埋地燃氣管道是城市重要的地下基礎設施之一，它具有不占空間、隱蔽性好和不易損壞等優(yōu)點，在市政建設中得到了廣泛應用。輸氣管道隨著埋設年代久遠，管道防腐層也會逐年老化。而外防腐層的老化、破損又會加速管體的腐蝕，若腐蝕嚴重則可能導致漏氣，形成嚴重的安全隱患。為保障管網(wǎng)輸送能力，確保輸配管網(wǎng)安全運行，必須有一套完整的行之有效的外腐蝕防護的解決方案。

一、外腐蝕防護的整體解決方案

管道外壁發(fā)生的電化學腐蝕是埋地鋼質燃氣管道主要的安全隱患，也是管道外腐蝕防護的重點。目前國內(nèi)對城市燃氣管道廣泛采取管道外加防腐層的防護措施，也就是將管道外壁整體絕緣，避免了電化學腐蝕發(fā)生的可能性，從而保證了管道外壁不會發(fā)生腐蝕。但是要保證管道外壁徹底絕緣，即外防腐層完全完成無一絲缺陷，實際上是很難實現(xiàn)的。因此，通常在外加防腐層的同時，對管道施加有效地陰極保護，可以彌補外防腐層的缺陷，確保管道外壁不會發(fā)生腐蝕。

外腐蝕防護的整體解決方案分為新建管道和運營管道兩類。其工作流程如下：

新建管道：根據(jù)管道埋設施工設計進行前期勘探，包括土壤電阻率、管道自然腐蝕電位、雜散電流等數(shù)據(jù)的檢測；設計陰極保護方案，包括采用何種陰極保護方式(主要有犧牲陽極和外加電流兩種)、犧牲陽極的種類和數(shù)量、測試樁的埋設、雜散電流的排流方案等；埋設前外防腐層的完整性檢測，主要采用電火花檢測；按設計進行施工；竣工檢測，主要是外防腐層完整性竣工檢測、陰極保護系統(tǒng)參數(shù)檢測等，用以確認防護方案實施的有效性。

運營管道：外防腐層的檢測，包括防腐層破損定位和防腐層絕緣性能檢測；陰極保護系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測；管道腐蝕環(huán)境檢測，包括土壤電阻率、管道自然腐蝕電位、雜散電流、土壤理化參數(shù)等數(shù)據(jù)的檢測；管道剩余壽命分析；根據(jù)檢測結果設計整改方案，包括外防腐層修復、陰極保護系統(tǒng)施加或修復、管道加強修復等；整改施工后的竣工檢測，包括外防腐層完整性竣工檢測、陰極保護系統(tǒng)參數(shù)檢測等，用以確認整改修復方案實施的有效性。

二、重點環(huán)節(jié)的技術方法及原理說明

(一)外防腐層完整性檢測

外防腐層可使管道與土壤介質絕緣隔絕，避免鋼制管道與周圍土壤發(fā)生電化學反應而造成腐蝕，是一種行之有效的物理防護方式，但在實際工程中防腐層受損、老化等情況不可避免。

防腐層狀況檢測與評價是地下管道管理的一項重要內(nèi)容，通過檢測與評估可以為管道維護管理以及制定維修計劃提供可靠的科學依據(jù)。外防腐層完整性檢測的主要內(nèi)容就是檢測防腐層的破損位置及防腐層的絕緣性能，從而為防腐層的修復提供依據(jù)。

防腐層狀況檢測與評價需要先進的科學技術手段來完成，從而達到快速檢測、有效評價的目的。防腐層現(xiàn)狀檢測有多種方法，包括：直流電壓梯度法(DCVG)、人體電容法、密間隔電位法、多頻管中電流法(PCM)、C-Scan掃描法等。

(二)管道腐蝕環(huán)境檢測

管道環(huán)境檢測根據(jù)研究對象所處環(huán)境不同進行檢測，又可分為大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和海水(工業(yè)水)環(huán)境。根據(jù)檢測地點不同，又可分為現(xiàn)場檢測和實驗室模擬實驗。常用檢測方法主要有：直接觀察法、無損檢測法和在線檢測法。

土壤環(huán)境中的金屬構件的腐蝕屬于電化學腐蝕范疇，腐蝕原電池是其最基本形式，因此能夠促進腐蝕電池、影響腐蝕電池土壤理化性能的都能左右土壤腐蝕。因此，通過現(xiàn)場測試影響土壤腐蝕的幾個重要因素(土壤電阻率測試 、氧化還原電位測定、土壤PH值測定、腐蝕電位測量、土壤含鹽含水量測定及雜散電流干擾測量)，可以評估出管道所處土壤腐蝕環(huán)境的強弱，從而為制定管道腐蝕防護方案提供依據(jù)。

(三)陰極保護系統(tǒng)參數(shù)檢測

金屬在土壤中腐蝕主要為電化學過程。因金屬晶粒不均勻、晶界缺陷等造成其化學不均勻性，加上土壤的電化學腐蝕環(huán)境，使得在金屬—土壤相界面上形成多個腐蝕原電池，造成局部陽極為鐵的溶解反應，局部陰極為氧的去極化反應：

陽極過程：Fe→Fe2++2e

陰極過程：O2+2H2O+4e→4OH—

對鋼質管道進行陰極保護，是通過外加陰極電流或與一個腐蝕電位低于鐵自然電位的金屬(如常用的鎂陽極)偶接，將管道電位降至低于局部微陽極開路電位從而抑制腐蝕的發(fā)生。采用外防腐層加陰極保護方式聯(lián)合防腐是一種經(jīng)濟而科學的防腐措施，有效的陰極保護措施可以彌補由于防腐層缺陷的形成的腐蝕隱患。

通常陰?，F(xiàn)狀檢測包括：管地電位、犧性陽極開路電位、犧性陽極輸出電流、犧性陽極接地電阻。

(四)管道剩余壽命分析

管道剩余壽命分析是管道風險評估中的重要指標，與管道的管徑、原始壁厚、設計壓力、剩余壁厚等參數(shù)有關。通過對管道腐蝕最強處或現(xiàn)狀最弱處測量管道剩余壁厚、剩余強度等數(shù)據(jù)，結合管道的管徑、原始壁厚、設計壓力等計算出管道的腐蝕速率及剩余壽命，從而對管道的修復方案提供設計依據(jù)。

(五)管道綜合評估及管道腐蝕修復方案

通過對管道腐蝕現(xiàn)狀、管道剩余壁厚、管道剩余強度等參數(shù)的檢測，結合腐蝕環(huán)境、外防腐層現(xiàn)狀、陰?，F(xiàn)狀等檢測結果，對管道的綜合情況進行整體評估，判斷管道的運營風險，估算管道的安全運營壽命。并以此為指導，進行管道的整治改造，對風險值較高的管段，加以整治，使之進入允許的風險范圍內(nèi)。主要的修復手段包括以下幾方面：

1、管道外防腐層破損嚴重的管段，對符合國家防腐層大修標準的管段進行修復。根據(jù)老化破損面積不同可以采取不同的方式，管段距離較長，采取整體開挖，去除舊涂層，電動砂輪(確保管道基體強度滿足要求，無泄漏點)除雜物，重新制作防腐層。管段短小的部位，可以采取熱縮帶修復。修復后強化檢驗，保證質量。

2、管道基體明顯減薄、強度不足部分，采取整體更換管段或金屬修補膠進行補強。這兩種方式也是根據(jù)要修復的管段長度來綜合考慮，較長管段整體減薄應采取換管的方式，局部區(qū)域的深層腐蝕坑采取金屬修補膠的方式。

3、管道陰極保護系統(tǒng)缺失或無法有效保護管道時，要根據(jù)檢測結果對銀保系統(tǒng)進行整改，包括更換或添加犧牲陽極、加裝測試樁以便隨時監(jiān)測等。

管道外腐蝕防護對管道的安全運營意義重大，本文通過對管道外腐蝕防護整體方案的簡單論述，希望能對進行相關工作的同行提供一點參考，為管道安全工作盡一些綿薄之力。

(本文作者：左鑫¹　雷斌² 1、重慶燃氣集團股份有限公司技術中心 2、山東正元地理信息工程有限責任公司)