管道牺牲阳极法阴极保护专用方案
- 格式:doc
- 大小:441.00 KB
- 文档页数:17
目次1概述 (3)2设计原则 (3)3设计遵循的标准规范 (3)4设计基本参数 (4)5保护对象和保护方法 (4)6阴极保护方案设计内容 (4)7施工技术要求 (8)8阴极保护准则 (8)9系统的管理和维护 (8)10卫生、安全和环境 (9)11材料表 (10)1.概述天然气管道18公里管道未安装阴极保护措施,现根据公司线路阴极保护要求,需要对该线路上的阴极保护新增。
牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中,使该金属上的电子转移到被保护金属上去,使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。
该方式简便易行,不需要外加电源,很少产生腐蚀干扰,广泛应用于保护小型(电流一般小于1安培)或处于低土壤电阻率环境下(土壤电阻率小于100欧姆.米)的金属结构。
如,城市管网、小型储罐等。
根据国内有关资料的报道,对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训,认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年,最多5年。
牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳,限制了阳极的电流输出。
产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求,其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。
因此,设计牺牲阳极阴极保护系统时,除了严格控制阳极成份外,一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
2.设计原则2.1 严格遵守埋地钢质管道阴极保护有关的设计规范、技术标准和技术规定;2.2 采用成熟技术、材料,做到安全可靠、经济合理;3.设计遵循的标准规范《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T0413-2002《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》SY/T0087.2-2012《辐射交联聚乙烯热收缩带(套)》SY/T4054-2003《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-2008《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-2006《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》SY-T-0032-2000《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》GB/T21246-2007《陆上管道阴极保护标准》ISO15589-1-20033.12 《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》(中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0019-97)。
材司长输管道牺牲阳极阴极保护施工方案河南汇龙合金材料有限公司项目部目录一、概述- ----------------------------------------------------------- 2(一)原理----------------------------------------------------- 2(二)牺牲阳极法阴极保护的优点--------------------------------- 2 (三)牺牲阳极材料--------------------------------------------- 2(四)阳极安装方式--------------------------------------------- 6(五)测试系统------------------------------------------------- 7(六)应用标准和规范------------------------------------------- 7(七)主要测试设备和工具--------------------------------------- 8二、该项目管道牺牲阳极保护法的设计- --------------------------------- 8三、施工方法- ------------------------------------------------------- 81、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下: -------------------- 92、牺牲阳极法的施工: ------------------------------------------ 9一、概述(一)原理将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金,该金属或合金为阳极,依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护,这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。
(二)牺牲阳极法阴极保护的优点1、不需要外部电源;2、对邻近金属构筑物无干扰或很小;3、电流输出虽不能控制,但有自动调节倾向,且覆盖层不易损坏。
XX输水工程埋地输水钢质管道阴极保护设计施工方案一、工程概况该输水管道工程,管的Φ600mm,管的长513.1m。
施工设计思路,通过计算、设计,在整个埋地输水钢质管道进行牺牲阳极法的阴极保护。
二、此工程埋地输水管道保护范围,阳极数量和设计技术参数指标。
2-1镁合金阳极21支,每支单个阳极重量22kg,分7组埋设,每组3支,2-2镁阳极规格型号700×(150+130)×1252-3设阳极用量,镁阳极21支2-4布置电位测试桩3支2-5饱和硫酸铜参比电极3支2-6有效保护年限30年2-7保护电流密度10mA/m22-8保护电位-0.85-1.5V三、采用技术标准·GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》·GB/T21246-2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T17731-2004《镁合金阳极》·RP0169-2002NAC《埋地或水下金属管线系统的外部腐蚀控制》四、输水管道阴极保护施工方案输水钢质管道在我国主要采用普通钢材焊接而成,管道长期埋在地下,由于土壤的各种介质和电化学腐蚀,运行汇流中而造成杂散电流的腐蚀,所以阴极保护是对被保护的管道金属以及阴极电流,使金属表面阴极极化,电位负移到表面阳极的平衡电位,消除电化学不均匀性所引起腐蚀电池,从而保护金属免受介质腐蚀技术。
保护电流来源不同,阴极保护分为牺牲阳极保护和外加电流保护,这次输水管道采用牺牲阳极保护法。
是采用一种被保护的电位更负,即化学性质更为活泼的金属或合金与被保护金属(管道)相连,依靠该金属合金不断的腐蚀牺牲掉所产生的电流,使被保护金属获得阴极的极化而受到保护、技术已相当成熟。
4-1镁合金阳极的施工安装牺牲阳极的设置本着保护电位分布均匀,尽量减少阳极间互相屏蔽和管道前后壁自身屏蔽影响,利于管道阴极保护施工的原则。
将镁合金阳极和填包料装入天然棉纤维袋内,填包料的厚度不小于50mm,并保证阳极四周填包料厚度一致。
牺牲阳极施工图设计说明(五)阴极保护1.主要设计及施工规范《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-2018《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2017《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-20232.设计概况本工程对消耗油库至外场供油干管和同油干管进行牺牲阳极阴极保护。
供油干管与回油干管平行敷设,采用联合阴极保护方式,被保护管道两端设绝缘接头。
被保护管道相关数据见下表:3.设计参数土壤电阻率:30Ω∙m覆盖层电阻率:≥10000Ω∙m2设计使用年限:20年管道最小保护电流密度:0.05mA∕m2管道自然电位:-0.55V(CSE)管道最小保护电位:-0∙85V(CSE)4.设计内容及技术参数4.1本工程设5组镁合金牺牲阳极,每组设3支阳极块,每组间距400米。
4.2设测试桩5组,与牺牲阳极结合设置。
5.材料的选用及技术要求5.1本工程选用镁合金牺牲阳极,牌号:AZ63B,质量符合《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015中的要求。
阳极形状选用梯形。
牺牲阳极应具有完整的质量证明文件,阳极上应标记材料类型,阳极质量和炉号。
阳极电化学性能、规格尺寸如下表:5.2牺牲阳极填包料由石膏粉、膨润土和工艺硫酸钠组成,它们的质量百分比为75:20:5o填包料预包装,袋子应采用麻袋或棉质布袋,不应采用化纤类包装袋。
填料厚度应均匀密实,各个方向填料厚度不小于200mmO5.3阴极保护电缆采用铜芯电缆,型号为:YJV22-1KV∕1X10mm26.主要施工技术要求6.1阳极使用前应对表面进行处理,清除表面氧化膜和油污,使其呈金属光泽。
6.2阳极采用立式埋地敷设方式,阳极与被保护管道间距3米,成组布置阳极间距3米,阳极覆土厚度不小于15米。
6.3牺牲阳极应埋设在冻土层以下,并尽量敷设在土壤电阻率低的位置。
阳极与管道之间不应存在其他金属构筑物。
石武客专XXX特大桥跨天然气管安全保护及排流方案中铁X局石武客专河南段项目部2008年11月一、工程概况石武客专XX大桥130—131#墩,.与天然气管道形成“十”字交叉口.根据调查,位于大XX大桥130—131#墩天然气管,管径377mm,天然气管埋深1.3m左右(管顶至地面)。
二、总体保护方案根据设计要求,开挖至燃气管下0.9m。
在天然气管两侧各实施一道钢筋砼支撑墙,支撑墙厚0。
3~0。
4m,支撑墙距天然气管外壁1.01m。
两道支撑墙之间全部回填中粗砂。
在管顶以上0。
38m高处放置盖板,盖板搁置于支撑墙上,盖板厚0.35m。
由此,盖板与支撑墙形成桥梁体系,路面受力传递至盖板,力再由盖板通过支撑墙及其基础,传递至天然气管下的土体中.整个受力系统不经过天然气管,最大限度的保证了天然气管的安全。
保护天然气管的桥梁系统深度2.47m,宽度4。
8m,总长12m。
基坑采用人工开挖。
人工开挖的操作人员之间,必须保持足够的安全距离。
由于基坑开挖的深度大于天然气管的埋深,故基坑开挖后,必然存在天然气管腾空的现象。
天然气管因底部覆盖物掏空后,管道会产生较大的挠度,从而引发安全问题。
为应对该安全问题,拟在10m范围内,在人工开挖暴露出天然气管后,在管道两侧打入3对4m的钢板桩,每对间隔3m左右。
在每对钢板桩上应连接一道钢管,燃气管采用钢丝绳吊起后,钢丝绳支撑于钢管。
在保证天然气管安全的基础上,并根据支撑墙基础尺寸,钢板桩距天然气管边0。
25m。
钢板桩顶低于盖板底,支撑墙施工完毕,黄砂回填至天然气管后,撤掉钢丝绳,切割掉钢管,钢板桩则保留在基坑中。
基坑开挖后,若遇水,则需将水排干后,方可施工.为保证回填质量,回填砂采用中粗砂。
排流采用固态去耦合器排流,具有降低感应电压效果好、维护方便、适用性强的优点。
防腐蚀采用牺牲阳极装置.绝缘防护处理采用环氧树脂玻璃钢防腐。
三、施工工期本次工程预计工期为60天,盖板需提前制作完成。
燃气管道牺牲阳极的阴极保护原理1. 引言:我们身边的“隐形保护”嘿,朋友们,今天咱们聊聊一个可能不太“引人注目”的话题——燃气管道的保护问题。
你知道吗,咱们每天都在享受天然气带来的便利,可是这些燃气管道可不是铁打的,时间一长,它们就容易生锈、腐蚀。
为了让这些管道在地下安安稳稳地呆着,不受腐蚀的困扰,科学家们想出了一个妙招,叫做“阴极保护”。
而其中,牺牲阳极可是个大英雄哦!是不是听着就觉得神秘又有趣?1.1 牺牲阳极的角色那么,牺牲阳极到底是什么鬼呢?想象一下,你的朋友被一群调皮捣蛋的小孩围住了,而你为了保护他,毅然决然地站出来,成为“替罪羊”。
牺牲阳极就是这么一个“牺牲”的角色。
它通常由一些像锌、镁这些金属制成,安静地“牺牲”自己,去吸引腐蚀,而不是让管道本身受损。
简而言之,牺牲阳极就像个勇敢的骑士,甘愿为保护公主(也就是我们的燃气管道)而献身,真是太感人了!1.2 腐蚀的“幕后黑手”在讲牺牲阳极之前,咱们得先了解腐蚀这位“幕后黑手”。
腐蚀就像个无形的敌人,趁着管道老迈之际,悄无声息地侵袭。
当水分、氧气和土壤中的离子聚集在一起时,哗啦啦,腐蚀就来了。
就像一场突如其来的暴风雨,把本来平静的生活搅得天翻地覆。
为了抵御这场“暴风雨”,我们需要一种有效的防护手段,而阴极保护就是应运而生的。
2. 阴极保护的工作原理2.1 阴极与阳极的较量阴极保护的原理其实很简单。
咱们的管道就像是一场“战争”,管道本身是阴极,而牺牲阳极则是阳极。
当两个金属放在电解液中时,阳极会失去电子,而阴极则会接受这些电子。
这样一来,牺牲阳极的金属就会“咔嚓咔嚓”地逐渐溶解,变得越来越小,而管道则安然无恙。
简而言之,阳极牺牲自己,让阴极获得“保护”,真是义无反顾,令人感动。
2.2 持续的“奉献精神”不过,朋友们,牺牲阳极的“奉献精神”可不是一劳永逸的。
随着时间的推移,牺牲阳极会逐渐被消耗掉。
就像人们常说的“好事多磨”,这种保护也需要定期检查和更换。
长输管道牺牲阳极阴极保护施工方案河南汇龙合金材料有限公司项目部目录一、概述------------------------------------------------------------ 2(一)原理 ----------------------------------------------------- 2(二)牺牲阳极法阴极保护的优点 --------------------------------- 2(三)牺牲阳极材料 --------------------------------------------- 2(四)阳极安装方式 --------------------------------------------- 6(五)测试系统 ------------------------------------------------- 7(六)应用标准和规范 ------------------------------------------- 7(七)主要测试设备和工具 --------------------------------------- 8二、该项目管道牺牲阳极保护法的设计---------------------------------- 8三、施工方法-------------------------------------------------------- 81、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下: -------------------- 92、牺牲阳极法的施工: ------------------------------------------ 9一、概述(一)原理将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金,该金属或合金为阳极,依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护,这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。
(二)牺牲阳极法阴极保护的优点1、不需要外部电源;2、对邻近金属构筑物无干扰或很小;3、电流输出虽不能控制,但有自动调节倾向,且覆盖层不易损坏。
埋地管道石油管道管道阴极保护方法管道阴极保护施工条件河南汇龙合金材料有限公司1阴极保护的方法1.1牺牲阳极法牺牲阳极法就是让被保护的金属和另一种金属或者合金链接在一起,被链接的金属或合金的电位比被保护的金属更负。
牺牲阳极的性质比较活泼。
所以在电解液里面它开始溶解的速度非常快,很快就能释放电流让金属金属阴极极化,这样就可以让金属得到保护。
1.2强制电流法强制电流法被保护的电流因为外部直流电源的输入而产生阴极电流,于是就出现了阴极极化的状态,这样就能够让金属得到保护。
强制电流法和众多的因素密切相关,比如阳极、参比电极、直流电源和连接电缆都是必不可少的。
通过辅助阳极能偶让电流进入到被保护的金属当中,所以阳极工作的时候就是处于电解环境里面。
1.3排流保护所谓的排流保护指的是在电流比较散杂的情况下,对这些电流进行排除对被保护构筑物施加阴极保护。
一般而言,有三种方式都可以用来进行排流保护:第一个方法是直接排流。
如果散杂电流干扰电位极性没有太大波动的时候,可以借助电缆把被保护金属和干扰因素连接在一起,让杂散的电流能够排除。
这个方案虽然操作便捷,但是要是判断的不够精准,那么很可能适得其反让杂散的电流更多。
第二个方法是极性排流。
当杂散电流干扰电位极性正负交变时,能够借助二极管让杂散电源回到干扰源,因为二极管在输送电流的时候只能单方向输送,把杂散电流朝正向排出,而负向的就用被当做阴极保护。
现在,极性排流法比较常用。
第三个方法就是强制排流。
前面提到的直接排流法和极性排流都是在排流的过程当中才能实现保护作用,而没有进行排流的时候,金属就不能得到很好的保护作用。
针对这个弊端,于是就有了强制排流这个方法。
在无杂散电流时通过整流器供给保护电流,如果出现杂散电流就借助排流来实现保护。
一般情况下,强制排流采用的都是恒电位仪,在进行排流保护的时候也会有一部分的保护电流输出。
2.阴极保护条件要进行阴极保护,需要满足一下几个特质:首先,腐蚀介质要具备导电性,这样才能产生完整的电路。
阴极保护施工方案一、工程说明(一)工程概况本工程对埋地钢管实施牺牲阳极的阴极保护。
经河南邦信防腐材料有限公司技术人员查看图纸,勘察阴极保护现场,确定安装施工涉及:镁合金牺牲阳极的安装、电位测试桩的施工、埋地长效参比电极安装、镁带状牺牲阳极敷设、锌带阳极铺设、固态去耦合器安装、电火花间隙保护器连接、防雷接地施工等。
镁阳极选用棒状镁合金牺牲阳极(4支/组),规格:14kg/支(净质量),每支镁阳极的填包料用量为50kg;测试桩选用钢质测试桩108×4×3000mm,每根管道设置一套测试桩;参比电极选用长效硫酸铜参比电极,每套测试桩处设置一只硫酸铜参比电极。
镁带状牺牲阳极选用国标19*9.5MM,锌带阳极选用ZR-2带状锌阳极,固态去耦合器选用BX-SSD/EX-L100,电火花间隙保护器选用BX-D/EX-L200,防雷接地采用锌包钢接地极BX-D-L500。
其他材料均采用国标件。
安装完毕后出具阴极保护竣工报告书,盖河南邦信防腐材料有限公司技术部签章,工程师签字,一式贰份。
项目负责人:王晶技术负责人:杨帅编制依据1.本工程设计文件2.国家有关的施工技术规范、规程、规定及其定额标准等。
3.建设地区的水文、地质、气象等自然条件。
4.建设地区的交通运输、地方资源等情况。
5.本企业技术能力、设备状况、管理水平及施工经验。
执行的标准、规范《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T 21246-2007《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T 21447-2008《埋地钢制管道交流排流保护技术准则》SY/T 0032《钢制管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》SY/T 0087.1-2006 《镁合金牺牲阳极》GBT 17731-2009(二)计划工期随管道总体施工的进度而定。
三、设备、人员动员周期和设备、人员、材料运到施工现场的方法(一)设备、人员动员周期在业主要求时间内按本合同工程规模及施工组织设计要求组建项目经理部,作好进场准备。
管道牺牲阳极法阴极保护专用方案长输管道牺牲阳极法阴极保护方案项目名称:建设单位:施工单位:编制日期:2010年10月4日目录一、概述---------------------------------------------------------- 2(一)原理---------------------------------------------------- 2 (二)牺牲阳极法阴极保护的优点-------------------------------- 2 (三)牺牲阳极材料-------------------------------------------- 2 (四)阳极安装方式-------------------------------------------- 6 (五)测试系统------------------------------------------------ 7 (六)应用标准和规范------------------------------------------ 7 (七)主要测试设备和工具-------------------------------------- 8二、该项目管道牺牲阳极保护法的设计 -------------------------------- 8三、施工方法------------------------------------------------------ 81、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下: ------------------- 92、牺牲阳极法的施工:----------------------------------------- 9一、概述(一)原理将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金,该金属或合金为阳极,依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护,这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。
(二)牺牲阳极法阴极保护的优点1、不需要外部电源;2、对邻近金属构筑物无干扰或很小;3、电流输出虽不能控制,但有自动调节倾向,且覆盖层不易损坏。
4、调试后,可不需日常管理;5、保护电流分布均匀,利用率高。
(三)牺牲阳极材料1、作为牺牲阳极材料,必须满足以下条件:1.1有足够负且稳定的电位,不仅要有足够负的开路电位,而且要有足够的闭路电位(或称工作电位,即在电解质介质中与金属结构连接时牺牲阳极的电位)。
1.2腐蚀率小,且腐蚀均匀,要具有高而稳定的电流效率。
牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比,以%表示。
1.3电化学当量高,即单位重量产生的电流量大。
1.4工作中阳极的极化率要小,溶解均匀,产物易脱落。
1.5腐蚀产物不污染环境、无公害。
1.6材料来源广泛,加工容易并价格低廉。
2、镁2.1镁阳极的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大,且单位发生的电量大。
2.2镁作为牺牲阳极,有较快的溶解速度,镁在电解质中溶液中的腐蚀行为是由本身很负的电位和表面上保护膜的性质所决定。
2.3镁的标准电极电位为-2.37V(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变,例如:镁在海水中的电位为-1.5V(SCE),镁在土壤之中的电位为 1.5V至-1.6(SCE),镁在碱溶液中的电位约为-0.84V(SCE)。
镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内,电位较负,因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。
正因为镁在酸性及中性介质中的电位较负和保护膜的不稳定性,所以镁在酸性和中性介质中的腐蚀速度较大。
而在碱性介质中,镁的表面保护膜稳定,电位较正,腐蚀速度则因此而降低。
镁作为牺牲阳极使用时,与电位较正的金属相接触,这时,镁产生阳极化,会引起负的差异效应,即在阳极极化的影响下,金属的自溶大为增强。
与其他牺牲阳极相比,镁的自溶倾向最大,这是镁阳极的电流效北较低的原因之一。
杂质及合金元素对镁的腐蚀速度有很大的影响,镁合金通常比镁的腐蚀速度大。
镁阳极中的杂质主要成分是铁、镍、铜、钴,其中特别是铁的含量,由于这些金属有较正的电位,引起额外的腐蚀(寄生腐蚀)而使镁的阳极效率降低。
添加锰可以抑制铁的影响,因为锰可以使铁在熔铸过程中沉淀出来,留在合金中的铁元素会被锰包围起来,使铁不能产生阴极性杂质的有害作用。
对镁阳极影响较小的元素有:镉、锰、钠、硅、锌、铝、铅、钙和银等。
用纯镁作为牺牲阳极材料,对杂质的含量应有一定的限制,通常应是高纯镁(含镁大于99.95%),杂质铁的含量应控制在<0.002%以下。
它的电位很负,机械加工性能好。
镁适用于电阻率较高的土壤和淡水中。
镁在海水中应用时易造成过保护,或发生氢脆,故而很少用于海水中。
镁在碰撞时易产生火花,因而,一般不能用于有防爆要求的场合。
2、阳极种类的选择通常根据土壤电阻率选择牺牲阳极的种类,根据保护电流的大小和使用寿命,选取阳极的规格和数量。
在土壤中牺牲阳极选择的原则见表5-14。
表5-14土壤中牺牲阳极种类的应用选择 注:(1)在土壤潮湿情况下,锌阳极范围可扩大到30Ω.m ;(2)表中电位均相对于Cu/饱和CuSO4参比电极。
在土壤中使用牺牲阳极的形状多为棒形,其横截面有梯形和D 形。
在高电阻率的土壤中或某些特定场合,如套管内管道的保护等则用带状牺牲阳极。
3、工艺计算3.1单支阳极接地电阻按下列公式计算:(5-1)(5-2)式中:RH -水平式有填料阳极接地电阻(Ω);Rv -立式有填料阳极接地电阻(Ω);P -土壤电阻率(Ω.m);p a -填料电阻率(Ω.m);L -阳极长度(m );La -阳极填料柱长度(m );d -阳极等效直径, ,C 为边长(m );D -填料柱直径(m );t -阳极中心至地面的距离(m )。
土壤电阻率Ω.m可选阳极种类 >10060~10040~60<40<15<5(含Cl -) 带状镁阳极 镁(-1.7V ) 镁 镁(-1.5V ) 镁(-1.5V ,锌) 锌或Al-Zn-In-Si3.2组合阳极接地电阻的计算(5-3)-阳极组总接地电阻(Ω);式中:R总N-阳极数量(支);K-修正系数,查图5-2。
图5-2 修正系数K3.3阳极输出电流的计算(5-4)式中:Ia-阳极输出电流(A);Ec-阴极开路电位(V);Ea-阳极开路电位(V);ec-阴极极化电位(V);ea-阳极极化电位(V);Ra-阳极接地电阻(Ω);Rc-阴极过渡电阻(Ω);RN-回路导线电阻(Ω);△E-阳极有效电位差(V);R-回路总电阻(R)。
3.4所需阳极数量按下式计算(5-5)式中:N-阳极数量(支);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。
3.5阳极工作寿命按下式计算(5-6)式中:T-阳极工作寿命(a);W-阳极净重量(kg);ω-阳极消耗率〔kg/(A.a)〕;I-阳极平均输出电流(A)。
也可按该公式计算W(阳极总重量),以满足阳极的设计寿命。
(四)阳极安装方式1、阳极地床为保证牺牲极在土壤中性能稳定,在阳极四周要填充适用的填充料。
牺牲阳极填充料有用袋装和现场钻孔、挖坑填装两种方法,现场钻孔填装效果虽然好,但填料用量大,稍不注意,容易将土粒等杂物带入填料中,影响填充料质量,所以这种方法使用较少。
牺牲阳极安装中大多使用袋装阳极,即将配置好的填充料放在渗透性材料制的袋中,包围在阳极周围(填料的厚度应在各个方向均保持5-10mm),然后放置在土坑中,再用细土回填、浇水、最后填平。
2、阳极分布2.1牺牲阳极在管道上的分布可采用单支或集中成组两种方法,同组阳极宜选用同一批号或开路电位相近的阳极。
2.2牺牲阳极埋设分为立式和水平式两种,埋设方向有轴向和径向。
阳极埋设位置一般距管道外壁3-5mm,最小不宜小于0.3mm,埋设深度以阳极顶部距地面不小于1m为宜,对于北方地区,必须在冻土层以下。
成组埋设时,阳极间距以2-3m为宜。
2.3在地下水位低于3m的干燥地带,阳极应当加深埋设,对于河流、湖泊地带,牺牲阳极应尽可能埋设在河床(或湖底)的安全部位,以防洪水冲刷或挖泥清淤时损坏。
2.4在城市和管网区使用牺牲阳极时,要注意阳极和被保护的管道之间不应有其他金属构筑物,如电缆等。
(五)测试系统为了检查地下钢质管道的保护状态及效果,还应安装测试系统。
牺牲阳极法阴极保护的测试系统应能提供保护体的自然电位、阳极性能、保护电位的功能。
通常在相邻两组牺牲阳极管段的中间部位设置一个可测量管道保护电位的测试桩,桩的间距以500m左右为宜。
牺牲阳极测试桩处应设有辅助片长效参比电极,辅助试片的材质应与管道材质相同。
在这里可以测出管道的保护电位和阳极工作状况,如阳极的输出电流、阳极的接地电阻、阳极的开路电位和闭路电位,还可测量辅助试片的自然电位,用来比较钢质管道的保护情况。
这里需要说明的是,牺牲阳极法阳极保护的各项参数的测试,应当在牺牲阳极埋入地下及填包料浇水10d后进行。
另外,牺牲阳极投入运行后,应定期进行监测和维护,至少每半年一次。
待牺牲阳极到达使用寿命时,测量的保护参数异常,或保护电位不能达到阴极保护标准,则说明阳极已“牺牲”完毕,应更换安装新的牺牲阳极,使管道继续得到阴极保护。
(六)应用标准和规范1、《埋地钢质管道阴极保护电参数测试方法》SY/T0023-972、《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-973、《钢质管道及储罐防腐工程设计规范》SY0007-994、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-955、《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-96 (七)主要测试设备和工具本工程检测和测试工作所使用的主要测试设备和工具表二、该项目管道牺牲阳极保护法的设计该管道为长输管道,管径1200㎜,为配合其它防腐措施,拟采用如下牺牲阳极保护法。
牺牲阳极选用镁阳极,1km设4组,每组由4支14kg的镁阳极组成,其中3组直接焊在管道上,1组通过测试桩连接,以便进行电参数测量,了解阳极使用寿命。
共埋设镁阳极188支,距管道垂直距离>1.5m,阳极周边用填料包围以减少接地电阻及促进腐蚀产物的溶解。
汇流点及中间点设测试桩47支,测试桩基本按照1支/km的原则埋设,并附有1支长寿命参比电极。
在管道穿越公路、铁路等处设有套管的部位实施了镁带阳极保护,以使套管内受屏蔽的管道得到保护,镁带规格为19mm×9.5mm。
施工时沿螺旋焊缝方向缠绕,使保护电流尽可能地均匀。
三、施工方法1、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下:袋装阳极制作→阳极床定位→阳极床开挖→阳极埋设→阳极浇水浸透饱和及各参数测试→阳极通电点处理及焊接→通电点导通测试→通电点补口防腐(补口处防腐材料与管体防腐材料是匹配的) →阳极回填→标记记录。