1 管線腐蝕狀況調查方法

    此次對陰極保護效果的研究數據來源于北京市燃氣集團對北京燃氣管網安全調查工程。調查采用的是地面涂層完好性檢測和適量開挖探坑檢測相結合的辦法。利用地面涂層檢漏儀檢測管線涂層的破損點數量、位置、涂層破損的嚴重程度及管段涂層平均絕緣面電阻率，再利用探坑檢測收集管道附近土壤、環境、管道防腐層、管體腐蝕等各方面的數據。開挖探坑后，先對防腐層進行檢測，然后剝開防腐層露出管體（長度為1米）對腐蝕形態和腐蝕產物進行目測，對管道的剩余壁厚進行了檢測，每個坑檢測了5組數據。每組對管頂、管底及“4，8”點四個測試點進行測試，測量各部分的剩余壁厚。

    為了便于比較陰極保護措施對城鎮管線的保護作用，取施加有陰極保護的機場輔路管道（以下簡稱機場輔路）與未加陰極保護的大山子北里小區的管道（以下簡稱大山子北里）作對比。機場輔路管道大約17km，大山子北里管道大約8km，二者地理位置相距不遠，具有相似的土壤環境和使用年限，調查數據具有可比性，兩段管道基本信息如表1。

    2 檢測數據處理

    2.1 土壤狀況數據

    采集管道周圍的土壤電阻率、土壤含鹽量和含水率、管道附近雜散電流強度等數據，綜合比較當地的土壤腐蝕程度。
 

    表1 調查管道基本情況
 

    2.2 防腐層檢測數據

    對防腐層的檢測分為兩部分，即地面檢測和探坑開挖檢測。地面檢測主要檢測管道涂層破損點數量、位置、破損嚴重程度及防腐層的絕緣面電阻率，探坑檢測主要觀測防腐層外觀、防腐層與管道的粘接力等狀況、測量防腐層厚度等。

    2.3 管體腐蝕數據

    在管體腐蝕狀況的測量中，對管道的剩余壁厚進行了檢測，每個坑檢測了5組數據。每組對管頂、管底及“4，8”點4個測試點進行測試，測量各部分的剩余壁厚。計算出管道的相對腐蝕深度。相對腐蝕深度的計算方法如下：

    式中：A—管體腐蝕相對深度

    d—管體腐蝕深度

    t—管體原始壁厚

    注：由于管道管理記錄中沒有管道的原始壁厚，所以為不失保守性起見，這里選取測試最大壁厚作為原始壁厚，用最大壁厚與最小壁厚之差作為管體腐蝕深度進行計算。

    3 測量結果

    3.1 土壤和防腐層狀況

    根據調查的數據，由于機場輔路和大山子北里距離較近，兩處的土壤狀況相差不大，土壤電阻率（Ω·m）在18.8～43.3之間，含水率在7%～27%，雜散電流影響則有明顯不同：機場輔路干擾較大，最大處達到10.8mV/m，大山子北里干擾較小，最大處為3.4mV/m。土壤綜合腐蝕性處于中等偏強水平。

    兩處管道的防腐層絕緣面電阻率均處于中下水平，機場輔路管道的防腐層粘結力和完整性略好于大山子北里管道。

    3.2 管體腐蝕情況

    為了探測管體的腐蝕，在抽查的17km的機場輔路管道和8km的大山子北里管道中，每公里管道隨機開挖一個探測坑，以測量管體的腐蝕情況和防腐層的狀況。管體的腐蝕情況如表2和表3。
 

    表2 機場輔路管道管體腐蝕情況


   
表3 大山子北里管道管體腐蝕情況
 

    從大山北里小區和機場輔路管道的腐蝕狀況對比可以看出，加有陰極保護的管道的相對腐蝕深度要比沒有施加陰極保護的管道低。雜散電流干擾相對較大的機場輔路管線相對腐蝕深度反而較小而且比較均勻，沒有局部腐蝕嚴重的狀況，與沒有施加陰極保護的大山子北里管道相比，管道的安全性大大提高。

    大量的研究表明，埋地蝕坑的出現是一個隨機事件，蝕坑的深度符合一定的統計規律Ⅲ。在不可能開挖全部腐蝕點的情況下，我們可以用概率統計的方法分析腐蝕點深度的概率分布。自然界中很多現象都符合正態分布規律，材料的腐蝕也有同樣的規律圓，利用正態分布，根據開挖點的數據，估計兩條管道腐蝕點深度期望值和均方差如下：

    機場輔路管道腐蝕管道點腐蝕深度的期望值和方差：

    μ=0.422mm，σ2=0.0173mm2

    大山子北里管道腐蝕管道點腐蝕深度的期望值和方差：

    τ=0.6152mm，σ2=0.0236mm2

    其概率分布如圖1所示，其中：實線為機場輔路管遭，虛線為大山子北里管道。
 

    圖1 管道腐蝕深度的概率分布

    從圖1可以看出，機場輔路管道腐蝕深度平均值較小，并且分布比較集中，腐蝕深度相對均勻；大山子北里管道腐蝕平均值比較大，并且分布較為分散，其腐蝕程度明顯比機場輔路嚴重。

    結論：從大山子北里小區和機場輔路管道的腐蝕狀況可以看出，陰極保護對管道的保護是十分明顯的，并且陰極保護可以抑制管道的局部腐蝕，使管道的安全性大大提高。

責任編輯：班英飛

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