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1、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、钢质管道牺牲阳极阴极保护：设计计算：管道表面积计算：S=2rLS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：E/R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/IaN阳极数量 IA所需保护电流A Ia单支阳极输出电流AF备用系数，取2-3倍阳极使用寿命：0.85 W/IT 阳极工作寿命a W阳极净质量，kg 阳极消耗率kg/(A.a) I阳极平均输出电流，A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
2、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
3、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
4、，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
5、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
6、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。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
7、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：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。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。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、
8、3所示 图1 图2 图3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，表明阳极放置的位置。阳极地床主电缆通常采用VV1KV125mm2电缆，如果有特殊要求，根据具体要求焊接电缆，阳极体所带电缆（VV1KV110mm2）与主电缆交叉处用铝热
9、焊接，焊点部位用防腐胶带和防水胶带进行防腐处理。电缆埋深1000mm，电缆上方铺砂盖砖，然后进入阴极保护间接到恒电位仪的“阳极”。 作为阴极保护系统控制参比的长效硫酸铜参比电极尽量靠近管道埋设，以减少其IR降，埋深不小于800mm，四周覆土后其顶部盖6块砖头保护。参比电极在使用前用干净的水浸泡2小时以上，参比电极周围覆盖松软的泥土，参比电极与控制参比电缆连接后进入阴极保护间接到恒电位仪的“参比电极”，作为阴极保护系统的控制参比使用。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。每支测试桩配备一支长效参比电极。在测试桩处开挖参
10、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。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。如果被保护管道为并行管道，需要在管道上焊接均压电缆，通常采用VV1KV110mm2，分别与管道铝热焊接，焊点用沥青块熔化防腐后用补伤片补伤。如果中途有绝缘法兰，则需要用跨接线将绝缘法兰连接起来，以实现管道的纵向导电性能。为防止管道防腐层或绝缘法兰遭受雷击或电力故障而引起破坏，在绝缘法兰两侧埋设连接接地电池，接地
11、电池引出电缆用铝热焊焊接在绝缘法兰两侧，焊接前除锈的部位以及焊点用银粉漆刷涂防腐。接地电池埋设在法兰附近的土壤中，可以立式或卧式埋设，顶部距离地面不少于800mm。采用电缆VV1KV125mm2作为阴极电缆，与管道铝热焊接，焊点用补伤片防腐，然后接到恒电位仪的“阴极”。采用电缆VV1KV116mm2作为零位接阴电缆，与管道铝热焊接，焊点用补伤片防腐，然后接到恒电位仪的“零位接阴”。 如果被保护管道为并行管道，需要在管道上焊接均压电缆，通常采用VV1KV110mm2，分别与管道铝热焊接，焊点用沥青块熔化防腐后用补伤片补伤。如果中途有绝缘法兰，则需要用跨接线将绝缘法兰连接起来，以实现管道的纵向导电
12、性能。深井阳极体设计、安装说明：根据设计的要求进行打井。然后将工厂预制好的深井阳极体逐段下到打好的深井中，安装时每段阳极体之间用螺栓连接，同时将各段阳极体的导气管对准，所有电缆线通过导气管引出地面。阳极体都连接好并用水浸透碳素填料下入深井后用砾石回填井体。按设计尺寸用砖砌井台一个，并且安装井盖，将导气管引出。深井阳极体的电缆引入防爆接线箱并接到相应接点，汇总后的阳极电缆引出接线箱去阴极保护间接到恒电位仪的“阳极”接点。沿线施工部分（测试电缆，测试桩，参比电极，绝缘法兰，阴极电缆，零位电缆、参比电缆等）前面已经进行了相应的介绍，在此不再复述。二、钢质储罐阴极保护方法与设计钢质储罐根据用途不同分为
13、：原油罐，污水罐，消防水罐等，需要注意的是在原油罐内壁中禁止使用镁阳极，在原油储罐内壁通常使用铝阳极。由于原油罐内壁的底部有一层积水层，采用阴极保护在技术上是可行的，但如果进行设计，要确定积水层的厚度。从安全的角度考虑，以采用牺牲阳极保护为佳，保护的范围是罐壁下部1米，罐底板全部。因为含油污水的腐蚀性较强，所以对于原油储罐内壁阴极保护的电流密度需要取120mA/m2。对于罐底板外壁阴极保护来说，重要的参数是保护电流密度，大量的资料证明保护电流密度为10mA/m2 是可取的，对于新罐，这一指标可能偏高，不过到后期就适中了。在有些条件下，5mA/m2是个合适的指标。通常保护电流密度的选取应通过馈电
14、实验来确定，这里给出几条特殊的准则：在透气性差的粘土中，阴极保护电位应取-950mv。温度在60以上时，阴极保护电位应为-950mv。当电阻率大于500.m的砂质环境中，阴极保护准则可取-750mv当罐中心电位无法测量时，如直径的罐，应在确保电流密度的前提下，罐周电位应不小于-1.2。1、钢质储罐内壁牺牲阳极阴极保护：参数计算：罐底内壁保护面积计算：S=r2S 保护面积 r储罐半径 保护电流计算：I= SIa S 保护面积 Ia 保护电流密度阳极输出电流：E/R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/IaN阳极数量 IA所需保护电流A Ia单支阳极输出电流AF
15、备用系数，取2-3倍阳极使用寿命：0.85 W/IT 阳极工作寿命a W阳极净质量，kg 阳极消耗率kg/(A.a) I阳极平均输出电流，A牺牲阳极内壁设计、施工说明：1、阳极进入施工现场后，首先对阳极体进行入场检查，观察阳极体的外形及工艺，保证阳极体外形不翘曲，表面无毛刺、飞边、裂纹，无氧化渣和加杂物。2、阳极施工前，首先对罐底进行喷砂除锈，保证施工作业面的清洁，以保证阳极焊接的质量。并对阳极支架进行预加工，以便于阳极实际安装时的操作。3、在除锈完毕后，首先将预加工好的阳极支架按照设计图纸要求，均匀的焊接在罐底板上，并根据实际现场施工情况，如阳极位置与罐内构件或焊缝发生冲突，可对阳极位置进行适当调整.阳极支撑之间的距离可由施工单位按照阳极钢芯两端螺孔距离而定。4、阳极支架安装完毕后，进行阳极体的安装。安装时用螺栓将阳极体与支架固定。阳极螺栓固定时需要在螺栓中加入垫片，以保证
