1 前言
地(di)下鋼質輸(shu)油(you)、輸(shu)氣管(guan)道(dao)經過溝渠、道(dao)路、橋梁等特(te)殊地(di)段(duan)時(shi)(shi)，為保(bao)護(hu)(hu)管(guan)道(dao)及便(bian)于(yu)日(ri)后維修，往(wang)往(wang)在主(zhu)管(guan)的(de)(de)(de)外(wai)面增設—層套(tao)(tao)管(guan)，套(tao)(tao)管(guan)通常是—段(duan)比主(zhu)管(guan)口(kou)徑稍(shao)大(da)一(yi)些的(de)(de)(de)鋼管(guan)。按規范要求，施(shi)工時(shi)(shi)套(tao)(tao)管(guan)兩端與主(zhu)管(guan)之(zhi)間的(de)(de)(de)環狀縫(feng)隙要用油(you)麻(ma)絲填塞后，用瀝(li)青嚴格(ge)密封(feng)，防(fang)止地(di)下水的(de)(de)(de)滲入。在實際操(cao)作過程中，完全的(de)(de)(de)密封(feng)很(hen)難達到(dao)(dao)和長期保(bao)持(chi)。雨季(ji)時(shi)(shi)從(cong)裂紋滲入的(de)(de)(de)地(di)下水，旱季(ji)時(shi)(shi)無法流出，滯留在套(tao)(tao)管(guan)內，形成腐(fu)蝕環境。由(you)于(yu)屏蔽(bi)效(xiao)應，套(tao)(tao)管(guan)內的(de)(de)(de)主(zhu)管(guan)又(you)無法得到(dao)(dao)犧(xi)牲陽極的(de)(de)(de)有效(xiao)保(bao)護(hu)(hu)，結果導致主(zhu)管(guan)受到(dao)(dao)嚴重腐(fu)蝕。
2 陰極保護試驗
為(wei)探(tan)索犧(xi)牲陽極對埋(mai)地套管(guan)(guan)(guan)內主管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)保(bao)護效果，我(wo)們設計(ji)了如下試(shi)驗(yan)，以測試(shi)套管(guan)(guan)(guan)對陰極保(bao)護電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)屏蔽情況，及套管(guan)(guan)(guan)內主管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)防腐層出(chu)現破(po)損點(dian)時陰極保(bao)護電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)分布。
2．1試驗條件
圖1試驗裝置示意圖
試驗主管長2．5m，規格為Ф38x3．5，外(wai)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)采用防(fang)(fang)銹底漆加兩(liang)層(ceng)聚乙(yi)烯膠(jiao)(jiao)帶。主管兩(liang)端(duan)封(feng)堵，其中一端(duan)通過導線，連接一支4kg的(de)鎂合金犧(xi)牲(sheng)陽極，陽極塊離主管間距5m。焊(han)點做好防(fang)(fang)腐(fu)處(chu)理，犧(xi)牲(sheng)陽極與(yu)主管的(de)連線之間串接一個微安電流(liu)表。套管長2m，規格為Ф57x3．5，外(wai)有防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)。進行(xing)有套管試驗時，將套管均衡套在主管外(wai)，兩(liang)端(duan)環隙(xi)用防(fang)(fang)腐(fu)膠(jiao)(jiao)帶包好。用水做管道周圍的(de)介質。試驗裝置示(shi)意如圖1。
2．2試驗內容與方法
(1)主管(guan)防腐(fu)層完好，無套(tao)(tao)管(guan)、套(tao)(tao)管(guan)兩端不密封(feng)、套(tao)(tao)管(guan)兩端密封(feng)三種情況下，主管(guan)陰極保護總電流(liu)變化。試驗(yan)方法(fa)：主管(guan)不加套(tao)(tao)管(guan)放入水中，讀(du)(du)取(qu)(qu)電流(liu)讀(du)(du)數：再把套(tao)(tao)管(guan)加上讀(du)(du)取(qu)(qu)電流(liu)讀(du)(du)數，將套(tao)(tao)管(guan)兩端密封(feng)后讀(du)(du)取(qu)(qu)電流(liu)讀(du)(du)數。
(2)主管(guan)(guan)防(fang)腐層完好(hao)，無(wu)套管(guan)(guan)、套管(guan)(guan)兩端不密封(feng)兩種情況下，主管(guan)(guan)陰極(ji)(ji)保護電(dian)位(wei)分布(每隔0．20m測量一(yi)個陰極(ji)(ji)保護電(dian)位(wei)值)。試驗(yan)方法(fa)：將萬用表的負(fu)極(ji)(ji)與主管(guan)(guan)的一(yi)端連接并(bing)包好(hao)防(fang)止漏(lou)電(dian)，正(zheng)極(ji)(ji)接一(yi)支(zhi)參比電(dian)極(ji)(ji)(Cu／CuSO4)，從(cong)主(zhu)管(guan)的一(yi)(yi)端(duan)(duan)起在(zai)主(zhu)管(guan)上(shang)每隔(ge)0．20m測量一(yi)(yi)個(ge)保護電(dian)位值；再(zai)將(jiang)套(tao)管(guan)加上(shang)，把參比電(dian)極放入主(zhu)管(guan)和套(tao)管(guan)之間(jian)，從(cong)主(zhu)管(guan)的一(yi)(yi)端(duan)(duan)起在(zai)主(zhu)管(guan)上(shang)每隔(ge)0．20m測量一(yi)(yi)個(ge)保護電(dian)位值。
(3)主管(guan)(guan)防腐層破損，無套(tao)管(guan)(guan)、套(tao)管(guan)(guan)兩(liang)端不(bu)密封、套(tao)管(guan)(guan)兩(liang)端密封三種情(qing)況下，主管(guan)(guan)陰極保護總電流變化。試驗(yan)方法：在主管(guan)(guan)中間部位，人為制(zhi)造一個10mm2的(de)防(fang)腐(fu)層破損(sun)。主(zhu)管(guan)不(bu)加套(tao)管(guan)放入水(shui)中，讀(du)取(qu)電(dian)(dian)流讀(du)數(shu)：再把套(tao)管(guan)加上讀(du)取(qu)電(dian)(dian)流讀(du)數(shu)：將套(tao)管(guan)兩端(duan)密封后讀(du)取(qu)電(dian)(dian)流讀(du)數(shu)。
(4)主(zhu)管防腐層破損，無套管、套管兩端(duan)不密封(feng)兩種(zhong)情況下，主(zhu)管陰極保(bao)護(hu)電(dian)位分布(每隔0．20m測(ce)量一個陰極保(bao)護(hu)電(dian)位值)。試驗(yan)方(fang)法：將萬用表(biao)的負極與主(zhu)管的一端(duan)連接并包好防止(zhi)漏(lou)電(dian)，正極接一支(zhi)參比電(dian)極(Cu／CuSO4)，從(cong)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)的(de)一(yi)(yi)端(duan)起在(zai)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)上每隔(ge)(ge)0．20m測(ce)量一(yi)(yi)個保護電(dian)(dian)位(wei)值(zhi)：再將套管(guan)(guan)加上，把參比電(dian)(dian)極(ji)放入主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)和(he)套管(guan)(guan)之(zhi)間，從(cong)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)的(de)一(yi)(yi)端(duan)起在(zai)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)上每隔(ge)(ge)0．20m測(ce)量一(yi)(yi)個保護電(dian)(dian)位(wei)值(zhi)。
2．3試驗結果
(1)陰極保護(hu)總電流試(shi)驗結果(guo)見表l。
表(biao)1 陰極保(bao)護總電流試驗結(jie)果(guo)記錄
(2)陰極保護電位試驗結果
圖2套管不同位置陰極(ji)保護(hu)電(dian)位變化曲線 圖中曲線為：
(a)△一(yi)無套管(guan)時防(fang)腐層完(wan)好(hao)主管(guan)保護電位(wei)
(b)●一有套管時防腐層(ceng)完好主管保護電位
(c)口一(yi)無套管時防腐層(ceng)有破損點(dian)時主管保(bao)護(hu)電位。
(d)■一有套管時防腐層有破損點時主管保護電位。
3 實驗結果分析
3．1試驗數據分析
(1)當(dang)主(zhu)管(guan)的防腐(fu)層完好，有套(tao)(tao)管(guan)或無(wu)套(tao)(tao)管(guan)陰(yin)極(ji)保護總電流均(jun)很小，主(zhu)管(guan)的陰(yin)極(ji)保護電位較負，說明陰(yin)極(ji)保護在發(fa)揮(hui)作用。有無(wu)套(tao)(tao)管(guan)無(wu)區(qu)別，證明套(tao)(tao)管(guan)在試(shi)驗條件下對陰(yin)極(ji)保護電流無(wu)影響。
(2)當主管的(de)防(fang)腐(fu)層(ceng)有(you)(you)破(po)損點(dian)(dian)(位(wei)于(yu)套(tao)管的(de)中部)，有(you)(you)套(tao)管或(huo)無套(tao)管時(shi)陰(yin)極保(bao)護電(dian)流都有(you)(you)顯(xian)著的(de)加大且增加值—樣，說(shuo)明加大的(de)陰(yin)極保(bao)護電(dian)流是主管防(fang)腐(fu)層(ceng)破(po)損點(dian)(dian)處產生，陰(yin)極保(bao)護電(dian)流在對防(fang)腐(fu)層(ceng)破(po)損點(dian)(dian)處主管起保(bao)護作用。說(shuo)明主管在試驗條件下外面有(you)(you)無套(tao)管對陰(yin)極保(bao)護總電(dian)流增加值無影響。
(3)分析(xi)主(zhu)(zhu)管陰極保(bao)護電(dian)位測量(liang)曲線圖(tu)1得知，主(zhu)(zhu)管外(wai)面有(you)無(wu)套管對陰極保(bao)護電(dian)位分布(bu)無(wu)顯(xian)著的影響(xiang)。套管內(nei)主(zhu)(zhu)管的防腐層存在破損(sun)點(dian)時，外(wai)面有(you)無(wu)套管保(bao)護電(dian)位分布(bu)基本一(yi)樣。
(4)當套(tao)(tao)管兩(liang)端密(mi)封與主管之間無導電介質存(cun)在，套(tao)(tao)管內(nei)主管的(de)防(fang)腐層(ceng)有(you)或無破損點，陰極保(bao)護(hu)總(zong)電流沒(mei)有(you)變化，說(shuo)明破損點處(chu)沒(mei)有(you)得到陰極保(bao)護(hu)電流保(bao)護(hu)——即套(tao)(tao)管對陰極保(bao)護(hu)電流有(you)屏蔽作(zuo)用。
3．2理論分析
上述(shu)試驗(yan)結果說明，套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)內(nei)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)能(neng)夠(gou)得(de)到陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)，是因為主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)與(yu)套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間有導(dao)(dao)電介(jie)質(水)存在，破(po)(po)損點(dian)與(yu)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)電源(yuan)能(neng)夠(gou)形成(cheng)一(yi)個閉合的(de)導(dao)(dao)電回路(lu)(lu)。而當(dang)套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)與(yu)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間密封(feng)中間是空(kong)(kong)氣(qi)介(jie)質時，由于(yu)空(kong)(kong)氣(qi)不導(dao)(dao)電或導(dao)(dao)電率極(ji)小陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)電流受空(kong)(kong)氣(qi)層阻斷破(po)(po)損點(dian)處就得(de)不到陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)，空(kong)(kong)氣(qi)中的(de)氧氣(qi)使主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)發生(sheng)腐(fu)蝕，這時套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)就產生(sheng)了屏蔽作用。套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)內(nei)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)能(neng)夠(gou)得(de)到有效陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)的(de)必要條件是主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)與(yu)套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間存在導(dao)(dao)電介(jie)質，套(tao)(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)內(nei)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)的(de)防腐(fu)層發生(sheng)破(po)(po)損時破(po)(po)損點(dian)處能(neng)夠(gou)與(yu)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)電源(yuan)構成(cheng)閉合回路(lu)(lu)。
4 結論
(1)埋地管(guan)(guan)道有(you)套管(guan)(guan)部分，只(zhi)要主管(guan)(guan)周(zhou)圍(wei)與套管(guan)(guan)之間(jian)有(you)導(dao)電介質存在(zai)(水或泥(ni)土(tu))能夠與陰極(ji)保(bao)護電源形成一個閉合導(dao)電回路(lu)，陰極(ji)保(bao)護電流就能對(dui)套管(guan)(guan)內的主管(guan)(guan)起到(dao)保(bao)護作用，套管(guan)(guan)不會產生(sheng)屏蔽作用，套管(guan)(guan)長度對(dui)陰極(ji)保(bao)護效果沒有(you)影響。
(2)有陰(yin)極保護(hu)(hu)(hu)的管道套(tao)(tao)管部分(fen)，套(tao)(tao)管與主管之間是空(kong)氣或兩端實施絕緣(yuan)密封(feng)，當套(tao)(tao)管內主管的防(fang)腐層出現破(po)損(sun)點(dian)(dian)(dian)時，由于破(po)損(sun)點(dian)(dian)(dian)處(chu)與陰(yin)極保護(hu)(hu)(hu)電(dian)源形不(bu)成一個(ge)閉合回路保護(hu)(hu)(hu)電(dian)流(liu)(liu)不(bu)能流(liu)(liu)入破(po)損(sun)點(dian)(dian)(dian)，陰(yin)極保護(hu)(hu)(hu)就(jiu)不(bu)能發揮作(zuo)用(yong)——即(ji)套(tao)(tao)管有屏蔽(bi)作(zuo)用(yong)。
(3)埋入(ru)地下(xia)的管(guan)道(dao)有(you)(you)套(tao)管(guan)部分(fen)，在(zai)套(tao)管(guan)施工時根據情(qing)況兩端可(ke)不必密封防(fang)水(shui)，只要(yao)在(zai)主管(guan)與套(tao)管(guan)之(zhi)間充填柔軟材(cai)料(liao)防(fang)止沙石進入(ru)對(dui)防(fang)腐層起機(ji)械破壞即可(ke)，有(you)(you)水(shui)進入(ru)套(tao)管(guan)內且能夠充滿空隙時陰極保護能夠發揮(hui)有(you)(you)效作用。
(4)埋入地下的管道有(you)(you)套(tao)(tao)管部位，當主管埋深較淺套(tao)(tao)管內容易形成鏤空，這(zhe)時(shi)對陰極保護電流具(ju)有(you)(you)屏蔽作用(yong)，遇到這(zhe)種情況套(tao)(tao)管兩端需要密封。
