yīng)與管道的設(shè)計(jì)和施工同時(shí)進(jìn)行，并投入使用。

3.22陰極保護(hù)方案確定原則

陰極保護(hù)應(yīng)遵循以下原則：

(1)犧牲陽(yáng)極用于城市管網(wǎng)和短距離管道。

(2)長(zhǎng)距離輸送管道采用外加電流。

(3)城市燃?xì)夤艿劳饧与娏鞅M量采用深井陽(yáng)極系統(tǒng)，最好采用恒電流控制。

(4)避免干擾其他管道，統(tǒng)一考慮新建管道和舊管道。

3.3陰極保護(hù)合格標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)施陰極保護(hù)的合格標(biāo)準(zhǔn)為：

(1)保護(hù)電位為-850mV(相對(duì)于Cu/CuSO4飽和參數(shù)電極)或更負(fù)。

(2)陰極化電位不小于1000mV。

(3)土壤中含有硫酸鹽還原菌，硫酸根含量大于0.5%時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)達(dá)到-950mV(相對(duì)于Cu/飽和CuSO4)或更負(fù)。

(4)最大保護(hù)電位的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層環(huán)境確定，一般可取-1.5V(相對(duì)于Cu/飽和CuSO4)。

目前，大多數(shù)城市的燃?xì)夤艿廊圆捎脗鹘y(tǒng)的絕緣層防腐方法來(lái)抑制鋼管的腐蝕。這種方法不僅可靠性差，而且一旦發(fā)生物理?yè)p傷，就很容易直接出現(xiàn)穿孔腐蝕。相比之下，陰極 ** 和絕緣層保護(hù) ** 合作可以最大限度地降低管道的維護(hù)成本，提高防腐效果，從而改善供氣環(huán)境，延長(zhǎng)管道的使用壽命，使燃?xì)夤艿澜?jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。