燃气管道牺牲阳极保护

埋地天然气管道牺牲阳极外加电流阴极保
牺
牲
阳
极
保
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优
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料
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件
河南汇龙合金材料有限公司
牺牲阳极阴极保护的原理是利用不同金属的电位差异，为受保护的金属提供电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，金属表面各点电位降低到同一负电位，使金属表面各点之间不再有电位差，不再有电子的流动，金属原子不再失去电子而变成离子溶入溶液。

最终达到减缓腐蚀的目的。

下面我们就来说一下牺牲阳极阴极保护的优点和缺点。

优点：
不需要外部电源；
不需要经常去维护；
小的电流输出导致小的或无杂散电流干扰；
方便简单，易于安装；
大多数的情况下易于增加阳极；
有效提供均匀的电流分配；
费用较低，节约成本。

缺点：
具有较低的驱动电压/电流；
对于劣质涂层的结构物需要较多的阳极；
在高电阻率的土壤环境下可能是无效的；
由于较低的电流效率（自腐蚀消耗），其每安培电流的费用高于外加电流阴极保护；
替换用废的阳极是比较困难的，而且费用也比较昂贵。

这样比较起来还是优点多一点
下面就再和大家说一下牺牲阳极材料所应具备的条件(＞﹏＜)
电位要足够负，但又不能太负，以免阴极区产生析氢反应；（我和大家扯几句题外话，说一下析氢反应。

它会造成涂层与管道脱离，即阴极剥离，不仅会使防腐层失效，而且电能大量消耗，还会导致金属材料产生氢脆断裂）
阳极的极化率要小，电位极电流输出要稳定；
阳极材料的电容量要大；
必须有较高的电流效率；
溶解均匀，容易脱落；
材料价格低廉，来源也要充分。

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）。

城镇燃气管道长输石油管线牺牲阳极阴极保护方法河南汇龙合金材料有限公司1概述城镇燃气管道多为埋地敷设，由于土壤中含有水分、空气、酸、碱、水溶性矿物盐以及微生物，这些因素都会使金属管道发生腐蚀。

金属腐蚀直接和间接造成了巨大的经济损失，因此，必须采取有效的防腐措施，实践证明控制管道腐蚀的主要方法是采用防腐层和阴极保护。

对金属管道的阴极保护进行测试和评价，可以及时发现管道腐蚀和安全隐患，最大程度降低经济损失。

采用牺牲阳极和3PE防腐层联合保护的次高压燃气管道，通常采用通电电位测试法和断电电位测试法进行阴极保护测试。

2牺牲阳极阴极保护测试方法分析①通电电位测试法该方法适用于施加阴极保护电流后的管道电位测量，测得的电位除含有管道极化电位外，还包括回路中的所有电压降。

即通电电位包含阴极保护电位和土壤IR降，在管道存在杂散电流干扰的情况下，土壤IR降又包括了阴极保护电流产生的IR降和杂散电流产生的IR降。

采用通电电位测试法，管道杂散电流干扰强，管道的通电电位波动较大，测试数据不正常(出现了通电电位大于0的情况)，无法判断管道的阴极保护效果是否满足标准要求。

因此通电电位测试法测试的数据不能准确有效地评估管道真实的阴极保护效果，已不能满足GB/T 21448毛008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》中阴极保护判定准则的要求。

②极化探头断电电位测试法极化探头心的极化试片在充分极化后，断掉阴极保护电流，极化试片上的土壤IR降(阴极保护电流产生的IR降和杂散电流产生的IR降)瞬间等于零，在0.5 s内读取的数据为管道的断电电位。

这样不仅能消除阴极保护电流产生的IR降，还能消除杂散电流产生的IR降，能得到管道真实的阴极保护电位。

本方法适用于受杂散电流干扰或无法同步中断阴极保护电流的管道，尤其适用于牺牲阳极阴极保护的城镇燃气管道的测试。

测试数据真实地反映了测试桩附近管道的阴极保护效果，测得的管道断电电位符合一0.85～一1.2 V的要求，但是，测试桩以外的管道是否达到阴极保护标准要求，尤其是定向钻穿越管段的中间部位阴极保护效果是否满足标准要求，都需要进一步验证。

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。

燃气管道牺牲阳极保护牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。

它简单易行，又不干扰邻近的设施。

牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流、防雷及防静电接地。

与强制电流保护法相比，牺牲阳极法具有独特的优点和功能，因而同样受到人们的重视。

近年来，牺牲阳极技术在我国得到了推广和发展。

在生产上也向标准化、系列化方向发展。

并在油、气管道、海船及海上结构物的防护上得到了成功的应用。

一、牺牲阳极保护原理依据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时，电极电位较负的金属为阳极、利用两金属的电极电位差作阴极保护的电流源。

这就是牺牲阳极法的基本原理。

见图10-54。

二、牺牲阳极材料由于牺牲阳极法是通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流。

因此，对牺牲阳极材料就产生了性能要求。

图10-54 牺牲阳极装配示意图1．要有足够负的电位，在长期放电过程中很少极化。

2．腐蚀产物应不粘附于阳极表面，疏松易脱落，不可形成高电阻硬壳，且无污染。

3．自腐蚀小，电流效率高。

4．单位重量发生的电流量大，且输出电流均匀。

5．有较好的力学性能，价格便宜，来源广。

常用的牺牲阳极有镁及镁合金、锌及锌合金以及铝合金三大类。

它们的电化学性能见表10-59。

牺牲阳极的电化学性能取决于材料的成分和杂质含量。

在牺牲阳极的标准规范中都有规定。

表10-59 牺牲阳极的电化学性能··a17.2510.07.924.68三、牺牲阳极种类及规格型号(一)镁合金牺牲阳极镁是比较活泼的金属，表面不易极化，电极电位比较负，所以是理想的牺牲了极材料。

但是，钝镁的电流效率不高，造价太高，所以一般都使用镁合金做牺牲阳极材料。

目前世界上流行的镁阳极成分很多，但归纳起来只有三个系列：高纯镁系、镁锰系和镁铝锌锰系。

其典型的代表成分见表10-60。

这三个系列中，Mg-6 Al-3 Zn-0.15Mn 是使用最广泛的，也是国内定型生产的商品化镁阳极，用于土壤和淡水中性能最正确。

燃气管道的防腐阴极保护法介绍及工艺要求一、牺牲阳极保护牺牲阳极系统适用于敷设在电阻率较低的土壤里、水中、沼泽或湿地环境中的小口径管道或距离较短并带有优质防腐层的大口径管道。

选用牺牲阳极时，应考虑的使用因素包括无可利用电源的地方；电气设备不便实施维护保养的地方；临时性保护；强制电流系统保护的补充；永久冻土层内管道周围土壤融化带；保温管道的保温层下方等。

（一）牺牲阳极的应用条件牺牲阳极的应用条件包括土壤电阻率或阳极填包料电阻率足够低,所选阳极类型和规格应能连续提供最大电流需要量，阳极材料的总质量能够满足阳极提供所需电流的设计寿命。

牺牲阳极上应标记材料类型（如商标）、阳极质量（不包括阳极填料）、炉号等。

（二）牺牲阳极施工基本要求根据现场施工条件，牺牲阳极施工应选择经济合理的施工方式。

立式阳极宜采用钻孔法施工；卧式宜采用开挖沟槽施工。

按设计要求在埋设点挖好阳极坑和电缆沟，检查袋装阳极电缆接头的导电性能，合格后袋装阳极就位，放入阳极坑内。

阳极连接电缆，埋设深度不应小于O.7m,四周垫有5〜IOCrn 的细砂，砂的上部应覆盖水泥护板或红砖。

确认各焊点、连接点绝缘防腐合格后，回填土壤。

在回填土将阳极布袋埋住后，向阳极坑内灌水，使阳极填料饱和吸满水后，将回填土夯实，恢复地貌。

牺牲阳极保护参数投产测试必须是在阳极埋入地下、填包料浇水IOd后进行。

为便于测量，在相邻两组阳极的管段中间，根据需要适当设置电位测试桩。

电位测试桩桩间距以不大于500m为宜。

牺牲阳极投入运行后，应定期进行监测，至少每个月测试一次保护参数，牺牲阳极阴极保护系统检测每年不少于两次。

至少每半年测量一次管道保护电位和阳极输出电流，并根据测量结果进行保护电流的调节（一般以每年调节一次为宜）。

对镁阳极保护系统，每年至少应维护一次。

（三）牺牲阳极布置牺牲阳极常见的有棒状阳极和带状阳极，具体布置如下。

1.棒状阳极棒状牺牲阳极可采取单支或多支成组两种方式，同组阳极宜选用同一炉号或开路电位相近的阳极。

天然气管网牺牲阳极阴极保护阴极保护设计公司：河南汇龙合金材料有限公司技术部：代银随着城镇燃气地下管网的迅速发展，地下燃气管网错综复杂，且与消防管道、供水管道、供热管道、供电线路等地下金属构筑物纵横交错，甚至还有可能发生电连接，位于城市道路地下的燃气管网还要受到车辆行驶时造成的盈利冲击腐蚀，钢质管道的腐蚀与防护问题也日益突出。

为了延长埋地钢质管道的使用寿命，确保城镇燃气供应安全、可靠，通常采用阴极保护方法保护埋地钢质管道。

1 阴极保护设计1.1阴极保护类型的确定阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。

埋地钢质管道阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种。

强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道或城镇燃气环网。

其优点是输出电流大而且可调，不受土壤电阻率限制，保护半径较大;系统运行寿命长，保护效果好;保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变。

其缺点是需设专人维护管理，要求有外部电源长期供电，易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方。

牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。

其优点是不需外加电源，施工方便，不需进行经常性专门管理，不会生屏蔽，对其他构筑物也不会产生干扰，保护电流分布均匀、利用率高。

其缺点是输出电流小，保护范围有限;需定期更换，不能实时监测输出电流分的变化，也不能反映管道涂层的状况。

根据以往的经验和我们的实践得知，城镇燃埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来减缓土壤对管道的电化学腐蚀。

1.2阴极保护电流的确定要使埋设的燃气管道得到充分的保护，就要证有足够的电流使管道不受到腐蚀。

钢质管道廖的最小保护电流是阴极保护设计最重要的参数之一，其计算公式如下：I=AIP(1)式中I——管道所需最小保护电流，mAA——管道总表面积，m2IP——最小保护电流密度，mA/m2最小保护电流密度Ip是根据管道的防腐层种类、好坏来确定的，新建沥青玻璃布防腐管道所需的Ip约0.1mA/m2，新建三层PE管道所需的Ip约0.001mA/m2，旧管道的Ip取0.3mA/m2。

埋地燃气管道牺牲阳极阴极保护法的改进张继超;宋祎昕;陈扬;苗文高【摘要】This paper introduced the urban buried gas pipeline corrosion theory and anode and cathode sacrificial protection used in the urban gas pipeline antisepsis. The improvements on the structure improvement of test pile, the adjustment of anode and the layout of test piles are mainly discussed in the paper. It＇s hoped that cathode protection can be better used in buried pipeline of the cities and towns. It＇s found that cathode protection has certain value in gas pipeline corrosion protection engineering.%分析我国城镇埋地燃气管道的腐蚀原理，介绍阴极保护在城镇燃气管道防腐中的应用，从测试桩结构的改进、阳极布局原则的调整和测试桩布局原则的调整三个方面阐述了对牺牲阳极阴极保护法的改进。

对埋地燃气管道的腐蚀防护有一定的借鉴作用。

【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(013)005【总页数】3页(P56-58)【关键词】埋地燃气管道;牺牲阳极阴极保护法;腐蚀【作者】张继超;宋祎昕;陈扬;苗文高【作者单位】铁力市嘉华燃气有限公司,伊春152500;西南石油大学,成都610500;四川德阳天然气有限责任公司,德阳618100;漯河中裕燃气有限公司,漯河462000【正文语种】中文【中图分类】TE832土壤腐蚀绝大多数情况下都是由于埋在地下的金属管线与土壤这种十分特殊的电解质进行电化学过程引起的。