阴极保护工程技术手册(实例应用篇)

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    阴极保护工程技术手册(实例应用篇)

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    阴极保护工程技术手册




    篇一、钢质管道阴极保护方法与设计
    1、钢质管道牺牲阳极阴极保护:
    ①设计计算:
    管道表面积计算:S=2πrL
    S—管道表面积 r —管道半径 L—管道长度
    管道保护电流计算:I =S Ia
    I—管道保护电流 S—管道表面积 Ia—管道保护电流密度)
    阳极输出电流:Ia=△E/R
    Ia—阳极输出电流 A △E—阳极有效电位差 V
    R—回路总电阻 R
    阳极数量:N=f.IA/Ia
    N—阳极数量 IA—所需保护电流 A Ia—单支阳极输出电流 A
    F—备用系数,取 2-3 倍
    阳极使用寿命:T=0.85 W/ωI
    T —阳极工作寿命 a W—阳极净质量,kg
    ω—阳极消耗率 kg/(A.a) I—阳极平均输出电流,A
    ②设计、安装说明:
    1、一般牺牲阳极工程采用镁合金牺牲阳极,规格通常为 22 公斤
    /支,也有采用 14 公斤、11 公斤、8 公斤的规格,一般安装时单支焊
    接或两支阳极并联为一组安装。
    2、如果是并联焊接,相邻阳极组最好分布在管道两侧。阳极组
    距管道外壁约 2.0m 左右,距管道外壁最少不小于 300mm;最小埋深部不小于 1m。可根据现场实际情况,按照有关标准规范适当调整阳
    极位置。
    3、如果阳极采用 4 支一组,同侧阳极组间距最低不小于 2 米。
    4、阳极钢芯与电缆连接,采用焊锡灌注,以减少接触电阻,同
    时应保持连接处的绝缘密封,需包覆环氧树脂玻璃布,然后再采用热
    收缩套管,加以密封和绝缘,阳极的钢芯一端阳极端面,须涂环氧树
    脂,确保该端面不起作用,其他五面要清洁干净,放入盛有阳极填充
    料的棉布口袋中。
    5、阳极电缆可用 10mm2电缆,可用 vv-1kv/1x10mm2。
    6、牺牲阳极与钢管可采用铝热焊剂直接将阳极电缆焊接于钢管
    上,安装前,首先在管道防腐层上切割出一个 100mm*100mm 的焊
    接口,或根据焊接施工情况对焊接口大小进行相应调整。并清理焊接
    口保持表面干燥和清洁,以保证焊接质量。焊接完成后采用补伤片补
    伤,仔细修复焊接处的防腐层,保证该处密封绝缘。
    7、阳极安装在阳极坑后进行回填,在回填土中不应含有砖、石
    等,若坑内较干燥时,应在阳极外的布袋上盖上一层薄土后,向坑内
    灌水,使阳极布袋内的填料饱和吸满水,然后再回填并夯实,恢复地
    坪。
    8、每间隔 1 公里设置一支测试桩,每支测试桩处焊接一根测试
    电缆,采用铝热焊模具焊接,焊接完毕后用补伤片对焊点进行防腐处
    理。9、每支测试桩配备一支长效参比电极。在测试桩处开挖参比电
    极坑(在参比电极放入坑之前,要先浸泡阳极体 5 个小时以上),将
    参比电极放入坑中,参比电极尽量靠近管道放置,以减少管道与参比
    之间的 IR 降。然后回填,回填时尽量不要夹杂石块。如电缆焊接现
    场图所示。参比电极引线接到测试桩端子上,日常维护时打开测试桩
    门就可以测试保护电位,了解阴极保护系统运行情况和管道受保护的
    情况。
    2、套管内部钢质管道带状牺牲阳极阴极保护:
    如果钢质管道穿越铁路、公路可采用套管和无套管两种形式。当
    采用套管时,必须确保套管和管道之间不得有金属接触或低电阻接
    触。一旦有这种接触,保护电流将从该点流入套管,而套管多是裸管,
    严重影响干线的阴极保护。套管的直径比输送管道的直径大 200mm,
    在输送管道穿入套管之前,应在管道上以 2 米的间距安装绝缘支撑环
    (又叫绝缘支架或绝缘支撑),最外两个支撑环距套管口的距离不应
    大于 0.5m 。为了检测套管的绝缘状态,应在每个套管处安装测试桩,
    通过套管和管道上的测试导线在地面可以很方便的测试。理想的套管
    穿越,应是套管内干燥无水,而实际调查表明,绝大多数套管内进了
    水,再这种情况下,由于金属套管的屏蔽作用,使得干线上的保护电
    流对于套管内介质形成的小腐蚀环境不起作用,因而加速了套管内输
    送管的腐蚀。所以套管内要考虑单独的阴极保护方式。通常采用锌带
    或镁带缠绕在管壁上,作为有渗水的情况下备用,锌带或镁带不得与
    套管内壁有电接触。①设计计算:
    通常设计带状阳极两焊接点的间距为两米,如图所示,计算带
    状阳极的长度,首先要计算管道周长 S,L 为管道两个焊点间距,然
    后通过勾股定理来计算带状阳极长度 H。然后根据管道总长度除以 L
    (2000mm)再乘以长度 H,就是带状阳极的总用量。
    在设计时,我们要考虑管径,带状阳极的间距可根据管径的粗
    细来调整,通常间隔为 2 米。前面在镁阳极材料介绍中我们知道,镁
    带的电流输出为 10mA/m 。根据计算管道的保护电流也可以计算出
    阳极带的用量,
    施工时,将带状阳极均匀缠绕在管道上,管道每间隔 2 米焊接
    一次,在焊接点处将阳极剥离,留出钢芯,使用模具进行铝热焊接,
    焊接时防止阳极断开脱落,焊接完毕后对焊点进行防腐处理。
    3、钢质管道外加电流阴极保护:
    ①恒电位仪的选择:
    根据我们计算出的总保护电流来选择恒电位仪的型号,在通常情
    况下,电流与电压的量程相等,如 30A/30V。在土壤电阻率高的环境
    中要适当加大其电压值,但特殊情况要特殊考虑。
    ②辅助阳极体的选择:
    现在通常采用的阳极体有浅埋阳极体和深井阳极体两种,阳极体
    材料通常又分两种,一种为高硅铸铁阳极体,一种为贵金属氧化物阳
    极体。
    ③阳极地床的选择:阳极地床分两种,一种为浅埋阳极地床,通常是开挖比较浅的阳
    极坑,坑中放置浅埋阳极地床,如图 1 所示,另一种为深井阳极地床,
    通常是打深井,并将阳极体放置在深井中,如图 2、3 所示
    图1 图2 图3
    ④浅埋阳极体施工设计、说明:
    辅助阳极地床埋设在与管道主体走向垂直的地方,地床近端离管
    道距离为 100 米(不得小于 50 米),通常距离管道的距离越远,能
    够辐射的区域就越广。
    阳极体埋设可采用立式或卧式放置,阳极体距地面埋深 1.2m,
    阳极体中心间距 1.5 米,阳极体纸依次排开就位后从导气管内灌满水
    浸透焦炭(解开纱网灌水后再扎紧),阳极体上方覆盖回填土,回填
    时地床区域高出周边地面200mm以上,标志桩设在阳极地床的一端,
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