近几年，我国大多数城市天然气利用工程全面启动，配套的燃气管网建设也发展很快。虽然PE管材由于其优异的综合性能在城市埋地燃气管网大量使用，但是，由于多种原因，还是有相当一部分的钢质燃气管道在建设、使用。因此，城市埋地钢质燃气管道防腐的管理将是各地管道燃气公司一项长期的任务。本文结合管道防腐的实际工作实践，探讨防腐工作的经验。
1 基本情况
珠海市城区现铺设有82km的埋地燃气主干管，其中钢质管道有70km左右，管材为20#无缝钢管，采用聚乙烯胶带作加强级防腐，并设有镁牺牲阳极阴极保护系统。钢质管网建设始于1992年，1996年全部建成，由于实行了以防腐层定期检测和修复为核心的防腐层管理制度，至今为止，没有出现因防腐缺陷导致管线腐蚀漏气现象，管线安全运行达十多年。
2 防腐层管理制度
国内金属管道的检测与评估基本上依靠外防腐性能来进行，管道的运行寿命很大程度上取决于管道的防腐状况。因此，必须建立一套严谨、切合实际的管理体制，加强管道的防腐管理，以确保管网的安全运行。
(1)建立防腐层管理队伍，对管线的防腐资料，包括土壤腐蚀情况、管段防腐材料、等级、缺陷与修复情况等进行记录，归档处理，为管道的定期检测提供原始依据。
(2)积极应用先进的检测技术于防腐层管理，采取主动定期检查与抽查结合、地面检测和重点部位开挖探查结合的方式，进行防腐层检测和阴极保护检测。
(3)结合企业实际情况，参考国家及行业的相关标准，制定防腐层缺陷的检测和修复制度，发现问题，按规定进行修复，确保防腐效果的实现。
(4)建立管道防腐管理信息库，逐步形成完善的网络化管理，为新管网设计、旧管网修复和评价、管网抢修提供决策依据。
3 检测技术应用于防腐层管理
管网防腐检测的准确性关系到防腐层管理目标能否实现，因此，检测项目及内容的选择以及选择适宜的检测手段显得尤为重要。管道防腐检测的内容主要有两项，一项是防腐层性能的检测，另一项是阴极保护效果的检测。
3.1 防腐层性能的检测
3．1．1 粘结力(剥离强度)检测
这一指标直接关系到防腐层的质量，水的渗透能力与胶带与管道的粘结力有关，所以，应确保胶带对钢管具有足够的粘结力。测量方法有两种，一种是我国 SY／T414—98标准中的弹簧称法和美国ASTM D一1000标准的3kg铜砝码垂直测试法。这两种方法所使用的测量工具简单，操作便利。我司目前采用的是我国SY／T0414—98标准中的弹簧称法。该方法是采用下列办法进行的：用刀沿环向划开10mm宽、长度大于100mm的胶带层，直至管体，然后用弹簧称与管壁成90度拉开，拉开速度不大于 300mm／min，剥离强度应大于18N／cm。由于该方法是破坏性检测，而且必须开挖裸露后方可进行，一般是两年进行一次，测量点的数量和位置一般是根据当时施工的记录、防腐形式、现行的防腐记录、防腐层质量来确定。我司一般按不少于每3km一点的原则确定检测点的数量。
根据检测的结果确定下年度的检测计划，确定是否其它检测项目周期加密，并作为评价防腐层寿命的有效依据之一。
3．1．2 防腐层缺陷检测
防腐层缺陷检测方法比较多，有直流电位剃度法、交流电位梯度法(Person)、电磁电流衰减法(PCM法)。3种方法测量原理有相似之处，都有信号发生器和信号接受器。信号放生器与管道连接，发射一个或多个频率直流或交流电信号，在管道防腐层缺陷处，电流衰减率突然增大或电位梯度最大，通过信号接受器可判断管道防腐层缺陷点位置、严重程度。防腐层缺陷检测为日常性工作，我司采用电磁电流衰减法(PCM法)，检测周期为两年一次。结合实际情况，若管线附近有过施工或怀疑防腐层有缺陷，该管段应立即进行全程检测。
缺陷的分类和修复标准参考了广东同行的标准，详见表1：防腐层缺陷分类和修复标准。
3．1．3 防腐层绝缘电阻
防腐层绝缘率主要用于评价防腐层的寿命，一般采用选频变频法或电磁电流衰减法。由于两种检测方法都要求检测时管网的分支不能太多，并且对检测人员的经验要求较高，因此，我司采用了聘请专业公司进行定期检测(五年一次)为主和自身检测队伍日常检测为辅相结合的方式。
2003年聘请专业公司进行了全面的检测，按表2标准进行划分，40km管线属于良好状态，26km管线属于满意状态，4kin管线由于铺设在新建道路上暂时不允许开挖，无法修复防腐层缺陷，属于不好状态。
由于管线的保护电流密度与防腐层电阻有着如表3的关系，若由于防腐层老化，或随着时间的推移防腐层与管道产生了较大面积的剥离，防腐层绝缘电阻变小，将导致所需的保护电流越来越大。有充分证据表明，若管线大部分防腐层电阻率在50Ω.m2—500Ω.m2范围，因保护电流过大，将使得保护范围内牺牲阳极耗量或耗电量过大导致系统运行不经济。我们据此可以判定：该防腐层寿命已到，属于失效状态，必须采取其它措施如更换内衬等保证管线安全。因此，防腐层寿命决定着埋地钢质管道的设计寿命，必须经技术经济比较，选择适宜的防腐材料及形式。
3．2 阴极保护效果的检测
3．2．1 土壤腐蚀性调查
这是一项基础性的工作，一般在管道设计前完成。因为土壤腐蚀性调查结论直接关系管道防腐材料和等级的确定、阳极材料的选取、阴极最大保护半径。由于之前未进行类似的调查，我司委托了专业公司进行了一次检测。检测的主要内容包括土壤杂散电流、土壤电阻率、自然腐蚀电位、氧化还原电位、土质类型分析、土壤的酸碱度(pH值)、含水量、含盐量(SO-24、CL-1)等。检测标准为沿管线每500m选取一点。检测数据表明，沿线1m左右深度地层土壤均为回填土，大部分属于红粘土加粗沙石，少部分为建筑垃圾，根据德国DIN50929《土壤腐蚀性的影响及评价指数》标准综合打分后评定土壤腐蚀等级为中等。土壤杂散电流方面，绝大部分区域杂散电流检测值在0．60mV／m--3．2mV／m之间，平均值为2．20mV／m．所测地段基本没有杂散电流存在。但个别地方(距高压电铁塔很近的地方)杂散电流刚超过5mV／m。这些地方需进行排流处理或加强监测。
这些原始资料为管线的防腐管理分级、检测周期的制订提供了充分的依据。
3．2．2保护电位测量
测量方法主要采用近参比电极法，测试点主要为管道的测试桩、放水阀和阀井处。由于设计原因，测试桩未配备长效硫酸铜参比电极，测量时必须自备。测量时，参比电极应于土壤充分接触。在测量实践中，若土壤比较干燥，可进行浇水湿润处理。在城市中，大多数的埋地管道铺设在人行道，符合条件的点不多。在我司70km的埋地钢质管道，总共选取了150个测量点，计每460m左右有一测量点，基本符合相关测量标准的要求。测量周期为半年一次，测量结果进行记录、比对，绘制管道保护电位图，分析电位波动原因。
城市地下管线实施有效的阴极保护有效性的判据：保护电位小于等于-0.85V(相对于饱和硫酸铜参比电极，考虑土壤IR影响)。有充分的防腐实践证明，阴极保护不足的部位可能会成为局部宏电池的阳极区而遭受加速腐蚀的情况，因此，这判一定依据没有任何的折扣。测量中保护电位达不到的部位，必须查明原因，可采用交流电位梯度法检测管道防腐层是否有缺陷、是否有搭接，或开挖该部位牺牲阳极检查判断是否工作正常，或测量是否有杂散电流干扰。总之，必须通过可能的技术手段，来发现电位达不到的原因，并进行排除。否则，
该管道安全评价等级应下调，巡查频度包括燃气检漏、防腐层检测等，应按规定加密进行。
3．2．3 电流测量
电流测量包括牺牲阳极输出电流和管道保护电流，由于测量管道保护电流在目前的条件下必须破坏防腐层，我司没有进行该项目检测。我司进行的是牺牲阳极输出电流检测，周期为半年一次，为保证测量结果准确，必须使用高内阻万用表。检测结果进行记录、比对，若发现输出电流异常，超出正常保护电流范围，必须对该部位进行防腐层缺陷检测，确定是否因防腐层老化、缺陷、性能下降引起，或进行牺牲阳极开挖，确定是否牺牲阳极故障。
3．2．4绝缘法兰绝缘性能检测
没有绝缘就没有阴极保护，从某种意义上讲，绝缘效果决定阴极保护的成败。我司管网目前采用的绝缘形式为绝缘法兰，已有充分的工程实践证明该绝缘形式是不太可靠的。因此，必须对所有的绝缘法兰进行定期检测和维护，以免阴极保护电流流失，管网得不到阴极的有效保护。检测的周期一般定为半年一次，检测方法为电位差法，以通电前后未保护端电位差在规定范围为合格。若出现不合格情况应进行检查，确定是否由于绝缘材料老化、水渗透、搭接或其它原因引起，并进行处理；若处理后仍无法达到要求，该管段应列为检测工作中重点的检测部位，直至该绝缘法兰更换为止。
4 检测结果
目前为止，我们共计检测出防腐层缺陷一类点120个，二类点80个，三类点70个，并按规定的期限在条件许可的情况下进行了修复；检测并发现接地电阻过大、自身消耗过快等故障的牺牲阳极有54组，并全部进行了更换。最近的检测结果显示，阴极保护系统工作正常，覆盖率100％，保护电位合格率达90％，表明大部分埋地钢质管道属于良好的阴极保护状态。
5 总结
(1)管道防腐层加阴极保护是埋地钢制燃气管道腐蚀防护最有效的技术手段之一。虽然行业标准《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》没有强制规定所有的埋地钢质管道必须采用，但考虑到管道内输送介质的危险性以及今后社会对管网安全运营越来越高的要求，燃气企业应视安全为第一要务，建议作为企业的强制标准，予以采用。
(2)必须建立管网检测的专职队伍，配备检测工具或设备，制订年度的工作计划，有步骤有依据主动地开展埋地钢质防腐层和阴极的检测工作。
(3)检测的项目及内容视各燃气企业的实际情况而定，但笔者认为，防腐层缺陷和阴极保护电流和电位的定期检测是必须的，其他的检测可按相关规程委托专业公司进行。这样，企业就不必投入太多的物力和人力，同时可达到保证安全运行的目的。
(4)管道防腐层的材料和防腐手段是影响埋地管道运行寿命的关键因素之一，建议今后埋地钢质管道采用绝缘性高、抗冲击强度强、抗阴极剥离强
度更好的3PE防腐形式。虽然总体造价会有所提高，但使用寿命可长达50年，是胶带防腐寿命的两倍，技术经济比最优。
(5)钢制管道穿越公路、铁路时，若条件许可，应首推无套管穿越形式；需套管穿越时，考虑套管对阴极保护系统的屏蔽作用，设计上需采用锌带或镁带阳极缠绕在钢管上，作为套管内钢管单独的阴极保护方式。
(6)设计中必须考虑电流或电压测试桩的合理设置，考虑到今后测量的便利性，必须在电压测试桩同时设有长效埋地硫酸铜参比电极。
(7)电绝缘可靠性是决定管线有效实施阴极保护的成败关键因素之一。由于绝缘法兰先天性缺陷，建议设计或维修时采用绝缘性、密封性、耐压等级、抗弯曲等综合性能较高的预制直埋绝缘接头代替。
