城鎮(zhèn)燃氣防腐是一個至關(guān)重要的工程環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是確保燃氣管道系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，并延長其使用壽命。然而，與長輸管道相比，城鎮(zhèn)燃氣管道的防腐問題更為突出，如防腐層破損和老化失效問題，犧牲陽極的使用壽命、靠近市區(qū)受地鐵、電氣化鐵路導(dǎo)致的雜散電流腐蝕和絕緣接頭失效問題等均比較突出，下面將對城鎮(zhèn)燃氣管線的防腐系統(tǒng)進行綜合梳理與分析。

然而，防腐層作為管道防護的第一道防線，可以從保障其完整性入手解決問題。改性無溶劑環(huán)氧玻璃鋼兼具良好的防腐性能與優(yōu)異的抗沖擊、耐劃傷、耐磨損等抗外力損傷性能，可以在一定程度上改善防腐層的失效問題。

對于防腐層存在破損的位置，會采取外加電流或者犧牲陽極的陰極保護技術(shù)。與長輸管道的陰極保護技術(shù)相比，城鎮(zhèn)燃氣管線的服役環(huán)境更為復(fù)雜，面臨的陰極保護系統(tǒng)問題也更為嚴峻。

城鎮(zhèn)燃氣管線大多數(shù)采用犧牲陽極的陰極保護方式，犧牲陽極多選用電負性材料，與管道相連接后消耗了自身而抑制了管道的腐蝕。犧牲陽極材料大多數(shù)為鎂陽極，然而隨著應(yīng)用環(huán)境的變化，鎂陽極的實際電流效率很難達到50%，將最終影響管道的保護效果。

根據(jù)相關(guān)文獻和工程案例發(fā)現(xiàn)，影響鎂陽極實際電流效率主要原因如下：

（1）鎂陽極周圍土壤電阻率高，陽極的接地電阻會增大。有案例發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)燃氣的接地電阻最大可到25 Ω，在驅(qū)動電壓一定的情況下，將使系統(tǒng)的陰極保護電流變小。

（2）管道表面防腐層差、防腐層破損面積大或者存在嚴重的雜散電流干擾時，將會加速鎂陽極消耗，研究表明鎂陽極剩余重量為初始重量的15%時將失效。

（3）城鎮(zhèn)燃氣管線犧牲陽極大多數(shù)與管線同步設(shè)計，而與長輸管線相比，燃氣管線測試樁比較少，在沒有測試樁的位置，犧牲陽極大都在地下與管道焊接，如果犧牲陽極與管道斷路，犧牲陽極將存在自腐蝕，不能為管道提供有效的陰極保護。

綜上可以確定，無論哪種原因?qū)е聽奚枠O的效率降低都將會降低陽極的使用壽命，埋地管道也會因犧牲陽極的使用壽命降低而加速腐蝕。

城市燃氣管線大都為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且采用大量直埋的絕緣接頭，若采用非開挖方式很難檢測絕緣接頭的有效性。如果絕緣接頭失效，將直接影響埋地管道的陰極保護和排流效果，由此確定城鎮(zhèn)燃氣管線的絕緣接頭檢測確實是一個相對復(fù)雜和困難的任務(wù)。

與長輸管道相比，城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的低壓、中壓、高壓管道以及閥門井和調(diào)壓站等附屬設(shè)施遍及城市所有區(qū)域，要想保證絕對絕緣難度很高。根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣的特點，對絕緣問題總結(jié)如下：

（1）城市小區(qū)的低壓管網(wǎng)宜與中壓管網(wǎng)采取絕緣措施。由于低壓管網(wǎng)防腐層面電阻率低更容易漏失陰極保護電流，這會增加管道保護數(shù)量，陰極保護電流需求量增加將導(dǎo)致中壓管道陰極保護電位不足；

（2）搭接問題。對于引入管的搭接問題，大部分引入管在出地面之前沒有施加絕緣措施，燃氣管道入戶后更容易與其他金屬搭接發(fā)生電偶腐蝕；除此之外，城市管網(wǎng)的保護端與其它埋地結(jié)構(gòu)搭接也會導(dǎo)致陰極保護系統(tǒng)異常運行；

（3）絕緣接頭附近管線腐蝕問題。絕緣接頭進水或者存在積液等，會加速絕緣接頭附近管線的腐蝕。

由此可以確定，絕緣接頭自身失效，絕緣接頭保護端管道與其他管線存在搭接均會導(dǎo)致城鎮(zhèn)燃氣管線存在腐蝕風(fēng)險。

城鎮(zhèn)燃氣管線的遠程在線監(jiān)測是一個系統(tǒng)、綜合的過程，需要從多個方面考慮和實施。

首先，城鎮(zhèn)燃氣管線的土壤電阻率與犧牲陽極之間存在密切關(guān)系；土壤電阻率是反映土壤導(dǎo)電能力的一個重要參數(shù)，它直接影響接地裝置接地電阻的大小，因此需要定期收集城鎮(zhèn)燃氣管線的土壤電阻率，評估土壤的腐蝕性。在城鎮(zhèn)燃氣管線的防腐保護中，犧牲陽極的選取和應(yīng)用需要考慮土壤電阻率的影響；在選擇犧牲陽極時，需要首先測定管道所在位置的土壤平均電阻率，以便選擇適合的陽極材料。一般來說，當(dāng)土壤電阻率較低時，需要選用活性較高的陽極材料；而當(dāng)土壤電阻率較高時，可以選擇活性稍低的陽極材料。

其次，對于施加了陰極保護后的管道，采用試片加參比電極（或者極化探頭）結(jié)合采集儀可實時遠程在線監(jiān)測管道的陰極保護情況，如可以實時在線監(jiān)測通、斷電電位和電流密度，并結(jié)合土壤電阻率評價城鎮(zhèn)燃氣管線的真實陰極保護效果。

再次，開展雜散電流調(diào)研與監(jiān)測城鎮(zhèn)燃氣管線更靠近城市的軌道交通系統(tǒng)和電氣化鐵路系統(tǒng)，可同時面臨更為嚴峻復(fù)雜的雜散電流干擾。需要調(diào)研這些設(shè)施與燃氣管道的距離和相對位置，通過調(diào)研可以初步評估雜散電流對燃氣管道的影響程度，為后續(xù)的監(jiān)測和防護措施提供依據(jù)；根據(jù)管道的走向、埋深以及周圍環(huán)境等因素，合理選擇監(jiān)測點的位置，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合評價城鎮(zhèn)燃氣所受的的交直流干擾程度。

最后，針對城鎮(zhèn)燃氣管線的絕緣失效問題，可在絕緣接頭兩端均安裝監(jiān)測裝置，根據(jù)兩端的電位變化情況判斷其絕緣接頭的絕緣性能，或者可以嘗試開發(fā)絕緣接頭智能監(jiān)測裝置以自動識別出絕緣接頭的絕緣性能。

目前陰極保護智能監(jiān)測系統(tǒng)在提升管道陰極保護管理方面展示出了多方面的優(yōu)點，圖1為某管道與220 kV交流輸電線路交叉后長距離并行，采用遠程監(jiān)測技術(shù)可以實時監(jiān)測交流干擾電壓參數(shù)，根據(jù)交流電壓評價在輸電線路穩(wěn)態(tài)運行時埋地管道的交流干擾和交流腐蝕情況。

城鎮(zhèn)燃氣管線陰極保護在線遠程監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用對于確保燃氣管道的安全運行具有重要意義。

采用遠程在線監(jiān)測技術(shù)時，建議對城鎮(zhèn)燃氣陰極保護系統(tǒng)內(nèi)的所有管件和附屬設(shè)施進行監(jiān)測，以全方位、全周期的掌握其運行情況。如可以對陰極保護恒電位儀的運行情況行監(jiān)測，主要應(yīng)包括其輸出電壓、輸出電流、通電電位和預(yù)制電位；與此同時，對恒電位儀保護范圍內(nèi)管段均需同步監(jiān)測，如靠近恒電位儀的近端管道、中間點以及遠離恒電位儀的遠端可能存在陰極保護不達標(biāo)位置管段；除此之外，還可以監(jiān)測犧牲陽極的電位和輸出電流，并結(jié)合土壤電阻率評價其犧牲陽極的性能；相應(yīng)的，也可以對陰極保護系統(tǒng)范圍內(nèi)的排流測試樁、絕緣接頭測試樁、跨接測試樁等均進行同步監(jiān)測，以快速準(zhǔn)確的評價出城鎮(zhèn)燃氣陰極保護系統(tǒng)各個陰極保護設(shè)備的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并提出相應(yīng)的優(yōu)化緩解措施。

遠程在線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和應(yīng)用均會影響監(jiān)測的實時性和準(zhǔn)確性；針對此項技術(shù)，建議：

（1）將城鎮(zhèn)燃氣管線按投運時間、防腐層類型和分群密集度進行分級分類，在市區(qū)街道或者人群聚集的小區(qū)管線安裝智能監(jiān)測裝置，并加設(shè)防盜裝置。

（2）應(yīng)優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸方式，采用高效的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性。同時，還應(yīng)加強數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，防止?shù)據(jù)泄露和非法訪問。

（3）應(yīng)加強對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行挖掘和處理，提取有用的信息，為管道安全管理提供決策支持。

（4）推動技術(shù)創(chuàng)新與升級，應(yīng)積極推動陰極保護在線遠程監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新與升級，探索新的監(jiān)測手段和方法，如在電位采集儀基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)出土壤綜合監(jiān)測裝置，同步實時監(jiān)測土壤參數(shù)對管地電位的影響。同時，還應(yīng)加強與國際先進技術(shù)的交流與合作，引進和吸收先進技術(shù)成果，推動城鎮(zhèn)燃氣管線陰極保護在線遠程監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展。