阴极保护在城市管道保护中的应用
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摘 要：本文从城市管道面临的问题及相应的一些保护措施入手，阐述了阴极保护的原理及分类，对牺牲阳极法与外加电流法进行了详细讲解，并讲解了二者在城市管道保护中的应用与区别。
关键词：城镇管道 腐蚀 管道保护 阴极保护
一、概述
城市管道是每一个城市的重要基础设施，也是整个城市的发展命脉。近年来随着城市化进程的不断推进，城市保障基础设施建设随之大量的增加，水利、燃气等基础设施管道也伴随城市的发展而不断延伸，因此对这些埋地管道的保护对于保障公众的人身与财产安全非常重要。而且，我国城镇输配管道进入老化阶段，事故频发，严重威胁到国民的人身安全及财产安全。这些事故的发生大部分是由于管道常年埋于地下而经受腐蚀等内在原因。对易腐蚀的钢管的保护日趋重要。
二、我国城市管道存在的问题及保护措施
1.城市管道中存在的问题
我国城市管道具有种类繁多、隐蔽性强、管理复杂等特点。正是由于这些特点，造成了城市管道在保护方面存在了各种各样的问题与难点。城市管道主要有污水管道、自来水管道、热力管道、燃气管道、排水管道、电力管道等，数目的庞大，造成了城市管道泄漏的危险性极大，而且一旦破坏将严重影响市民的生活。在管理复杂方面，各种市政管道都分属于不同的管理部门，不同部门交流欠缺，造成城市管道管理复杂。在隐蔽性方面，城市管道几乎全部为埋地管道，因此隐蔽性很强，除了一些装有地面标识的管道外，不然很难被发现。
2.城市地下管道破坏因素及相应保护技术措施
据统计我国城镇管道在日常抢修工作中碰到的泄露原因通常有腐蚀泄漏、外力破坏、质量及其他原因。为了确保管道的安全运营，针对这些原因各管道公司也采取了不同的应对措施，主要有：
2.1针对外力的破坏，在管道设计建造时，在穿越铁路、河流等特殊路段采取加套管、顶管等加固措施，确保管道的安全，在运行管理方面，管道管理公司通过设置地面标识、安全警示牌等标识来进行提示，并定期巡查有无违章建筑或施工。
2.2针对质量原因，在管道设计与施工时，根据不同的情况选择正确的管材、管径等，并采用先进的焊接工艺技术及焊缝检验技术等，来防止由于管道质量造成的泄漏。
2.3在城市管道各类事故中，因腐蚀而导致泄漏事故约占全部事故的70%。预防埋地管道腐蚀的常规技术一般有管道防腐涂层的添加、阴极保护、阳极保护等；
三、阴极保护技术
由于城市埋地管道泄漏的主要因素是腐蚀，因此，采取应对腐蚀的各项措施是管道保护的重中之重。虽然在管道建设期间，施工方会提前进行管材处理或涂层防腐保护，但是由于防腐层的材料、施工方法等内在原因，以及土壤的潮湿、酸碱性高及施工不当造成的防腐层破坏等外在原因，使得在防腐涂层的基础上应用阴极保护、阳极保护等措施是必不可少的。其中，阴极保护中的外加电流法与牺牲阳极法是最常用的两种方法。
1.阴极保护原理
城市埋地管道多为钢制管道，长期埋于地下，由于土壤中含水分、酸碱性物质等，极易造成金属管道的电化学腐蚀。一般，铁、镁等活泼金属极易失去电子，发生氧化反应，而成为原电池的阳极，较惰性的金属就会成为阴极，这样就会不断使阳极氧化，金属管道不断被氧化腐蚀。
在被保护的金属上施加一定的电流，使被保护的金属阴极化，能有效预防由于电化学作用而造成的金属溶解腐蚀，这种方法就被称为阴极保护法。阴极保护法根据外加电流的方式不同通常分为牺牲阳极法与外加电流法两种。
2.阴极保护技术类型
2.1牺牲阳极法
如果在钢制管道上连接上比铁元素更活泼的金属，如镁、铝等金属，使钢制管道变为原电池的阴极，更活泼的金属变为阳极，这样活泼金属不断的溶解消耗，提供电流，保护了钢制管道。
牺牲阳极法不需要外加电流，不需要经常性的管理，施工也方便，因此使用时比较方便。而且牺牲阳极法安装简便、费用较低、电流利用率也高、抗干扰能力强，因此特别适合区域性的埋地管道。但是由于其提供的电流较小，因此保护范围是有限的，不适合长输管道。
2.2强制电流法
如果在钢制管道上直接施加电流，抑制被保护的金属失电子氧化，从而来控制由于电化学而造成的钢制管道的溶解腐蚀，这种方法就是强制电流法。
显而易见，强制电流法必须从外界直接输入电流，在管道上交流电变为直流电，从而防止管道腐蚀。这种方法电流强度可以人工调控，因此保护的范围比较广，适用性也比较强，而且其使用寿命长，效果较好，因此常被应用于长输管道的防腐。但是由于外加的电流稳定性不高，容易受到外界的干扰和屏蔽，管理起来也比较复杂，因此不太适用于城镇范围的埋地管道防腐。
四、阴极保护技术在城市管道保护中的应用
通过对阴极保护技术中的牺牲阳极与强制电流法的特点介绍，可以看出，在城市管道保护中，牺牲阳极法应用的较多。城市管道种类繁多、地上地下环境都非常复杂，而且与长输管道比较起来距离、范围较小，因此特别适合牺牲阳极这样的电流小、作用范围有限，却抗干扰能力强、安装管理简单、对周围管道影响小的方法。如果在环境非常复杂的地方使用外加电流法，环境中的不利因素有可能造成电流的干扰和屏蔽，管道得不到保护。此外，由于地下管道种类繁多，且管道之间距离有可能很小，使用外加电流法还可能产生由于电流较大而造成周边管道腐蚀的后果。牺牲阳极还有个很大的优点，就是它可以判断钢管有没有腐蚀的危险。具体方法是，在管道的固定间隔距离设定阴极保护桩，通过定期测定阴极保护桩的电流电位，来判断管道的防腐涂层是否有破损，如果有破损，及时采取防范措施，可以降低管道由于腐蚀而造成的破坏、泄漏等危险。
但是，由于管道的自身条件及土壤、建筑物等外界条件的不同，有时也可采用外加电流法。尤其是在城郊地区，周边管道较少、环境不似城区复杂，需要长距离铺设管道时，可采用外加电流法，比牺牲阳极法更经济。
无论采用何种阴极保护技术，管道在施工是必须做好良好的防腐绝缘层，这样才能有效防范管道的腐蚀，同时也能减少阴极保护的费用。
五、结语
城镇管道中一旦发生油气泄漏，将会造成严重的资源浪费、危及人民的生命财产安全。特别是有限空间内的管线泄漏，直接造成爆炸等事故。另外，泄漏造成的抢维修开挖工程，给城市交通带来极大的不便。如果在管道设计施工时，根据情况采取适当的阴极保护方法，将会避免延长管道寿命，降低安全事故隐患。
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作者简介；杜翠，郭大明，性别，女，男，民族， 汉，汉，籍贯，河北省石家庄市，吉林市四平市，学历，本科，本科，职称，助理工程师，助理工程师，研究方向，管道保护，管道保护。
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