18公里天然氣管道犧牲陽極陰極保護設計方案

1、邦信犧牲陽極陰極保護方案項目號：文件號:BXSSD20180930-3CA前：天然氣管道犧牲陽極設計方案設計階段：方案設計日期：2018.9.30設計人王晶天然氣管道犧牲陽極設計方案（文件號：BXSSD20180930-3河南邦信防腐材料有限公司版次說 明編 制校 對審 核審定日期1設計解釋歸河南邦信所有王晶李欣濤劉晶楊帥2018.09.30邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版1概述 32設計原則 33設計遵循的標準規(guī)范 34設計基本參數 45保護對象和保護方法 46陰極保護方案設計內容 47施工技術要求 88陰極保護準則 89系統(tǒng)的管理

2、和維護 810衛(wèi)生、安全和環(huán)境 911材料表 10邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版1.概述天然氣管道18公里管道未安裝陰極保護措施，現根據公司線路陰極保護要求，需要對該 線路上的陰極保護新增。犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的相同的電位下。該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產生腐蝕干擾，廣泛應用于保護小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結構。如，城市管網、 小型儲罐等。根據國內

3、有關資料的報道，對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓，認為犧牲 陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5年。犧牲陽極陰極保護失敗的主要原因是陽極表面 生成一層不導電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。產生該問題的主要原因是陽極成份達不到 規(guī)范要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率太高。因此，設計犧牲陽極陰極保護系統(tǒng)時，除 了嚴格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。2 .設計原則2.1 嚴格遵守埋地鋼質管道陰極保護有關的設計規(guī)范、技術標準和技術規(guī)定；2.2 采用成熟技術、材料，做到安全可靠、經濟合理；3 .設計遵循的標準規(guī)范埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準SY/T0413-2002鋼質管道及儲

4、罐腐蝕與防護調查方法標準SY/T0087.2-2012輻射交聯聚乙烯熱收縮帶（套）SY/T4054-2003陰極保護管道的電絕緣標準 SY/T0086-2003埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范GB/T21448-2008鋼質管道外腐蝕控制規(guī)范 GB/T21447-2008埋地鋼質管道直流排流保護技術標準SY/T0017-2006埋地鋼質管道交流排流保護技術標準SY-T-0032-2000埋地鋼質管道陰極保護參數測試方法GB/T21246-2007陸上管道陰極保護標準ISO15589-1-20033.12埋地鋼質管道犧牲陽極陰極保護設計規(guī) 范（中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準 SY/T 0019-9

5、7 ）。陰極保護方案文件號：BXSSD201808 01-邦信天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：1版業(yè)主方提供的其他資料、圖紙4 .設計基本參數滿足埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范要求。5 .保護對象和保護方法5.1 保護對象18公里天然氣管道。5.2 保護方法5.2.1 管道每400米一組鎂合金犧牲陽極，每組3只5.2.2 每1000米一套測試樁及參比電極；5.2.3 安裝配件。6陰極保護方案設計內容6.1鎂合金犧牲陽極簡介:邦信i方M 中不”珈卜營4 澗劇浦都H樹洞 信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版鎂陽極

6、的電流效率約50%受環(huán)境影響還可能更低。當土壤或水中含鹽量較低時，電流輸出小，因而，其自身腐蝕相對較大。當土壤電阻率高時，陽極輸出電流小，陽極表面容易發(fā)生鈍化，進一步加大接地電阻，使陽極輸出電流進一步減小。此時，陽極的開路電位或在通電點處測量管道電位，可能沒有明顯變化。溫度升高時，自身腐蝕加劇，效率降低，所以，在咸水或鹽水中，使用溫度不宜超過32C;在淡水中，不宜超過45C,在海水中，其壽命很短，不宜采用?；瘜W成分元素標準型鎂鎰型Al5.36.7< 0.010Zn2.53.5一Mn0.15-0.600.50-1.30Fe< 0.005< 0.03Ni< 0.003<

7、; 0.001Cu< 0.020< 0.020Si< 0.10一Mg余量余量化學性能性能標準型鎂鎰型備注密度g/cm31.771.74開路電位V-1.55 -1.70相對CSE理論電容量 A.h/kg2210 2200理論電流效率%5550在海水中，3mA/cn2條件下實際電流效率>50 40在土壤中，0.03mA/cm2條件下實際電容量 A.h/kg1110 880使用范圍鎂合金犧牲陽極陰極保護方法中，鎂陽極可用于電阻率在20歐.米到100歐.米的土壤或淡水環(huán)境。鎂犧牲陽極一般可以在電阻率 20歐姆/米50歐姆/米的土壤或者淡水環(huán)境中，電阻率小于 10歐姆/米的環(huán)境中

8、一般不會使用鎂犧牲陽極。100c的是鎂犧牲陽極使用時可以達到的溫度， 鎂犧牲陽極的使用率為百分之八十五， 所以當 陽極的重量剩到百分之十五的時候，就可以認定該陽極已經失效。鎂犧牲陽極的電阻率正常情況下是50%但是受到各種情況的約束可能會更低一些。在咸水或者鹽水的影響下，使用鎂犧牲陽極時，溫度最好不要超過30攝氏度，在淡水環(huán)境中，溫度也不應該超過45攝氏度來使用鎂犧牲陽極，所以鎂犧牲陽極不適宜在海水中使用，在海水中其腐蝕速度太快，壽命很短。陽極要求1、電位足夠負，但不宜太負，以免陰極區(qū)產生析氫反應；2、陽極的極化率要小，電位極電流輸出要穩(wěn)定；3、陽極材料的電容量要大；4、必須有高的電流效率；5、

9、溶解均勻。容易脫落；6、材料價格低廉，來源充分。邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版7、產生的腐蝕產物應是無毒無害，不污染環(huán)境，無公害之虞;系統(tǒng)要求犧牲陽極通常僅經濟地應用在保護電流需要量小的構筑物上和低土壤電阻率環(huán)境中。此外，當沒有供電條件或出現 不經濟的情況時才有應用價值。適用于土壤中的犧牲陽極材料主要是鎂，在海水中是鋅和鋁。為了使電流輸出盡量保持穩(wěn)定和降低陽極接地電阻，土壤中的犧牲陽極周圍應采用化學填包料，主要由75%勺硫酸鈣，20%勺膨潤土和5喻酸鈉混合而成。犧牲陽極不能埋放在焦炭中，在成組使用時，陽極間距至少應是3nl陽極頂部土

10、壤覆蓋層厚度至少為 0.6m。為了能夠測量斷電電位，犧牲陽極應通過測量盒與管道相連接，犧牲陽極在交流牽引系統(tǒng)附近地區(qū)應用時，陽極體上的交流感應持續(xù)電 壓不應超過20V。消耗量計算W=(I X t X 8766)/(U X ZX Q)I陽極電流輸出(Amps)T設計壽命(yrs)U電流效率(0.5)Z理論電容量(2200Ah/kg)Q陽極使用率(85%)W陽極重量(Kg)1應用主要性能極高的電化學性能、陽極消耗均勻、壽命長、單位質量發(fā)電量大，是理想的犧牲陽極材料，適用于土壤、淡水介質 中金屬構筑物的陰極保護。使用范圍犧牲陽極陰極保護方法中，鎂陽極可用于電阻率在20歐.米到100歐.米的土壤或淡水

11、環(huán)境。特點(1)比重小、電位較負。(2)對鐵的驅動電壓高，電流效率低。(3)特別適用于高電阻率介質中。測試樁陰極保護方案邦信文件號：BXSSD201808O1-技術服務：天然氣管道陰極保護解決方案版次：1版一、產品說明測試樁用于陰極保護參數的檢測，用來測量陰極保護系統(tǒng)的主要分布點的陰極保護電位、電流、接地電阻，絕緣裝置的電絕緣性能，監(jiān)測陽極運行狀態(tài)等重要參數的測量裝置。本裝置裝有6個接線柱，可以根據設計單位的具體要求方便地組成電位、電流、犧牲陽極、絕緣性能測試樁或交叉管道測試樁等。測試樁由樁體、測試接線板、測試導線和 銘牌等幾部分組成。二、測試樁的分類：按材質分：鋼質測試樁、水泥測試樁、塑料測

12、試樁、玻璃鋼測試樁。鋼質測試樁又分為碳鋼測試樁和不銹鋼測試樁。三、規(guī)格型號常用測試樁型號規(guī)格型號規(guī)格Kx直徑x壁厚（長x寬x高mm材質BX-CS- 12000 X 108 X 4碳鋼BX-CS- 21800 X 89X3碳鋼BX-CS- 31200 X 120X 120不銹鋼BX-CS- 41600 X 120X 120水泥BX-CS- 51800 X 89X4玻璃鋼參比電極陰極保護方案文件號：BXSSD201801-邦信天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：1版1、產品介紹參比電極是陰極保護系統(tǒng)中重要的組成部分之一。它即可用來測量被保護構筑物的電位，又可作為恒電位儀自動控制的信號源。2、埋地長

13、效飽和硫酸銅參比電極應用(1)精確監(jiān)測陰極保護狀態(tài)，用于犧牲陽極保護的電位測量。(2)在外加電流陰極保護系統(tǒng)中，作自動控制的穩(wěn)定信號源，適用于埋地管道及地下金屬構筑物的陰極保護工程。(3)可埋設在需要監(jiān)測而又不能進入的位置。如 ：大型容器底中心位置；地下燃料庫與化學貯罐之間不能接近的位置；城市路面底下的管網等?？稍诠こ淌┕て陂g預先埋設，長期使用。(4)管道陰極保護的遙測信號源。3、埋地長效飽和硫酸銅參比電極主要技術指標埋地長效銅/飽和硫酸銅參比電極主要技術指標臨界電流密度：+38-10uA/cm2 ;電位精度：+ 10mV電極設計壽命：10年；開路電位:+316 mV(V,CSE)。4.規(guī)格材

14、料材料型號形狀壽命適用劃、境銅/飽和硫酸銅參比電極BX-MC/A圓柱狀補充硫酸銅后 繼續(xù)使用便攜式，用于水及土 壤中現場測量銅/飽和硫酸銅參比電極BX-MC/B罐狀>5用于土壤介質中銅/飽和硫酸銅參比電極BX-MC/C罐狀>10埋地用長壽命電極配件陰極保護方案文件號：BXSSD201808 01-邦信天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：1版7施工技術要求7.1 所有設備材料應檢驗合格后方可安裝；7.2 電纜與管線連接電纜與管線的連接，采用鋁熱焊接。焊接工藝要求如下：7.2.1、 安裝前：在安裝前，必須對電纜進行檢查，以確定電纜的導電連續(xù)性，并不能有電纜外皮損傷7.2.2、 管道開口

15、:邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版開口時，開口不宜過大，以磨具剛好能放入開口為宜，在確保開口大小后，用鋼鋸條或 者錘刀除去管道上面的防銹漆，打磨粗糙，拿錘刀在打磨出敲打出凹凸面，保證了焊接時焊 接面能夠足夠的大。再用鋼刷刷管道的膠皮面，刷毛，補傷時使補傷片能夠很好地與管道面 粘接。7.2.3、 剝線焊接：剝線纜時，要確保線纜不能有斷口氧化現象出現，剝線長度不易過長，能確保模具對接為宜。 焊接時用手扶住模具木桿，不能使模具在焊接時有移動現象，再用點火槍點火焊接，焊接點 應飽滿，確保線纜焊接牢靠。7.2.4、 補傷過程：先用熱熔膠膠進行一

16、次補傷，熱熔膠補傷要融化的熱熔膠全部覆蓋住開口的部分，線纜處要多融些膠，補傷片補傷先對補傷片烘烤，粘上管道后，再對未粘接牢靠處進行二次烘烤， 確保粘接牢靠，入線處用熱熔膠熔粘以下，確保無露點。7.2.5、 回填土方：用袋子壓住焊接點，先回填細沙細土，確保焊接點全部覆蓋后再用機械或者人工回填。7.2.6、 焊接檢查在涂層修補前，檢查測試電纜與管線的電連續(xù)性，包括以下內容：目測檢查任何一個焊縫，焊接點應無裂紋、氣孔及焊渣飛濺的尖點，且與母材融合；檢查其焊接強度，應大于60Kg; 檢查電纜與管線間的電阻應小于0.001?。施工方應對完成的所有測試工作進行記錄。不合格的連接必須通過磨擦去除， 而且不得

17、減薄管線壁厚，新的連接點必須移到距先前 焊點處至少75mm7.2.7、 纜的埋地敷設電纜的埋設深度不應小于1m敷設時，應在電纜上面、下面各均勻鋪設 100mmi的細砂 層。電纜在壕溝內作波狀敷設，預留1.5%的長度，以免電纜（引線）冷卻縮短受到拉力。有 關具體要求按電力電纜的施工規(guī)范執(zhí)行。7.3 安裝根據河南邦信防腐材料有限公司安裝使用說明書安裝。8陰極保護準則8.1國標。邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版9系統(tǒng)的管理與維護9.1 檢測：9.1.1 接管道、接地標記。9.1.2 電纜連接的完整性。9.1.3 電纜接頭端的松緊程度。9.1

18、.4 接線是否正確。9.1.5 管道對接地體的電位值。9.1.6 定期檢查維護，保證電位值達標。9.2 運行管理9.2.1 陰極保護系統(tǒng)完畢后，保護電位應在-0.85V-1.25V之間為宜。10衛(wèi)生、安全和環(huán)境10.1 陰極保護材料在裝卸及運輸過程中嚴禁劇烈碰撞，應防止雨淋、日光暴曬和包裝件破 壞，運輸過程中不得與酸、堿等腐蝕性物品及柴草、紙張等易燃物品混裝，并應符合運輸部 門的有關規(guī)定。10.2 陰極保護材料應存放在防火、通風、干燥的倉庫內，防止日光直射，并隔離火源，遠 離熱源?，F場嚴禁吸煙，場地周圍10m內不準進行焊接或明火作業(yè)。施工所需要照明應采用 防爆設備。使用空氣噴槍時，應將噴槍接地

19、，以免電火花釀成火災、爆炸事故。不得對金屬 件隨意敲擊、摩擦以免產生火花。10.3 陰極保護施工現場必須有完善、有效的消防措施。10.4 陰極保護施工人員應配備防護工作服、防護面具、防護鞋及防風護手套等。施工現場 還應具備有防護藥品10.5 陰極保護施工中的工業(yè)衛(wèi)生、安全、勞動保護和環(huán)境保護除應執(zhí)行國家現行的標準石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范GB50160涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂裝前處理工藝安全及其通風凈 化GB7692涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂漆工藝安全及其通風凈化GB6514工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準GBZ仲的規(guī)定外，還應執(zhí)行國家其他現行有關標準的強制性規(guī)定。11材料表11.1陰極保護材料清單邦信陰極保護方案文件號：BXSSD201808天然氣管道陰極保護解決方案技術服務：版次：1版序號名稱規(guī)格單位數量單價總價品牌1預包裝鎂合金犧牲陽極BX-MG-22套135邦信2犧牲陽極填充料膨潤土公斤6750邦信3犧牲陽極棉布袋定制個135定制4陰極保護電位測試樁BX-2-CS根19邦信5陰極保護電纜線VV-0.6/1KV-1*10米380定制