《地下金属贮罐装置和管道的阴极保护(KKS)》规范.doc

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地下金属贮罐装置和管道的阴极保护（kks）规范 tuvis一测试基础是专家的工作资料，书页中包括了许多有关规定。这些测试基础经专家委员会阐明后作了补充。应注意复述文本的不同约束程度。 （“阴极腐蚀保护”以下简称阴极保护或kks译注）适用范围 本规范适用于按照trbf131、231和302由金属制造的对所有危险等级可燃液体的地下贮藏装置和地下管道的阴极保护装置（kks装置）的必要性检查，设计、安装、运行和技术测试。 本规范的依据是：当规范中考虑到由于腐蚀性的地面或直流电装置的杂散电流而引起腐蚀危险时，要求追加阴极保护进行曲外部腐蚀保护。根据本规范所实施和运行的kks装置，可以确保阴止贮罐装置和管道的外部腐蚀损伤，或终止已有的腐蚀行为。 若在特定情况下，在需要保护的装置和其它装置之间不能完全去除导电的金属连接而按照本规范不可能阴极保护时，则在一定的条件下，可按trbf522（尚在准备中）考虑采用局部阴极保护（lks）。 对于远距离管道的阴极保护可按tr6f301进行。 内容 1、概念 1.1 kks装置是借助相应限定的保护电流来阻止贮罐装置和管道（也称保护对象）外部腐蚀损伤的一种设备。保护电流可通过1.牺牲阳极或2.外电源装置产生。 1.2 kks的常用概念在din 50900和din 57/vde o150已有说明。 2、概要 2.1 许多影响因素未对贮罐装置和管道的外部腐蚀起到决定性的作用。在评价腐蚀危险时，特别要考虑到引起生成腐蚀电池的影响，以及或许存在杂散电流的影响。 2.2 （1）为了避免2.1节中所述装置各部分间和该装置通过金属与其它装置的连接产生腐蚀电池，以及为了避免杂散电流的影响，必须将所有这些对象与接地装置分开，即不用金属连接，而用绝缘块。 （2）按（1）的隔离必须在第3节的评价之前进行，而且即使不用kks时，也必须保留这种隔离。 2.3 必须有一张标有尺寸的位置草图，并应包括以下内容： （1）类型、尺寸、建造年代和保护对象的位置； （2）安装的类型，特别是贮罐下面的地面的位置。 （3）金属构件的位置，特别是靠近保护对象的邻近管道、电缆的位置，以及相互交叉的位置。 （4）靠近保护对象的土壤中建筑物基础的位置 3、腐蚀危险的评价 3.1 影响因素 （1）为评价贮罐装置和管道的腐蚀，以及采用kks的必要性，可按第4和第5节查明影响因素。 （2）对于按段落（1）的评价，所谓贮罐装置可理解为通过管道相互连接的一个或多个贮罐，其所属管道的长度不超过40m。 （3）对于按段落（1）的评价，管道长度超过40m须按连接管道处理。因为是连接管道，所以应按trbf 302进行。 （4）每一个在生产上用金属相连的装置，或每一个装置部分，应视作一个对象来评价。 （5）每一个在生产上不是用金属相边的装置，或每一个装置单元，可单独进行评价。 3.2 特征指数 （1）特征指数是按第4和5节对于影响因素的数值来排队的。 （2）对于每一个在生产上用金属相连的装置，或每一个装置单元，所确定的特征指数按4.1 至4.3节和5.1至5.3节来相加。 3.3 评价的界限值 （1）若特征指数的总和为18天或更长，则kks是必要的。 （2）关于必要性的测试结果，应填在附件1的证书中。 4.对于贮罐装置的影响因素 4.1 土壤的比电阴，均匀性 4.1.1 测定 （1）土壤比电阻按wenner规定（见图1） （2）当按wenner法测定时，尽可能在贮罐装置范围内对每4个不同距离，即1.6，2.4，3.25和4m（4米深是为了掌握地下水情况）至少测定二组数据。 （3）当属于一个贮罐装置的管道长度超过40m时，则需要按5.1.1 节补充测定。 （4）若按wenner法不能进测定，则也可以用相应深度土壤，在土壤箱中测定土壤比电阻。 4.1.2 评定 （1）在贮罐装置范围内，对于土壤比电阻的特征指数与土壤比电阻的最低值关系按表1确定。 （2）若按（1）的一组土壤比电阻随深度（探针距离增大）有区别，以及即使在可比的测量深度时许多测定组也有区别，那么为了确定土壤均匀性需要建立最大值与最小值之比。特征指数与土壤电组比的关系可按表2确定。 （3）若土壤比电阻的最低值按（1）为50000欧姆厘米，则取消按（2）的评定。 4.2 贮罐/土壤一电位，杂散电流影响 4.2.1 测定 （1）在测定电位之前必须确认，贮罐装置是否已与其它接地装置在电气上分开，这也适用于管道交叉和通过壁面接触的情况。 （2）对一个贮罐装置的每个贮罐至少有三处在所属管道的末端处，测定贮罐/土壤电位和由于杂散电流可能会引起的电位波动（见图2）。 （3）有一个测定应该尽可能靠近罩的竖井处，而其它应在贮罐边沿进行测定。 4.2.2 评定 对于电位差u的特征指数与所有在贮罐装置上确定的最大电位差的关系可按表3确定。 4.3 传播电阻 4.3.1 测定 测定贮罐装置和接地装置间的直流电阻，即可确定传播电阻（见图3）。 4.3.2 评定 对于传播电阴ra的特征指数与最低值的关系可按表4确定。 5.对于管道长度40m的影响因素 5.1 土壤的比电阻、均匀性 5.1.1 测定 （1）土壤比电阻接wenner法测定（见图1） 在接wenner 法测定时，沿着管子至少进行三外测定，测定距离最大为50m。所选择的探针距离至少要与管道铺设深度相适应（例如：深度从0.8m至1.6m，探针距离为1.6m；深度从1.6m至2.4m，探针距离为2.4m）。 （3）若不能按wenner法进行测定，则土壤比电阻也可用相应深度的土壤在土壤箱中测定。 5.1.2 评定 （1）对于土壤比电阻的特征指数与管道周围土壤比电阻最低值的关系，可按表1确定。 （2）若接（1），土壤电阻在可比的测量深度时有区别，则为了确定土壤的均匀性，必须建立最大值与最小值之比。特征指数与土壤电阻比的关系可按表2确定。 （3）若按（1），土壤比电阻的最低值50000欧姆厘米.，则取消按（2）的评定。 5.2 管道/土壤电位，杂散电流影响 5.2.1 测定 （1）在测定电位之前必须确认，管道是否与其它部分分开。这也适用于管道交叉和通过壁面接触的情况。 （2）沿管子至少在三处，最大距离为50m，测定管子/土壤电位和由于杂散电流可能产生的电位波动（参见图2） 5.2.2 评定 对于电位差u的特征指数与所在管道上确定的最大电位差间的关系可按表3确定。 5.3 传播电阻 5.3.1 测定 （1）只有当管道与所有装置或装置部分和接地系统在电气上分开时，才可能测定传播电阻。 （2）通过测定管道和接地装置间的直流电电阻即可确定传播电阻（见相当于图3）。 5.3.2 评定 （1）对于传播电阻ra的特征指数与最低值的关系，可按表5确定。 （2）若不能使其与其它装置或装置部分在电气上分开，则特征指数为4。 6.1 概要 （1）kks装置必须由专业企业来建造，这种专业企业拥有有经验的，训练有素的人员，并有专门的装备。 （2）专业企业具有这类工作的合格证，例如在技术监督协会的参与下，定期通过阴极保护专业协会（协会在esslingen）的考核。 （3）专业企业必须确保按照本规范来建造kks装置。 （4）在施工时必须遵守相应的安全规章，特别是： 1、关于电气装置在有爆炸危险空间的法令（elex v） 2、德国电气技术人员协会的规定（vde） 3、腐蚀问题工作联合会的建议（afk） 4、trbf100和200 6.2 保护的准则 保护对象的电位在整个表面上必须降到所要求的断电电位，即 ucu/cuso4=0.85v3 或者降到相对于周围电介质较负的电位。断电电位是这样一种电位，即在切断保护电流的1秒钟内所测得的电位。确定断电电位也可按换向法或调制法来进行。 6.3 前提 （1）为了限制保护电流，并确保足够的极化，其前提是：保护对象与接地装置间没有金属的连接，并有一个绝缘套。 （2）为了能使保护电流无阻碍地达到（绝缘）套的缺陷位置，要求在直接靠近保护对象处没有不通电流的材料，或者有导出电流的材料，并且要求保护对象与邻近土壤中的金属或非金属构件保持最小距离为1米，以及与贮罐间彼此保持最小距离为0.4米。 6.4 应用范围及限制 （1）kks装置可用牺牲的阳极或外加电流装置来实现。 （2）当电位下降到ucu/cuso4=-0.85v，通常每米2对象表面积所需保护电流低于0.5ma时，才采用牺牲阳极装置。 （3）在用外加电源装置情况下，当电位下降至ucu/cuso4=-0.85v，通常每米2对象表面积所需保护电流略低于5ma。 （4）当所需电流高于（3）所规定时，则应寻找原因。如果是那样情况，必须排除与别的装置间存在的接触。根据位置和大小，以及或许绝缘套的损坏等不同情况，必须由专业人员决定，是否必须排除绝缘套的缺陷，或者是否通过增加阳极和提高电流输出量能够使kks可靠地运转。 （5）外加电流装置会产生杂散电流，因而危害土壤中的金属结构。必须遵守din 57 150/vde 0150的规定。为了避免损害其它地下装置，通常阳极电压的伏特数不应大于联接管道的情况下，阳极电压应该尽可能不超过20v，在单个贮罐和加油站情况下，应该尽可能不超过10v，若有损害其它装置的影响时，则可将这些装置经一合适的、测定过的电阻接到阴极保护对象上。 6.5 建造 6.5.1 拆开与接地装置的金属联接 （1）贮罐装置和管道必须通过绝缘块与其它的接地装置分开。 （2）绝缘块必须在机械、热和化学性能上符合安装现场的要求，而且按din 57303/vde0303能耐5kv的试验电压。 （3）如果要保护的对象与电气器材相连，则必须考虑采用在音接接触条件下的保护措施，可以采用无接地的保护措施（分开保护），或按din 57664/vde 0664采用此保护开关的漏电保护电路措施。 （4）由于在漏电保护电路情况下有附加的接地，因此可按trbf 100中的第6.2 节第1段规定进行。 （5）绝缘块必须尽可能这样安置，即使得在保护系统中所有地下的部件均可包括在内，即使这些部件是由不同金属所组成。要按trbf131第一部分第5.3节第6段的规定进行。 6.5.2 阳极 （1）阳极的结构和尺寸应设计得能在计划的运转时间内提供必要的保护电流，并且至少能用25年。 （2）必须尽可能把阳极安装至贮罐轴线和管道轴线的深处，或更深。 （3）借助于牺牲阳极对土壤中钢进行阴极保护时，通常考虑用镁。应采用商业上通用、组装好的类型，并带有垫层和连接电缆。 （4）在确定镁材做阳极的尺寸时，安装材料的利用率按50%计。 （5）牺牲阳极与保护对象壁面间距离至少应该为0.5m。 （6）对于用外加电流的阳极，其材料可考虑用硅铸铁、石墨或铁，由于材料的浸蚀少和尺寸小，通常用14%的硅铸铁做阳极。对此，安装材料的利用率为80%。 （7）每个对象必须排列这么多的外牺牲阳极，以便使电流分布尽可能达到均匀，同时避免其它地下装置受到损害。为些，在靠近保护对象范围内布置阳极时，通常每个阳极的负荷不超过150ma。当例如在应用深度阳极时，阳极离保护对象距离较远（5m）若予计无有害影响时则在考虑到第1段所述的情况下，每个阳极有可能比150ma较高的负荷。 （8）外电流阳极应该离开保护对象壁面的距离最小为1米，而离其它装置的最小距离为2米。为了减小阳极的电压降落，必须采用低欧姆的外电流阳极；这时用4号冶金焦炭是合适的。 6.5.3 保护电源设备 （1）对于用电流操作的kks装置，其保护电流设备必须按din 57 551/vde 0551装备一个安全的变压器。 （2）供给保护电流设备的电源，不允许接在操纵生产的开关后面，以免在停止生产时被切断，保护电流设备的连接必须是坚固的，而且必须是可切断的，为了控制运行状况，保护电流设备必须装有指示灯或电流表，以便不断地显示保护电流。 （3）为了测定目的，保护电流设备应该设置测量电流和电压的播孔。在保护电流设备上必须按6.5.8 节所述那样清楚明显地装有提示牌。 6.5.4 电缆 （1）连接阳极和保护对象的电缆必须适合于在土壤中的敷设，并有绝缘外套，例如nyy-o。 （2）至接线箱（按6.5.5节），保护对象电缆的有效的最小截面为4mm2cu，阳极电缆为2.5mm2cu。从接线箱至保护电流设备的电缆，其有效的最小截面视电流负荷大小而定，但至少必须为1.5mm2cu。 （3）在土壤中的电缆，通常至少敷设60cm原的覆盖层。当土壤的覆盖层薄时，必须用机械保护，例如用保护管。 （4）若保护管中电线要通过有爆炸危险的区域，则管子必须不受可燃液体和其蒸汽的侵入。有关管子的密封，可按trbf 112第4.1.1节的第2段的规定进行。 （5）电缆必须连接在保护对象的建筑构件上，不会被生产方面将其松开。连接必须是焊接的，牢固针焊哐用细栓固紧。用螺栓固定时要用电缆套座，为了防止自松动用防松螺栓，至少m8。电缆在贮罐上的连接应该用电缆连接衬板。 （6）若只能在可拆的构件上连接，则在连接处必须按6.5.8节装一指示牌，说明当在此构件上工作完毕后必须按规定恢复原状。 （7）从电缆至阳极的连接和接合处（例如电缆接头，阳极头），由于阳极的负荷而必须小心加以绝缘。 6.5.5 接线箱 （1）每个阳极的和保护对象的电缆均进入一个接线箱中，接线箱中有分开的接线柱，并带有测量插孔。如果许多贮罐装置和管道是由一个kks装置来保护，那么从接线箱出来的电缆对每个保护对象是相互分开的。若一个保护对象是由许多装置部分所组成，例如许多贮罐，那么要求有两条连接线。接线箱必须装在地面上的一个安全处，并尽可能在爆炸危险区之外，否则必须遵守有关防爆的规章。 （2）在接线箱中可装平衡电阻，借此可以将保护电流合适地分配到每个阳极上，并且可以使的需要量与各个保护对象相匹配。 （3）在外加电流装置情况下，如果在保护电流设备的机箱内，为电缆的导出和平衡电阻均分别装有接线柱时，则没有必要另外安装一个接线箱。 （4）接线箱必须是耐用的。 6.5.6 测定点/测定位置 （1）在固定盖板（钢筋混凝土盖子，沥青路面覆盖后或类似的覆盖物）下面的每个贮罐上，至少必须设一个固定的测定点来测量保护电位。 （2）固定的测定点必须安置在避开拱顶竖井的贮罐边沿处，这个测定点离开另一个测定点不允许超过大约8米。 （3）这了设置测定点，必须在固定盖板上钻孔，例如可插入一个塑料管，并用道路盖板盖好。 （4）为了测定贮罐的保护电位，在较高的保护电流需要量时采用浓度测定点是有利的，此时烹管子达到贮罐轴线。 （5）一个测定点可以在拱顶竖井内壁的下部分，只要它不是由钢筋混凝土或钢做成的。 （6）在连接管道上，必须在末端和金属套管处布置测量位置。 （7）为了安排测量位置，绝缘法兰两侧的电缆接头（nyy-o22.5mm2cu）或连接管道和金属套管的电缆接头均必须通到地面上的接线箱。 6.5.7 防爆 （1）在有爆炸危险的范围区域1中的绝缘块，必须通过防爆的火花隙进行跨按。按6.5.1 节的第2段，火花隙的起动脉冲电压是绝缘块试验交流电压的50%，但最大为2.5kv。 （2）只要在有爆炸危险的范围区域1中装入火花隙，则必须按elexv有样品的试验证明。 （3）在接线柱中通常不要求有火花隙。 （4）在有爆炸危险的范围区域1中，针对绝缘块意外的短路，必须采取补充的预防措施。 （5）必须确保电缆连接不会自己松开。 6.5.8 提示牌 （1）在每台阴极保护的装置上，以及在靠近绝缘块附近，必须设置容易看到的牌子，牌上字迹应耐久，并包含以下的提示： 注意！ 阴极保护装置！ 在贮罐或管道上进行作业之前，请切断阴极保护装置！ 作业完毕后，若电缆连接已断开，必须重新接上，并使阴极保护装置恢复运转！ （2）在电流设备上必须装上下面的提示牌： 阴极保护装置必须持续运转！ 当出现故障请通知！ 6.6 安装完毕后的调试 kks装置安装完毕后，由安装在按8.4节进行运行试验，并作记录。记录和位置草图与装置资料放在一起作保存。记录（见附件2）中必须包含如下内容： 1.阳极的数量、材质、底座形式和安装深度； 2.所用电缆的类型和截面； 3.火花隙和绝缘块的类型和安装！ 4.保护电流设备的安装位置，木井造和名义数据； 5.防止与生产用的电气设备（器材、工具）直接和间接接触时所采取的保护措施； 6.包括kks装置开车时的调整测量； 7.接线箱和测点的布置； 8.已有的提示牌。 7.运转 7.1 （1）kks装置必须中断地运转。 （2）在贮罐和管道上进行作业时，须在工作开始前切断kks装置。 7.2 （1）必须每季度从保护电流设备上的电流表和电流指示灯来检查接通状况。 （2）在有故意（突然中断）时，必须重新接通，并立即通知专业企业。 7.3 负责安装kks装置的专业企业的专业人员必须按7.1和7.2节运行规章向操作者作说明。 8.通过专业人员的功能检查 8.1 （1）kks装置每年必须通过专业人员按8.4节进行检查，此检查与按第9节的专家检查是独立的。 （2）如果测定值与以前的测定有很大的偏差，或者不能保持按第6.2节的保护准则，必须找原因，或许必须排除故障和对kks-装置进行新的调整。 8.2 （1）对每年的功能检查的结果，专业人员必须做记录。 （2）按（1）的一份记录交操作人员。 （3）定期检查的记录必须一直保存到下一次专家对装置的复查。 8.3 本规范中所称的专业人员，是指接受专业企业和生产厂委托对kks装置进行测定和检查的人员，是训练有素，有经验和负责的人员。 8.4 功能检查的范围和实施 8.4.1 电气上的相互分开 通过测定要证明：保护对象和接地装置间有电气上是分开的。 8.4.2 保护电流设备 （1）在保护电流设备和接线箱处，在接通状态下测定阳极和保护对象间的电压，以及测定保护电流和各阳极上保护电流的分配。 （2）检查防止直接和间接接触时的保护措施。 8.4.3 电位测定 （1）保护对象的电位是相对于一个饱和的铜/硫酸铜电极来测定。 （2）在贮罐上，至少要在两上测定点上进行测定，一个测定点必须在靠近在拱顶竖井中的竖井壁的下部分处。若竖井是由钢或钢筋混凝土制成，则不可能进行测定。 （3）管道长度40米的电位，要沿着管线至少在三外测定，距离最大在50米内。其它必须的测定是在金属套管和通往壁面处。 （4）在所有的测定点处必须按照第6.2节遵守保护准则。 （5）对于电位测定，必须用内阻至少为105欧姆的电压表，并且其响应时向应低于1秒。 8.4.4 有关影响的测定 （1）阴极保护电流不允许有害地影响其它装置。 （2）在接通装置时测定土壤中交叉的或邻近的金属装置（例如：管道、电缆和接地物）。若此电位向正方向的变化大于100mv，则按din57 150/vde0150是存在有害的影响。 （3）要沿着其它装置的路线，经过预料到可能有漏电的位置进行测定，例如在保护对象与其它管线交叉和靠近的地方。 9.专家检查 9