(高清版)GB∕T 37576-2019 金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)技術(shù)

ICS25.220.99A29金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)技術(shù)國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T37576—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC381)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：沈陽中科腐蝕控制工程技術(shù)中心、中國科學(xué)院金屬研究所、中蝕國際腐蝕控制工程技術(shù)研究院(北京)有限公司、沈陽中科腐蝕控制工程技術(shù)有限公司、浙江鈺烯腐蝕控制股份有限公司、西安泰金工業(yè)電化學(xué)技術(shù)有限公司、中國工業(yè)防腐蝕技術(shù)協(xié)會。1GB/T37576—2019金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)技術(shù)本標(biāo)準(zhǔn)適用于新建和已建的金屬埋地儲氣裝置外表面陰極保護(hù)系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T21448埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范GB/T33373防腐蝕電化學(xué)保護(hù)術(shù)語GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB/T50393鋼制石油儲罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范GB/T50698埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0017埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ISO15589.1石油、石化和天然氣工業(yè)管線系統(tǒng)的陰極保護(hù)第1部分：陸地管線(Petroleum,petrochemicalandnaturalgasindustries—Cathodicprotectionofpipelinesystems—Part1:On-landpipelines)NACERP0572外加電流深地床的設(shè)計、安裝、操作與維護(hù)(Design,installation,operation,andmaintenanceofimpressedcurrentdeepgroundbeds)3術(shù)語和定義GB/T33373界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.13.2無IR(即流經(jīng)陰極保護(hù)回路的電流I與該回路中被保護(hù)體至參比電極間電解質(zhì)電阻R的乘積)降4符號和縮略語下列符號和縮略語適用于本文件。Ep:不包含IR降的保護(hù)電位門檻值(ProtectionPotentialThresholdValue),相當(dāng)于ISO15589.1中的Ep2GB/T37576—2019CSE:銅-飽和硫酸銅參比電極(Copper—SaturatedCopperSulphateReferenceElectrode)PREN:耐點蝕當(dāng)量(PittingResistanceEquivalentNumbers)SRB:硫酸鹽還原菌(SulphateReducingBacteria)5陰極保護(hù)必要性的確定5.1基礎(chǔ)資料的收集在確定金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)必要性之前，應(yīng)收集下列資料：a)儲氣裝置的結(jié)構(gòu)和材料以及工作條件；b)儲氣裝置布設(shè)的方式和區(qū)域；c)儲存的產(chǎn)品的性質(zhì)或成分；d)儲氣裝置相對于其他設(shè)備的位置；e)儲氣裝置表面有無涂覆層及其類型；f)臨近設(shè)施已有的陰極保護(hù)狀況；g)儲氣裝置周圍雜散電流的影響；h)已建儲氣裝置的維護(hù)、檢修記錄。5.2腐蝕性的評估在準(zhǔn)備實施陰極保護(hù)前，評估金屬埋地儲氣裝置的腐蝕可能性，通常包括以下內(nèi)容：a)調(diào)查金屬埋地儲氣裝置或同種材料在類似環(huán)境中的腐蝕情況，評估可能的腐蝕性；b)測量金屬埋地儲氣裝置周圍土壤的電阻率等多種理化性質(zhì)；c)埋設(shè)與金屬埋地儲氣裝置相同材料的試片，進(jìn)行電化學(xué)等測試，評估儲氣裝置材料的腐蝕性；d)對于已建金屬埋地儲氣裝置，進(jìn)行外觀數(shù)據(jù)；e)分析已建金屬埋地儲氣裝置已有的腐蝕檢查記錄。5.3經(jīng)濟(jì)因素的考慮5.3.1金屬埋地儲氣裝置在其預(yù)期壽命期中服役時的維護(hù)費，應(yīng)包括因腐蝕維修、檢修或者更換部分或全部系統(tǒng)的費用。5.3.2腐蝕除了產(chǎn)生直接費用外，還可造成間接費用。常見間接費用種類有：a)環(huán)境污染等公共責(zé)任索賠；c)產(chǎn)品損失的費用；d)由于運行中斷導(dǎo)致的合同或信譽(yù)損失。5.4其他當(dāng)對環(huán)境腐蝕性、已建儲氣裝置腐蝕狀況的調(diào)查分析證明腐蝕會危及到儲氣裝置的安全運行，加之經(jīng)濟(jì)因素等方面的綜合考慮，確認(rèn)需要陰極保護(hù)時，應(yīng)設(shè)計采用陰極保護(hù)對新建、已建的金屬埋地儲氣裝置進(jìn)行腐蝕控制。6陰極保護(hù)準(zhǔn)則6.1金屬埋地儲氣裝置的陰極保護(hù)電位(即相對于周圍電解質(zhì)的陰極極化電位，下同)應(yīng)達(dá)到表1的3GB/T37576—2019Ept(CSE)或更負(fù)。表1常見金屬材料在土壤和水(非海水)中的Ept(CSE)金屬或合金環(huán)境條件碳鋼、低合金鋼和鑄鐵40℃<T<60℃有氧情況下T≤40℃且100<p<1000Ω·m—0.75有氧情況下的土壤和水T≤40℃且p>1000Ω·m乏氧環(huán)境情況且具有SRB腐蝕風(fēng)險的土壤和水PREN<40的奧氏體不銹鋼環(huán)境溫度下中性和堿性土壤與水—0.50PREN>40的奧氏體不銹鋼—0.30馬氏體或雙相不銹鋼—0.50所有不銹鋼環(huán)境溫度下酸性土壤和水b銅環(huán)境溫度下的土壤和水鍍鋅鋼“40℃<T<60℃時的Em,通過40℃時的E(-0.65V,-0.75V,-0.85V)與60℃時的Ea(-0.95V)的線性插值確定。由實驗確定或文件說明。6.2當(dāng)6.1的準(zhǔn)則不易實現(xiàn)，可以采用金屬埋地儲氣裝置相對于周圍電解質(zhì)的電位在實施陰極保護(hù)后的陰極偏移不少于100mV的判據(jù)。應(yīng)注意，在運行溫度高于40℃時或土壤中含有SRB時或可能存在干擾電流時或存在應(yīng)力腐蝕開裂風(fēng)險時以及在金屬埋地儲氣裝置包含或連接到不同金屬材料構(gòu)件的情況下，應(yīng)避免使用陰極偏移100mV的判據(jù)。6.3金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)最負(fù)電位(或稱極限電位)依據(jù)ISO15589.1應(yīng)由實驗進(jìn)行確定或由文件加以說明。6.4為了防止外防腐層剝離或鼓泡，金屬埋地儲氣裝置的陰極保護(hù)電位不應(yīng)比-1.20V(CSE)或防腐層陰極剝離電位更負(fù)。7陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計7.1一般原則7.1.1金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足第6章，并確保在系統(tǒng)的預(yù)期壽命期限內(nèi)可靠運行。7.1.2金屬埋地儲氣裝置的陰極保護(hù)設(shè)計應(yīng)由具有相關(guān)工程經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員或防腐專家進(jìn)行。7.2陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的目的7.2.1應(yīng)向金屬埋地儲氣裝置施加足夠的陰極保護(hù)電流以使其滿足陰極保護(hù)準(zhǔn)則。7.2.2應(yīng)將外部地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的雜散電流影響減至最小。4GB/T37576—20197.2.3地床的設(shè)計壽命應(yīng)與金屬埋地儲氣裝置所需壽命相匹配。7.2.4可為地床提供定期維護(hù)。7.2.5能使地床有足夠容量，為需要保護(hù)的金屬埋地儲氣裝置提供電流。7.3陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計需考慮因素7.3.1陰極保護(hù)電流的確定陰極保護(hù)電流的確定方法：a)為達(dá)到第6章的準(zhǔn)則，接地體陰極保護(hù)所需要的電流，可通過現(xiàn)場實驗確定；b)接地體陰極保護(hù)所需要的電流還可依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如ISO15589.1、GB/T50393中要求的陰極保護(hù)電流密度計算方法得到。7.3.2陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮以下內(nèi)容：a)確定交流電源的可靠性；b)調(diào)查設(shè)備安裝位置是否安全；c)整流器等用的交流電源與金屬埋地儲氣裝置要留有一定的距離；d)對材料和安裝要有規(guī)定，符合相應(yīng)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)；e)在陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝、維修和運行方面應(yīng)考慮優(yōu)化設(shè)計；f)系統(tǒng)應(yīng)選擇最佳陰極保護(hù)電流；g)外部的電干擾。7.4影響陽極位置的考慮因素陽極位置的設(shè)置應(yīng)考慮以下因素：a)陽極安裝距離應(yīng)通過試驗或經(jīng)過驗證的方法來決定；b)與接地體相連的電纜位置；c)匯流點的位置和絕緣；d)土壤電阻率；e)淺層地床或深層垂直型地床的使用；f)外部結(jié)構(gòu)的位置；g)干擾或損壞可能性較小的位置。7.5金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)系統(tǒng)的類型金屬埋地儲氣裝置陰極保護(hù)系統(tǒng)分為以下幾種類型：a)外加電流系統(tǒng)；b)犧牲陽極系統(tǒng)；c)外加電流系統(tǒng)和犧牲陽極系統(tǒng)的聯(lián)合使用。7.6選擇陰極保護(hù)系統(tǒng)類型的考慮因素選擇陰極保護(hù)系統(tǒng)類型應(yīng)考慮以下因素：a)陰極保護(hù)的金屬埋地儲氣裝置總表面積；b)土壤電阻率；c)與金屬埋地儲氣裝置相連的埋地管道系統(tǒng)，盡可能納入同一保護(hù)系統(tǒng)中；5GB/T37576—2019e)應(yīng)有可用的自然空間，地面狀況要便于設(shè)備安裝和進(jìn)出；f)與外部結(jié)構(gòu)的靠近程度；g)干擾影響；h)電源的可靠性。應(yīng)考慮以下幾種因素：a)電流輸出量確定時，陽極壽命取決于陽極材料和填料，以及陰極保護(hù)系統(tǒng)中的陽極數(shù)量。b)在犧牲陽極周圍依據(jù)GB/T21448,選用適宜的填料，可提高使用性能。c)外加電流陽極依據(jù)GB/T21448,使用專門的填料(冶金焦炭、焙燒的石油焦炭，及天然或人造石墨等),可延長陽極的使用壽命，減少陽極接地電阻。d)陽極反應(yīng)產(chǎn)生的氣阻會削弱外加電流地床傳遞電流的能力，應(yīng)采取措施使陽極排氣。在深井陽極地床中，依據(jù)NACERP0572增加陽極數(shù)量減少每支陽極的電流釋放量可減輕氣阻。e)針對深井地床等特殊應(yīng)用而選擇的電纜應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范。7.8外加電流系統(tǒng)設(shè)計還應(yīng)考慮的因素外加電流系統(tǒng)設(shè)計還應(yīng)考慮以下因素：a)確定地床位置和電流總需求量，應(yīng)依據(jù)GB/T50393、ISO15589.1等。b)地床安裝離金屬埋地儲氣裝置太近會阻止足夠的電流流入更遠(yuǎn)的部位。增加總電流量可能會造成局部保護(hù)電位過負(fù)或?qū)ζ渌b置和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干擾。c)垂直或水平安裝的陽極性能受到陽極間距的影響。d)可用的直流電源的種類及特殊環(huán)境下的選用如下：1)把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的整流器或恒電位儀；2)熱電式發(fā)電機(jī)；3)太陽能發(fā)電系統(tǒng)；4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、動力發(fā)電機(jī)或帶整流器的交流發(fā)電機(jī)；5)在爆炸性氣氛環(huán)境中，選用的直流電源應(yīng)符合GB50058的規(guī)定。7.9犧牲陽極系統(tǒng)設(shè)計時還應(yīng)考慮的因素8陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝依據(jù)第7章的設(shè)計要求，安裝陰極保護(hù)系統(tǒng)。8.2施工依據(jù)有關(guān)陰極保護(hù)系統(tǒng)的施工作業(yè)應(yīng)按照設(shè)計圖紙和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。8.3施工監(jiān)督8.3.1有關(guān)陰極保護(hù)系統(tǒng)的施工作業(yè)，應(yīng)在有資質(zhì)的專業(yè)人員的監(jiān)督下進(jìn)行。GB/T37576—2019金屬埋地儲氣裝置采用陰極保護(hù)時，應(yīng)采用相應(yīng)的預(yù)先措施確保金屬埋地儲氣裝8.5.1應(yīng)安裝由法蘭組件、預(yù)制絕緣接頭和連接器構(gòu)成的絕緣裝置，使保護(hù)的金屬埋地儲氣裝置與其a)設(shè)施所有權(quán)改變的地點；b)在保護(hù)的金屬埋地儲氣裝置與其他非保護(hù)的設(shè)備或結(jié)構(gòu)之間的連接處。8.5.2絕緣裝置在安裝前后需進(jìn)行檢測或電氣測量來保證電絕緣的合格。8.5.3考慮絕緣裝置對雷電和故障電流保護(hù)的要求。從絕緣裝置到避雷器的連接電纜宜是短的、直接8.6.2陽極的填料應(yīng)符合GB/T21448中要求，陽8.7.1.1對整流器或其他電源進(jìn)行檢驗，保證內(nèi)部機(jī)械連接牢固且無損傷。直流電源輸出的額定值應(yīng)符合設(shè)計要求。損傷陽極。絕緣的損壞。如電纜有缺陷應(yīng)修復(fù)或更換。8.7.1.4陽極的填料應(yīng)符合GB/T21448中要求。8.7.2.4地下陰極線應(yīng)是有效絕緣。8.7.2.5接至陽極的陽極電纜的埋地接頭數(shù)目應(yīng)保持最少。如果這些接頭是在地下或水下，應(yīng)進(jìn)行防造成變形。電纜周圍使用的回填料宜無石塊和其他異物。8.8.1應(yīng)在金屬埋地儲氣裝置所在區(qū)域安裝可測量電位、電流的測試站或測試樁，以便于陰極保護(hù)67GB/T37576—2019測試。8.8.2測試導(dǎo)線宜用顏色進(jìn)行標(biāo)識或者能永久識別。導(dǎo)線安裝宜松弛，避免對導(dǎo)線造成損壞。測試導(dǎo)線不宜暴露于強(qiáng)光下。測試站最好是在地上。如果測試站與地面齊平，在測試站內(nèi)宜使導(dǎo)線足夠松弛以方便測試連接。8.8.3測試導(dǎo)線可與金屬埋地儲氣裝置直接相連或者連在與金屬埋地儲氣裝置相連接的地上裝置，連接部位應(yīng)做涂覆處理。當(dāng)加熱要求不超過金屬埋地儲氣裝置的溫度限制，可用鋁熱焊或釬焊連接導(dǎo)線9雜散電流的控制金屬埋地儲氣裝置可能遭受的雜散電流腐蝕與電解反應(yīng)相似。雜散電流可在金屬埋地儲氣裝置的不同位置進(jìn)入。雜散電流引起的損害發(fā)生在電流離開金屬埋地儲氣裝置進(jìn)入電解質(zhì)的地方。有關(guān)雜散電流干擾程度的判斷、排流措施的選擇及排流效果的評估應(yīng)依據(jù)GB/T50698、SY/T0017。10陰極保護(hù)系統(tǒng)的運行和維護(hù)10.1運行測試和維護(hù)一般做法如下：a)如已確定按照準(zhǔn)則建立保護(hù)，并使陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運行，應(yīng)定期對系統(tǒng)狀況進(jìn)行測量和b)如通過測試判斷陰極保護(hù)未達(dá)到準(zhǔn)則要求，應(yīng)及時進(jìn)行維修。10.2系統(tǒng)啟動后的測試測量的數(shù)據(jù)如下：b)匯流點處金屬埋地儲氣裝置的陰極保護(hù)的電位、電流等；c)不同位置的金屬埋地儲氣裝置相對于周圍電解質(zhì)(如土壤等的)電位；d)在系統(tǒng)啟動7天后或系統(tǒng)穩(wěn)定后，再次進(jìn)行以上測試。10.3陰極保護(hù)運行測試和維護(hù)在陰極保護(hù)系統(tǒng)運行期間，應(yīng)進(jìn)行如下檢查和測試：a)每三個月測量一次匯流點處的陰極保護(hù)的電位、電流等；b)每三個測量一次不同位置的金屬埋地儲氣裝置相對于周圍電解質(zhì)電位；c)所有外加電流保護(hù)設(shè)備應(yīng)進(jìn)行年檢。檢查包括儀表精確度、絕緣、接地等；d)在定期檢驗中應(yīng)對電絕緣設(shè)備和電連續(xù)接頭的有效性予以評價；e)選擇合適的測量電氣數(shù)據(jù)的檢驗設(shè)備，對其精確度應(yīng)進(jìn)行年檢；f)當(dāng)測試和檢查并對照準(zhǔn)則發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)已不足時，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，這些措施包括：1)修理、更換或調(diào)整陰極保護(hù)系統(tǒng)的部件；2)需要附加陰極保護(hù)時提供附加設(shè)施；3)修理、更換或調(diào)整連續(xù)性接頭；4)去除易造成事故的不必要的金屬連接；5)修理有缺陷的電絕緣裝置。GB/T37576—201911陰極保護(hù)記錄同其他與腐蝕控制有關(guān)的資料均應(yīng)妥善保存。11.2陰極保護(hù)設(shè)計前的有關(guān)記錄記錄項目如下：a)金屬埋地儲氣裝置腐蝕調(diào)查資料；b)金屬埋地儲氣裝置自然電位分布數(shù)據(jù)；c)用于金屬埋地儲氣裝置外表面的防腐層類型；d)