岑 康 王 磊 孫華鋒 韓 滔 王 飛

1.西南石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司輸氣管理處成都輸氣作業(yè)區(qū)3.中國(guó)石油西南油氣田公司管道管理部

0 引言

截至2017年底，國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)總長(zhǎng)度已達(dá)到62.3×104km[1]。隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，腐蝕失效必將成為埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿朗У闹饕问街籟2-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1962—2016年英國(guó)陸上管道因腐蝕失效比例為21.3%，僅次于外部干擾[4]。2006—2016年歐洲天然氣管道腐蝕失效的比例為25%，僅次于外部干擾[5]。川渝地區(qū)油氣管道運(yùn)行43年以來(lái)，由于腐蝕導(dǎo)致的失效比例達(dá)到39.5%[6]。由于燃?xì)夤芫W(wǎng)常處于人口稠密地區(qū)，輸送介質(zhì)為易燃易爆氣體，一旦發(fā)生腐蝕穿孔泄漏，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等惡性事故，嚴(yán)重威脅周邊居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全[7]。

實(shí)踐證明，采用外防腐層和陰極保護(hù)相結(jié)合的方式，可有效防止鋼質(zhì)管道腐蝕[8]。由于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)可能對(duì)鄰近金屬構(gòu)筑物存在一定雜散電流干擾，在燃?xì)夤芫W(wǎng)腐蝕防護(hù)中應(yīng)用較少。目前，在役燃?xì)夤芫W(wǎng)主要采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法[9]。但由于強(qiáng)制電流法具有輸出電流大且可調(diào)、保護(hù)范圍廣、較犧牲陽(yáng)極法土石方開(kāi)挖量大大降低、在城區(qū)易于實(shí)施等顯著優(yōu)點(diǎn)，福州、北京等少數(shù)城市先后嘗試將強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)運(yùn)用于城區(qū)埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的腐蝕防護(hù)上[10-11]。

然而，在役燃?xì)夤芫W(wǎng)環(huán)枝結(jié)合、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布于城市的大街小巷，分支和附屬設(shè)備設(shè)施多，建設(shè)投運(yùn)時(shí)間不一致，外防腐層類(lèi)型多且質(zhì)量參差不齊，管道防腐層破損點(diǎn)多，閥門(mén)一般也沒(méi)有進(jìn)行專門(mén)的絕緣處理，且雜散電流干擾源多。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可能還間或埋設(shè)有聚乙烯管道、犧牲陽(yáng)極包、絕緣接頭等，但又未準(zhǔn)確標(biāo)注在管網(wǎng)圖上。上述特殊性，導(dǎo)致在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加陰極保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往面臨管網(wǎng)電連續(xù)性時(shí)斷時(shí)續(xù)、防腐層絕緣電阻值變化大、管網(wǎng)末端絕緣改造工作量巨大等難題，給其設(shè)計(jì)與調(diào)試工作帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)和不確定性。

針對(duì)上述問(wèn)題，在總結(jié)在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上，對(duì)管網(wǎng)電連續(xù)性檢測(cè)、陰極保護(hù)分區(qū)、陰極保護(hù)電流強(qiáng)度、管網(wǎng)電絕緣性改造（樓棟調(diào)壓箱、閥門(mén)、防腐層破損點(diǎn)）方案優(yōu)化等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究。此外，對(duì)樓棟調(diào)壓箱前法蘭絕緣改造前后的電阻進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，并對(duì)各種絕緣改造方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，旨在為在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流保護(hù)提供借鑒。

1 追加陰極保護(hù)設(shè)計(jì)流程

對(duì)在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流保護(hù)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié)，提出了優(yōu)化的設(shè)計(jì)流程，如圖1所示。首先根據(jù)電連續(xù)性檢測(cè)結(jié)果，確定陰極保護(hù)對(duì)象和陰極保護(hù)方案。然后劃分保護(hù)分區(qū)，確定陰極保護(hù)站的位置，并開(kāi)展饋電試驗(yàn)。若饋電試驗(yàn)效果較差，分區(qū)內(nèi)的部分管道達(dá)不到有效保護(hù)，應(yīng)調(diào)整保護(hù)分區(qū)，并重新開(kāi)展饋電試驗(yàn)；反之則確定陽(yáng)極井的數(shù)量，對(duì)陽(yáng)極井的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行勘察，并確定深井陽(yáng)極地床深度等參數(shù)。最后對(duì)管網(wǎng)的電絕緣性改造方案進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加陰極保護(hù)設(shè)計(jì)流程圖

2 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題

2.1 陰極保護(hù)對(duì)象及其電連續(xù)性

在役燃?xì)夤芫W(wǎng)包括市政輸配干網(wǎng)和用戶管道等。其中市政輸配干網(wǎng)管徑較大、輸送壓力較高，一旦發(fā)生腐蝕穿孔，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等惡性事故。且市政輸配干網(wǎng)的防腐層質(zhì)量往往較好，對(duì)其追加陰極保護(hù)可以獲得良好保護(hù)效果，能有效降低管網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。而用戶管道則往往存在防腐層質(zhì)量較差、與外部金屬結(jié)構(gòu)搭接等問(wèn)題，嚴(yán)重影響陰極保護(hù)實(shí)施效果。針對(duì)這一情況，可依據(jù)用戶管道電連續(xù)性檢測(cè)、饋電試驗(yàn)的結(jié)果，綜合判斷管道防腐層的質(zhì)量和漏電情況。對(duì)于防腐層質(zhì)量較好、漏電不嚴(yán)重的用戶管道，可考慮將其納入陰極保護(hù)范圍。而對(duì)于防腐層質(zhì)量較差、漏電嚴(yán)重的用戶管道，則不對(duì)其追加陰極保護(hù)，以免影響陰極保護(hù)系統(tǒng)的整體效果。

管道的電連續(xù)性是陰極保護(hù)的前提條件。在役燃?xì)夤芫W(wǎng)中部分位置可能安裝有聚乙烯管道、絕緣接頭、犧牲陽(yáng)極包，且大部分未有標(biāo)識(shí)，導(dǎo)致管道的電連續(xù)性較差，應(yīng)采用PCM+等儀器對(duì)其開(kāi)展電連續(xù)性檢測(cè)。需要排查的問(wèn)題包括：①對(duì)管網(wǎng)中的聚乙烯管道、已建絕緣接頭進(jìn)行準(zhǔn)確定位；②查找原有犧牲陽(yáng)極包的安裝位置；③排查燃?xì)夤艿琅c外部金屬結(jié)構(gòu)搭接的情況。檢測(cè)時(shí)，電流測(cè)量點(diǎn)應(yīng)沿管道均勻分布，以便根據(jù)管道沿線電流變化趨勢(shì)來(lái)判斷管道的漏電、搭接、電流屏蔽與已建絕緣接頭等情況。

2.2 陰極保護(hù)分區(qū)及保護(hù)電流強(qiáng)度

2.2.1 陰極保護(hù)分區(qū)

針對(duì)在役燃?xì)夤芫W(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于實(shí)施土石方開(kāi)挖等特點(diǎn)，推薦采用強(qiáng)制電流法進(jìn)行陰極保護(hù)。對(duì)強(qiáng)制電流保護(hù)區(qū)域內(nèi)無(wú)法達(dá)到有效保護(hù)的管道，應(yīng)采用犧牲陽(yáng)極法進(jìn)行補(bǔ)充保護(hù)。受最大和最小保護(hù)電位的限制，一個(gè)強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站的保護(hù)范圍有限，應(yīng)將保護(hù)區(qū)域內(nèi)的管道劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的保護(hù)分區(qū)。而在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，尚未提出適用于在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的分區(qū)方法[12]。

針對(duì)上述情況，提出在役燃?xì)夤芫W(wǎng)陰極保護(hù)分區(qū)步驟：①根據(jù)河流和鐵路的走向、管道防腐層的類(lèi)型和等級(jí)、管道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電連續(xù)性檢測(cè)結(jié)果，對(duì)保護(hù)區(qū)域進(jìn)行初步分區(qū)，確定擬建陰極保護(hù)站的位置；②在各個(gè)擬建陰極保護(hù)站的位置開(kāi)展聯(lián)合饋電試驗(yàn)，模擬整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，在饋電試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)確保管道充分極化后，再測(cè)量其陰極保護(hù)電位與電流強(qiáng)度[13]；③結(jié)合聯(lián)合饋電試驗(yàn)結(jié)果，分析管道陰極保護(hù)電位分布、深井陽(yáng)極地床處電流發(fā)散性、管道沿線電流漏損點(diǎn)和雜散電流干擾情況，對(duì)保護(hù)分區(qū)邊界、深井陽(yáng)極地床數(shù)量與位置進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

饋電試驗(yàn)系統(tǒng)由電源設(shè)備和臨時(shí)陽(yáng)極地床組成。電源采用連續(xù)、穩(wěn)定、可調(diào)的直流電源輸出，可根據(jù)管道的極化情況調(diào)整輸出電流的大小，確保管道的極化效果。臨時(shí)陽(yáng)極地床采用鍍鋅角鋼或接地模塊，且臨時(shí)陽(yáng)極地床的接地電阻應(yīng)控制在較低水平，便于電源設(shè)備輸出較大的電流。由于接地模塊可能出現(xiàn)與地下其他金屬結(jié)構(gòu)搭接等情況，容易對(duì)電流的走向產(chǎn)生直接影響。因此，推薦采用現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)角鋼的方式制作臨時(shí)陽(yáng)極地床，并通過(guò)調(diào)整角鋼埋設(shè)數(shù)量來(lái)控制接地電阻。饋電試驗(yàn)可選擇臨時(shí)陽(yáng)極地床附近的閥井、露空管段作為饋流點(diǎn)。而電位測(cè)試點(diǎn)可選擇管道沿線的閥井、樓棟調(diào)壓箱前的露空管段等便于測(cè)試的位置，且測(cè)試點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布。

2.2.2 陰極保護(hù)電流強(qiáng)度

陰極保護(hù)電流強(qiáng)度可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)法或饋電試驗(yàn)確定[13]。經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)文獻(xiàn)或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，選取類(lèi)似管道的保護(hù)電流密度推薦值，再根據(jù)被保護(hù)管道的表面積來(lái)計(jì)算保護(hù)電流強(qiáng)度。新建管道的保護(hù)電流密度可根據(jù)管道外防腐層的絕緣電阻值確定。而在役燃?xì)夤芫W(wǎng)隨著服役時(shí)間的增加，防腐層逐漸老化、破損，絕緣電阻值降低，導(dǎo)致保護(hù)電流密度的需求量增大。因此，經(jīng)驗(yàn)法不適用于確定在役燃?xì)夤芫W(wǎng)的保護(hù)電流強(qiáng)度。

饋電試驗(yàn)?zāi)M陰極保護(hù)站對(duì)擬追加陰極保護(hù)的管道施加臨時(shí)陰極保護(hù)，可相對(duì)直接、準(zhǔn)確地獲取所需保護(hù)電流強(qiáng)度，為電源設(shè)備的選型、深井陽(yáng)極地床接地電阻的控制提供參考依據(jù)。例如，四川省綿陽(yáng)市高新區(qū)部分燃?xì)夤芫W(wǎng)（約5 km），采用直流電焊機(jī)輸出48 V/28 A的電流進(jìn)行饋電試驗(yàn)。管道通電極化4 h后，管道沿線的自然電位和通/斷電電位的測(cè)量值如表1所示，電位隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖2所示。根據(jù)陰極保護(hù)準(zhǔn)則可知，電源設(shè)備輸出28 A的保護(hù)電流時(shí)，該管網(wǎng)能夠達(dá)到有效保護(hù)。此外，5 km的管道極化4 h后，通電電位波動(dòng)較小，斷電電位趨于穩(wěn)定，可以避免因極化時(shí)間不足引起的電位測(cè)量誤差。因此，根據(jù)饋電試驗(yàn)數(shù)據(jù)，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)電源設(shè)備宜選用50 V/50 A或以上規(guī)格。

表1 管道沿線電位表

斷電電位的測(cè)量應(yīng)在斷電0.5 s之后進(jìn)行[14]，也可使用脈沖示波器記錄斷電后電位的變化曲線。此外，需連續(xù)24 h測(cè)量電氣化鐵路對(duì)管道的干擾情況。當(dāng)交流電流密度大于等于30 A/m2時(shí)，應(yīng)采取排流措施[15-16]。

開(kāi)展饋電試驗(yàn)前，應(yīng)在保護(hù)管道與未保護(hù)設(shè)施之間安裝電絕緣裝置，使饋電區(qū)域內(nèi)實(shí)施陰極保護(hù)的埋地管道與外部結(jié)構(gòu)徹底絕緣。然而，在役燃?xì)夤芫W(wǎng)難以做到饋電區(qū)域與外部結(jié)構(gòu)的徹底絕緣。如閥門(mén)絕緣處理不當(dāng)、樓棟調(diào)壓箱與接地系統(tǒng)相連等，均會(huì)導(dǎo)致絕緣不徹底。同時(shí)城鎮(zhèn)埋地管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能存在與其他金屬管道搭接等情況，也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)電流大量流失。因此，根據(jù)饋電試驗(yàn)結(jié)果，如何準(zhǔn)確確定保護(hù)電流強(qiáng)度還有待進(jìn)一步研究。

2.3 深井陽(yáng)極地床及深度確定

強(qiáng)制電流采用的陽(yáng)極地床主要分為淺埋點(diǎn)狀、深井、水平和分布陽(yáng)極地床[17]。其中，深井陽(yáng)極地床不受地形限制，對(duì)外界結(jié)構(gòu)干擾小[18]，能提供更均勻的電流分布，適用于埋地鋼質(zhì)管道或金屬結(jié)構(gòu)密集區(qū)域的管道陰極保護(hù)。因此，根據(jù)在役燃?xì)夤芫W(wǎng)的特點(diǎn)，對(duì)其追加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)時(shí)，推薦采用深井陽(yáng)極地床。

深井陽(yáng)極地床應(yīng)位于保護(hù)管網(wǎng)的中心位置，并盡量與現(xiàn)有燃?xì)庹緢?chǎng)合建，便于增大保護(hù)范圍，提高土地利用效能。深井陽(yáng)極地床對(duì)外界金屬結(jié)構(gòu)可能存在一定干擾。在確定深井陽(yáng)極地床位置時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施，以盡量減小相應(yīng)干擾的不利影響。常見(jiàn)的措施包括：①確保深井陽(yáng)極地床與被保護(hù)管道之間無(wú)其他金屬結(jié)構(gòu)；②避開(kāi)重要的金屬結(jié)構(gòu)，或與其保持足夠的安全間距；③根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和地下土壤電阻率分布等情況，盡量將接地電阻控制在1 Ω以下，并盡量增大深井陽(yáng)極地床的埋深；④監(jiān)測(cè)深井陽(yáng)極地床周?chē)碾娢惶荻?，?dāng)土壤電位梯度大于2.5 mV/m時(shí)，應(yīng)采取排流措施[16]。

可根據(jù)深井陽(yáng)極地床勘察報(bào)告中提供的縱向土壤電阻率分布、地下水位等參數(shù)，合理確定深井陽(yáng)極地床的深度，盡量減小其接地電阻，可有效降低電源輸出電壓（功率），進(jìn)而減少對(duì)外部設(shè)施的干擾。某深井陽(yáng)極地床所在位置的地下土壤電阻率分布如圖3所示。地下水位深度為8.1 m。隨著井深的增加，平均土壤電阻率在22.9～56.2 Ω·m范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)井深大于84 m時(shí)，土壤電阻率急劇增大，因此建議深井陽(yáng)極地床深度不超過(guò)84 m。根據(jù)陽(yáng)極體的選用情況，選取陽(yáng)極段長(zhǎng)度中點(diǎn)深度的土壤電阻率值，計(jì)算校核深井陽(yáng)極地床的接地電阻（小于1 Ω），確定陽(yáng)極體長(zhǎng)度和深井陽(yáng)極地床深度。

圖3 某深井陽(yáng)極地床土壤電阻率分布圖

2.4 管網(wǎng)電絕緣性改造方案優(yōu)化

2.4.1 樓棟調(diào)壓箱改造

樓棟調(diào)壓箱位于管網(wǎng)末端，一般通過(guò)膨脹螺栓或支架安裝于永久性承重墻上，底部距地坪的高度約1.5 m，用于將燃?xì)鈴闹袎赫{(diào)壓至用戶所需壓力。部分樓棟調(diào)壓箱的進(jìn)氣管上焊接有鍍鋅扁鋼等接地線，并通過(guò)小區(qū)防雷接地網(wǎng)或人工接地極接地，如圖4所示。對(duì)管道施加陰極保護(hù)后，如果樓棟調(diào)壓箱處不絕緣，保護(hù)電流將會(huì)通過(guò)此處流失，將直接影響整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常工作。由于樓棟調(diào)壓箱數(shù)量巨大，其對(duì)應(yīng)的電絕緣性改造工作量也非常大。

為評(píng)價(jià)樓棟調(diào)壓箱在未進(jìn)行電絕緣性改造前的漏電情況，對(duì)中石油南充燃?xì)庥邢挢?zé)任公司、成都新都港華燃?xì)庥邢薰据爡^(qū)內(nèi)共計(jì)42個(gè)樓棟調(diào)壓箱前法蘭的電阻值進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，如圖5所示。測(cè)量方式如下：①將法蘭和管道表面的防銹漆刮除，并將其表面打磨出金屬光澤；②將2根導(dǎo)線的一端分別與萬(wàn)用表的紅黑表筆連接，另一端通過(guò)磁鐵分別固定在法蘭盤(pán)和管道上；③調(diào)節(jié)萬(wàn)用表檔位，測(cè)量法蘭兩端的電阻值。

法蘭絕緣改造前電阻測(cè)量結(jié)果的頻數(shù)分布直方圖及分布曲線如圖6所示。采用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（Statistical Product and Service Solutions，SPSS）軟件，對(duì)法蘭絕緣處理前的電阻樣本進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)，表明法蘭絕緣處理前的電阻值服從正態(tài)分布。此外，當(dāng)置信概率為95%時(shí)，法蘭絕緣處理前電阻的置信區(qū)間為 [28.6 Ω，37.6 Ω]。

圖4 樓棟調(diào)壓箱及其接地系統(tǒng)照片

圖5 法蘭電阻的測(cè)量照片

圖6 法蘭絕緣改造前電阻值頻數(shù)分布直方圖

在最不利狀態(tài)下（即法蘭兩端的電位差最大，假定法蘭前端為最大保護(hù)電位－1.2 V，法蘭后端為管地電位－0.50 V），根據(jù)絕緣處理前法蘭電阻值的置信下限，估算最大漏電量為24.48 mA。上述結(jié)果表明，樓棟調(diào)壓箱的漏電量較大，必須對(duì)其進(jìn)行電絕緣性改造才能確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？赡艿碾娊^緣性改造方案如下。

1）方案1：樓棟調(diào)壓箱進(jìn)氣管道上焊接絕緣接頭。樓棟調(diào)壓箱進(jìn)氣管上無(wú)法蘭的，經(jīng)停氣、置換后，將進(jìn)氣管割斷，焊接絕緣接頭。

2）方案2：樓棟調(diào)壓箱進(jìn)氣管道上安裝法蘭連接式絕緣接頭。樓棟調(diào)壓箱進(jìn)氣管上安裝有法蘭的，采用法蘭連接式絕緣接頭，通過(guò)預(yù)制法蘭盤(pán)與原有法蘭盤(pán)進(jìn)行螺栓連接，替換進(jìn)氣閥后法蘭盤(pán)之間的燃?xì)夤艿?，如圖7所示。

3）方案3：采用絕緣緊固件替換普通法蘭螺栓。當(dāng)樓棟調(diào)壓箱前帶法蘭盤(pán)時(shí)，通過(guò)在原法蘭螺栓外增加絕緣膠帶，在原鋼墊圈與法蘭盤(pán)之間加裝絕緣墊圈，對(duì)樓棟調(diào)壓箱進(jìn)行電絕緣性改造[11]（圖8-a）。聚四氟乙烯材料具有優(yōu)良的絕緣性能，以及較強(qiáng)的耐輻照性能和較低的滲透性，即使長(zhǎng)期暴露于大氣中，其性能仍可保持不變。因此，絕緣膠帶可考慮選用聚四氟乙烯生料帶或絕緣電工膠布，絕緣墊圈選用聚四氟乙烯墊片，絕緣緊固件如圖8-b、c所示。此改造方案施工難度小、效率高，能顯著減少改造時(shí)間，降低改造成本。

為了評(píng)價(jià)方案3的絕緣效果，對(duì)改造后的法蘭電阻進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。根據(jù)法蘭絕緣改造后的電阻值，估算平均漏電量為0.001 7 mA。法蘭絕緣處理后的電阻雖然低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19]中規(guī)定的絕緣接頭、絕緣法蘭的絕緣電阻值應(yīng)高于20 MΩ的要求，但其電流漏損量與改造前相比，已大大降低?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)增大保護(hù)電流來(lái)彌補(bǔ)，只會(huì)增加少許電費(fèi)支出，屬于可接受范圍。因此，通過(guò)增設(shè)絕緣膠帶、絕緣墊圈可以達(dá)到絕緣效果。

圖7 法蘭連接式絕緣接頭安裝圖

圖8 增設(shè)絕緣膠帶、絕緣墊圈的改造原理圖

表 2 絕緣改造后的法蘭電阻值表 MΩ

對(duì)上述3種改造方案進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析（表3）。由表3可知，若樓棟調(diào)壓箱前安裝有法蘭時(shí)，建議采用增設(shè)絕緣膠帶、絕緣墊圈的改造方案；無(wú)法蘭時(shí)，則采用焊接絕緣接頭的改造方案。

2.4.2 閥門(mén)改造

在役燃?xì)夤芫W(wǎng)的部分閥門(mén)在涂刷防銹漆后，埋設(shè)在閥井內(nèi)。部分閥門(mén)銹蝕嚴(yán)重，存在較嚴(yán)重的漏電情況，如圖9所示。為了減少保護(hù)電流的漏損量，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行電絕緣性改造。

表3 電絕緣性改造方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比表

圖9 埋地閥門(mén)現(xiàn)狀照片

燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的閥井?dāng)?shù)量眾多，改造工作量大，短期內(nèi)無(wú)法完成?？筛鶕?jù)電連續(xù)性檢測(cè)、饋電試驗(yàn)、陰極保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試等結(jié)果，判斷不同閥門(mén)的漏電嚴(yán)重程度，進(jìn)而制訂合理的改造計(jì)劃。對(duì)電流漏損嚴(yán)重的閥門(mén)，可采用將其整體更換為電絕緣性更好的直埋閥等方式，優(yōu)先進(jìn)行改造。而電流漏損相對(duì)較輕的閥門(mén)，可通過(guò)外包橡膠墊、加纏熱縮帶、包覆粘彈體防腐膏等方式，對(duì)閥門(mén)及兩側(cè)露空管道進(jìn)行電絕緣性改造。

2.4.3 管道外防腐層修復(fù)

在役燃?xì)夤芫W(wǎng)的防腐層多以石油瀝青和三層PE為主。目前，常用的外防腐層修復(fù)材料有冷纏帶、熱收縮帶、無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料和粘彈體材料等[20]。然而，部分管道埋設(shè)在機(jī)動(dòng)車(chē)道下，不便于對(duì)其破損點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖修復(fù)。因此，可根據(jù)電連續(xù)性檢測(cè)、PCM檢測(cè)和陰極保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果，判斷破損點(diǎn)的漏電情況與修復(fù)難易程度，制訂合理的修復(fù)計(jì)劃。對(duì)防腐層破損較大、漏電較為嚴(yán)重的位置優(yōu)先進(jìn)行修復(fù)。

3 結(jié)論

在役燃?xì)夤芫W(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，追加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮管道參數(shù)、地形、干擾等諸多因素?？偨Y(jié)了在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的思路，并對(duì)設(shè)計(jì)中面臨的管道電連續(xù)性、保護(hù)分區(qū)劃分、保護(hù)電流強(qiáng)度確定、管網(wǎng)電絕緣性改造方案等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，提出以下解決辦法：

1）市政干網(wǎng)應(yīng)追加陰極保護(hù)，用戶管道應(yīng)根據(jù)其電連續(xù)性檢測(cè)、饋電試驗(yàn)結(jié)果，判斷是否具備追加陰極保護(hù)的條件。可利用PCM+等儀器，排查影響管道電連續(xù)性的各種因素，確保管道的電連續(xù)性。

2）綜合考慮防腐層的類(lèi)型和質(zhì)量、管道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電連續(xù)性檢測(cè)、河流和鐵路的分布等情況，進(jìn)行初步分區(qū)。開(kāi)展饋電試驗(yàn)，確定各分區(qū)所需保護(hù)電流強(qiáng)度，并對(duì)深井陽(yáng)極地床的數(shù)量和位置進(jìn)行優(yōu)化。

3）在役燃?xì)夤芫W(wǎng)追加強(qiáng)制電流時(shí)，推薦采用深井陽(yáng)極地床。通過(guò)深井陽(yáng)極地床勘察結(jié)果確定深井陽(yáng)極地床的深度，盡量減小其接地電阻，以降低電源設(shè)備的輸出電壓和功率，進(jìn)而減少對(duì)外部金屬結(jié)構(gòu)的干擾。

4）當(dāng)樓棟調(diào)壓箱前安裝有法蘭時(shí)，推薦采用增設(shè)絕緣膠帶、絕緣墊圈的絕緣改造方案；無(wú)法蘭時(shí)，則采用焊接絕緣接頭的絕緣改造方案。

5）根據(jù)電連續(xù)檢測(cè)、陰極保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試等結(jié)果，判斷閥門(mén)、管道防腐層破損點(diǎn)的漏電情況與修復(fù)難易程度，制訂閥門(mén)、防腐層破損點(diǎn)絕緣改造計(jì)劃。