阴极保护工程技术手册(实例应用篇)

阴极保护工程技术手册
实
例
应
用
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，