4.6 跨接电缆
对于钢质管道上所有非焊接连接部位，应采用铜芯电缆跨接连接，以保证管道的电连续性。
4.7 杂散电流干扰的排除
由于强制电流法在一定程度上可以减轻直流杂散电流对管道的干扰，部分干扰数据只有在项目施工完成后才能测试，因此在设计时应考虑此项因素。具体的干扰程度判断和防护手段按照SY/T 0017—96《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》和SY/T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》执行。
4.8 套管内的阴极保护
阴极保护的管道中一般不推荐采用套管，除非是必须使用，并且不能采用绝缘材质的套管(如PE管、玻璃钢管等)。在使用钢质套管的情况下，应保证钢质套管与燃气管道的绝缘。有文献报道，此时介质进入钢质套管内部对阴极保护效果影响较小，可不必设计安装带状牺牲阳极(或镯式阳极)[10]。
5 应用范例
5.1 管道基本信息
现以某市(地质条件满足深阳极地床要求)一条新建的次高压燃气管道为例进行强制电流法阴极保护设计。管道材质为Q235B，规格为Ф325×8mm，长度为30km。管道起点为高压门站，终点为市区边缘的次高压调压站。外防腐层类型为3PE普通级，阳极区土壤电阻率为20Ω·m。要求阴极保护系统设计寿命为30年，绝缘装置安装在管道始末端(共2处)。
5.2 主要设计参数的确定
保护电流密度为0.05mA/m2，保护电位为-0.95V，采用强制电流深阳极地床阴极保护，辅助阳极材料为钛阳极(金属氧化物阳极)，预包装阳极体直径为273mm，长度为18m，其中共包含9支规格为Ф25×1000的管式钛阳极，地床深度约50m。
5.3 强制电流法设计工艺计算结果
工艺计算参数见表2，计算结果见表3。
表2 阴极保护工艺计算参数
△UL/V | D/m | ip/(A·m-2) | ρT/(Ω·mm2·m-1) | δ/m | La/m | d/m |
0.50 | 0.325 | 5.0×10-5 | 0.135 | 0.008 | 18 | 0.273 |
ρ/(Ω·m) | t/a | K | η | R1/Ω | Er/V | Re/(Ω·m) |
30 | 30 | 0.7 | 0.7 | 0.2 | 2 | 1.0×104 |
表3 阴极保护工艺计算结果
L/m | Rt/Ω | I0/A | Rv2/Ω | P/W |
3.40×104 | 1.70×10-5 | 1.73 | 0.86 | 32 |
U/V | Rc/Ω | α/m-1 | I/A | — |
6.5 | 0.23 | 4.12×10-5 | 3.46 | — |
5.4 强制电流法阴极保护工程设计
① 本项目需要在次高压调压站内建设一个阴极保护站。采用强制电流深阳极地床阴极保护，电源设备选择恒电位仪，考虑与SCADA系统适配，应具备标准信号采集端子，电源设备最大输出电压为30V，最大输出电流为10A。
② 共设计30处测试桩。其中3处电流测试桩，25处电位测试桩，2处绝缘装置测试桩(在管道始末端)，测试桩平均分布。测试桩设有长效埋地参比电极和与管道同材质的辅助试片。设计2处埋地检查片，用来评价阴极保护的保护度。
③ 在管道始末端的绝缘处设计避雷器2处，安装在防爆接线箱内。对于钢质管道上所有非焊接连接部位，采用铜芯电缆跨接连接。
④ 阴极保护施工完工后，及时测试交流及直流杂散电流对管道的干扰程度，依据SY/T 0017—96《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》和SY/T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》判断是否需要采取排流措施。
⑤ 阴极保护的验收准则为：使用CSE参比电极测得的管道上任何一点的极化电位应达到-950mV或更低，测量电位时，必须考虑除构筑物与电解质界面处之外的电压降的影响。
6 结论
① 对于城市新建的燃气长输埋地钢质管道，由于外防腐层性能的提高，阴极保护设计可选择用强制电流法，其技术可靠，经济较优。
② 在强制电流法设计中，应考虑阳极地床对其他埋地构筑物的干扰，尽量选择深阳极地床技术。
③ 相对于牺牲阳极法，强制电流法的阴极保护电流在一定范围内连续可调，其保护效果更容易满足要求。
④ 对阴极保护系统应设计一定数量的测试装置，以方便运行管理单位测试各项阴极保护参数，进行保护效果的评价。
⑤ 对于交流及直流杂散电流对管道的干扰应特别重视，在施工完成后要求及时测试，对存在的干扰应采取有效防护措施。
参考文献：
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[2] 胡士信，徐快，孟宪级.阴极保护工程手册[M].北京：化学工业出版社，1999.
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[4] 宋金云，王军，邹向东.外加电源深井阳极阴极保护技术在郑州市地下燃气管网中的应用[J].全面腐蚀控制，2005，19(1)：14-17.
[5] (日)KASAHARA K(著)，米琪(译).在劣质涂敷的钢管上提供完全的阴极保护的准则和设计方法[J].国外油气储运，1991，9(6)：57-62.
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