1.1电化学腐蚀方法

城市燃气钢管多埋在地下，腐蚀多伴随接触土壤。因此，有必要掌握土壤腐蚀环境。土壤作为一种混合物，包括固体、液体和气体。土壤中的胶体周围有一些阴离子电荷。如果水渗入土壤，土壤相当于一些多相电解质，具有一定的腐蚀性。当接触金属钢管时，会发生电化学反应，腐蚀钢管。

土壤中电化学反应对城市燃气钢管的腐蚀分为宏电池和微电池腐蚀两类。宏电池腐蚀主要发生在两种土壤边界。当金属钢管同时分布在两种土壤中时，很容易在土壤边界产生较大的腐蚀现象，这种电池腐蚀的阴阳极区域更为明显，如氧浓度差、盐浓度差等腐蚀。微电池腐蚀主要发生在金属表面，其原因主要分为两种，一种是由于土壤中的物质结构差异较大，另一种是由于钢管本身的结构差异较大。

1.2电化学腐蚀机理

金属钢管接触到两种不同类型的土壤，在两个界面上产生不一致的电位，导致金属上的两个电位差，土壤是导电材料，容易为腐蚀性宏电池提供电路。因此，当金属发生宏电池腐蚀时，由于金属上的电位差。由于土壤结构的差异，不同物质的接触也有特定的结构和形式，宏电池腐蚀发生范围广泛，复杂性高。根据中国社会科学院的实验，宏电池对金属物体具有较强的腐蚀性，一般为微电池腐蚀强度的10倍，由于宏电池腐蚀多发生在土壤结构的不同部位，多属于局部区域的腐蚀，容易产生气体钢管穿孔。与宏电池腐蚀相比，微电池腐蚀强度小，分布均匀，阴阳极区域不明显，对城市气体钢管的腐蚀性不强。

1.3氧浓差电池

城市燃气钢管埋在结构不同的土壤中时，由于土壤密度不同，通风条件不一致。接触通风良好的土壤钢管的电位相对较高，在形成的氧浓差电池中充当阴极区域，腐蚀缓慢，接触通风不良的土壤钢管的电位相对较低，在形成的氧浓差电池中充当阳极区域，腐蚀速度较快

更快。因此，氧浓差电池是城市燃气钢管腐蚀的重要因素。

例如，埋在土壤密度较小的绿化带下的钢管相当于埋在富氧环境中，因为它们周围的水和溶解氧量很大。埋在土壤密度较高的水泥路下的钢管相当于埋在贫氧环境中，因为周围环境干湿。氧浓度差电池形成在两种土壤交界处的钢管周围，缺氧表面作为所谓的阳极区域，会产生腐蚀。形成的氧浓度差电池是通过导致钢管表面阴极和阳极的不同电流密度，从而产生腐蚀自催化过程，减少缺氧阳极附近土壤PH值，即氯离子浓度浓度，损坏钢管的氧化膜。根据上述分析，氧浓度差电池的形成对管道安全构成了严重的隐患和威胁。

2.1绝缘层防腐法

该方法的目的是抑制腐蚀电流，从而增加气体钢管与土壤之间的等效电阻。目前，沥青材料作为钢管的绝缘层更有效、更主流，具有良好的防腐效果。实施绝缘层腐蚀法，需要确定钢管的腐蚀绝缘等级，绝缘等级受土壤电阻率的影响。因此，防腐的关键施工是能否准确测量土壤的电阻率。

2.2加电源阴极保 **

城市燃气钢管的腐蚀主要是由其外壁的防腐绝缘层损坏引起的，绝缘层保护不能从根本上防止物理损坏。因此，目前电气保护 的使用更多** 结合绝缘层保护的方法。

所谓电保 ** ，其原理是使金属钢管均匀地作为阴极区域来抑制腐蚀，因此，电保 ** 又称阴极保 ** 通常分为外加电源阴极保 两种** 和牺牲阳极的阴极保 ** ** ，需要连接电源负极和钢管，正极和接地阳极，其保护电流从电源正极到辅助阳极，然后从土壤到钢管，最后回到电源负极。受保护的金属仍然是地面电池中的阴极，其表面只有恢复反应，不会再发生金属离子的氧化反应，从而抑制腐蚀。

值得注意的是，在外部电源的保护方法中，有两个概念：最小和最大的保护电位。最小保护电位是钢管受阴极保护的最低电位，受土壤腐蚀的影响。在城市燃气钢管中，最小电位主要选择正确的-0.85V。最大保护电位一般选择-1.30V左右。

2.3牺牲阳极的阴极保 **

虽然外部电源对钢管有很强的保护作用，但由于没有保护电流的输入，钢管附近的金属和设备将被等效为阳极而损坏。因此，在城市燃气钢管保护中，经常使用牺牲阳极的阴极 ** ，以保护钢管周围的其他金属管道。通常，比燃气钢管电极电位更负的金属与燃气钢管相连，形成原电池。此时，阳极由电位相对于燃气钢管的负金属等效，腐蚀将转移，阴极得到有效保护。常用镁、铝、锌等合金作为牺牲阳极的材料，其电流输出对燃气钢管有较好的保护效果。

3.城市燃气阴极保护相关规范

《城市燃气埋地钢管腐蚀控制技术规程》规定：

(1)城市燃气埋地钢管必须采用防腐层进行外保护。

(2)新建高压、次高压、公称直径≥100mm中压管道和公称直径≥200mm的低压管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统。管道运行期间阴极保护不应间断。

(3)防腐管回填后，必须检查防腐层的完整性。

(4)新管道的阴极保护设计和施工应与管道的设计和施工同时进行，并投入使用。

3.22阴极保护方案确定原则

阴极保护应遵循以下原则：

(1)牺牲阳极用于城市管网和短距离管道。

(2)长距离输送管道采用外加电流。

(3)城市燃气管道外加电流尽量采用深井阳极系统，最好采用恒电流控制。

(4)避免干扰其他管道，统一考虑新建管道和旧管道。

3.3阴极保护合格标准

实施阴极保护的合格标准为：

(1)保护电位为-850mV(相对于Cu/CuSO4饱和参数电极)或更负。

(2)阴极化电位不小于1000mV。

(3)土壤中含有硫酸盐还原菌，硫酸根含量大于0.5%时，保护电位应达到-950mV(相对于Cu/饱和CuSO4)或更负。

(4)最大保护电位的限制应根据覆盖层环境确定，一般可取-1.5V(相对于Cu/饱和CuSO4)。

目前，大多数城市的燃气管道仍采用传统的绝缘层防腐方法来抑制钢管的腐蚀。这种方法不仅可靠性差，而且一旦发生物理损伤，就很容易直接出现穿孔腐蚀。相比之下，阴极 ** 和绝缘层保护 ** 合作可以最大限度地降低管道的维护成本，提高防腐效果，从而改善供气环境，延长管道的使用寿命，使燃气管道经济可靠运行。