18公里天然气管道牺牲阳极阴极保护设计方案

1、邦信牺牲阳极阴极保护方案项目号：文件号:BXSSD20180930-3CA前：天然气管道牺牲阳极设计方案设计阶段：方案设计日期：2018.9.30设计人王晶天然气管道牺牲阳极设计方案（文件号：BXSSD20180930-3河南邦信防腐材料有限公司版次说 明编 制校 对审 核审定日期1设计解释归河南邦信所有王晶李欣涛刘晶杨帅2018.09.30邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版1概述 32设计原则 33设计遵循的标准规范 34设计基本参数 45保护对象和保护方法 46阴极保护方案设计内容 47施工技术要求 88阴极保护准则 89系统的管理

2、和维护 810卫生、安全和环境 911材料表 10邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版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

3、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

4、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 0019-9

5、7 ）。阴极保护方案文件号：BXSSD201808 01-邦信天然气管道阴极保护解决方案技术服务：1版业主方提供的其他资料、图纸4 .设计基本参数满足埋地钢质管道阴极保护技术规范要求。5 .保护对象和保护方法5.1 保护对象18公里天然气管道。5.2 保护方法5.2.1 管道每400米一组镁合金牺牲阳极，每组3只5.2.2 每1000米一套测试桩及参比电极；5.2.3 安装配件。6阴极保护方案设计内容6.1镁合金牺牲阳极简介:邦信i方M 中不”珈卜营4 涧剧浦都H树洞 信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版镁阳极

6、的电流效率约50%受环境影响还可能更低。当土壤或水中含盐量较低时，电流输出小，因而，其自身腐蚀相对较大。当土壤电阻率高时，阳极输出电流小，阳极表面容易发生钝化，进一步加大接地电阻，使阳极输出电流进一步减小。此时，阳极的开路电位或在通电点处测量管道电位，可能没有明显变化。温度升高时，自身腐蚀加剧，效率降低，所以，在咸水或盐水中，使用温度不宜超过32C;在淡水中，不宜超过45C,在海水中，其寿命很短，不宜采用。化学成分元素标准型镁镒型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余量余量化学性能性能标准型镁镒型备注密度g/cm31.771.74开路电位V-1.55 -1.70相对CSE理论电容量 A.h/kg2210 2200理论电流效率%5550在海水中，3mA/cn2条件下实际电流效率>50 40在土壤中，0.03mA/cm2条件下实际电容量 A.h/kg1110 880使用范围镁合金牺牲阳极阴极保护方法中，镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。镁牺牲阳极一般可以在电阻率 20欧姆/米50欧姆/米的土壤或者淡水环境中，电阻率小于 10欧姆/米的环境中

8、一般不会使用镁牺牲阳极。100c的是镁牺牲阳极使用时可以达到的温度， 镁牺牲阳极的使用率为百分之八十五， 所以当 阳极的重量剩到百分之十五的时候，就可以认定该阳极已经失效。镁牺牲阳极的电阻率正常情况下是50%但是受到各种情况的约束可能会更低一些。在咸水或者盐水的影响下，使用镁牺牲阳极时，温度最好不要超过30摄氏度，在淡水环境中，温度也不应该超过45摄氏度来使用镁牺牲阳极，所以镁牺牲阳极不适宜在海水中使用，在海水中其腐蚀速度太快，寿命很短。阳极要求1、电位足够负，但不宜太负，以免阴极区产生析氢反应；2、阳极的极化率要小，电位极电流输出要稳定；3、阳极材料的电容量要大；4、必须有高的电流效率；5、

9、溶解均匀。容易脱落；6、材料价格低廉，来源充分。邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版7、产生的腐蚀产物应是无毒无害，不污染环境，无公害之虞;系统要求牺牲阳极通常仅经济地应用在保护电流需要量小的构筑物上和低土壤电阻率环境中。此外，当没有供电条件或出现 不经济的情况时才有应用价值。适用于土壤中的牺牲阳极材料主要是镁，在海水中是锌和铝。为了使电流输出尽量保持稳定和降低阳极接地电阻，土壤中的牺牲阳极周围应采用化学填包料，主要由75%勺硫酸钙，20%勺膨润土和5喻酸钠混合而成。牺牲阳极不能埋放在焦炭中，在成组使用时，阳极间距至少应是3nl阳极顶部土

10、壤覆盖层厚度至少为 0.6m。为了能够测量断电电位，牺牲阳极应通过测量盒与管道相连接，牺牲阳极在交流牵引系统附近地区应用时，阳极体上的交流感应持续电 压不应超过20V。消耗量计算W=(I X t X 8766)/(U X ZX Q)I阳极电流输出(Amps)T设计寿命(yrs)U电流效率(0.5)Z理论电容量(2200Ah/kg)Q阳极使用率(85%)W阳极重量(Kg)1应用主要性能极高的电化学性能、阳极消耗均匀、寿命长、单位质量发电量大，是理想的牺牲阳极材料，适用于土壤、淡水介质 中金属构筑物的阴极保护。使用范围牺牲阳极阴极保护方法中，镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水

11、环境。特点(1)比重小、电位较负。(2)对铁的驱动电压高，电流效率低。(3)特别适用于高电阻率介质中。测试桩阴极保护方案邦信文件号：BXSSD201808O1-技术服务：天然气管道阴极保护解决方案版次：1版一、产品说明测试桩用于阴极保护参数的检测，用来测量阴极保护系统的主要分布点的阴极保护电位、电流、接地电阻，绝缘装置的电绝缘性能，监测阳极运行状态等重要参数的测量装置。本装置装有6个接线柱，可以根据设计单位的具体要求方便地组成电位、电流、牺牲阳极、绝缘性能测试桩或交叉管道测试桩等。测试桩由桩体、测试接线板、测试导线和 铭牌等几部分组成。二、测试桩的分类：按材质分：钢质测试桩、水泥测试桩、塑料测

12、试桩、玻璃钢测试桩。钢质测试桩又分为碳钢测试桩和不锈钢测试桩。三、规格型号常用测试桩型号规格型号规格Kx直径x壁厚（长x宽x高mm材质BX-CS- 12000 X 108 X 4碳钢BX-CS- 21800 X 89X3碳钢BX-CS- 31200 X 120X 120不锈钢BX-CS- 41600 X 120X 120水泥BX-CS- 51800 X 89X4玻璃钢参比电极阴极保护方案文件号：BXSSD201801-邦信天然气管道阴极保护解决方案技术服务：1版1、产品介绍参比电极是阴极保护系统中重要的组成部分之一。它即可用来测量被保护构筑物的电位，又可作为恒电位仪自动控制的信号源。2、埋地长

13、效饱和硫酸铜参比电极应用(1)精确监测阴极保护状态，用于牺牲阳极保护的电位测量。(2)在外加电流阴极保护系统中，作自动控制的稳定信号源，适用于埋地管道及地下金属构筑物的阴极保护工程。(3)可埋设在需要监测而又不能进入的位置。如 ：大型容器底中心位置；地下燃料库与化学贮罐之间不能接近的位置；城市路面底下的管网等。可在工程施工期间预先埋设，长期使用。(4)管道阴极保护的遥测信号源。3、埋地长效饱和硫酸铜参比电极主要技术指标埋地长效铜/饱和硫酸铜参比电极主要技术指标临界电流密度：+38-10uA/cm2 ;电位精度：+ 10mV电极设计寿命：10年；开路电位:+316 mV(V,CSE)。4.规格材

14、料材料型号形状寿命适用划、境铜/饱和硫酸铜参比电极BX-MC/A圆柱状补充硫酸铜后 继续使用便携式，用于水及土 壤中现场测量铜/饱和硫酸铜参比电极BX-MC/B罐状>5用于土壤介质中铜/饱和硫酸铜参比电极BX-MC/C罐状>10埋地用长寿命电极配件阴极保护方案文件号：BXSSD201808 01-邦信天然气管道阴极保护解决方案技术服务：1版7施工技术要求7.1 所有设备材料应检验合格后方可安装；7.2 电缆与管线连接电缆与管线的连接，采用铝热焊接。焊接工艺要求如下：7.2.1、 安装前：在安装前，必须对电缆进行检查，以确定电缆的导电连续性，并不能有电缆外皮损伤7.2.2、 管道开口

15、:邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版开口时，开口不宜过大，以磨具刚好能放入开口为宜，在确保开口大小后，用钢锯条或 者锤刀除去管道上面的防锈漆，打磨粗糙，拿锤刀在打磨出敲打出凹凸面，保证了焊接时焊 接面能够足够的大。再用钢刷刷管道的胶皮面，刷毛，补伤时使补伤片能够很好地与管道面 粘接。7.2.3、 剥线焊接：剥线缆时，要确保线缆不能有断口氧化现象出现，剥线长度不易过长，能确保模具对接为宜。 焊接时用手扶住模具木杆，不能使模具在焊接时有移动现象，再用点火枪点火焊接，焊接点 应饱满，确保线缆焊接牢靠。7.2.4、 补伤过程：先用热熔胶胶进行一

16、次补伤，热熔胶补伤要融化的热熔胶全部覆盖住开口的部分，线缆处要多融些胶，补伤片补伤先对补伤片烘烤，粘上管道后，再对未粘接牢靠处进行二次烘烤， 确保粘接牢靠，入线处用热熔胶熔粘以下，确保无露点。7.2.5、 回填土方：用袋子压住焊接点，先回填细沙细土，确保焊接点全部覆盖后再用机械或者人工回填。7.2.6、 焊接检查在涂层修补前，检查测试电缆与管线的电连续性，包括以下内容：目测检查任何一个焊缝，焊接点应无裂纹、气孔及焊渣飞溅的尖点，且与母材融合；检查其焊接强度，应大于60Kg; 检查电缆与管线间的电阻应小于0.001?。施工方应对完成的所有测试工作进行记录。不合格的连接必须通过磨擦去除， 而且不得

17、减薄管线壁厚，新的连接点必须移到距先前 焊点处至少75mm7.2.7、 缆的埋地敷设电缆的埋设深度不应小于1m敷设时，应在电缆上面、下面各均匀铺设 100mmi的细砂 层。电缆在壕沟内作波状敷设，预留1.5%的长度，以免电缆（引线）冷却缩短受到拉力。有 关具体要求按电力电缆的施工规范执行。7.3 安装根据河南邦信防腐材料有限公司安装使用说明书安装。8阴极保护准则8.1国标。邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版9系统的管理与维护9.1 检测：9.1.1 接管道、接地标记。9.1.2 电缆连接的完整性。9.1.3 电缆接头端的松紧程度。9.1

18、.4 接线是否正确。9.1.5 管道对接地体的电位值。9.1.6 定期检查维护，保证电位值达标。9.2 运行管理9.2.1 阴极保护系统完毕后，保护电位应在-0.85V-1.25V之间为宜。10卫生、安全和环境10.1 阴极保护材料在装卸及运输过程中严禁剧烈碰撞，应防止雨淋、日光暴晒和包装件破 坏，运输过程中不得与酸、碱等腐蚀性物品及柴草、纸张等易燃物品混装，并应符合运输部 门的有关规定。10.2 阴极保护材料应存放在防火、通风、干燥的仓库内，防止日光直射，并隔离火源，远 离热源。现场严禁吸烟，场地周围10m内不准进行焊接或明火作业。施工所需要照明应采用 防爆设备。使用空气喷枪时，应将喷枪接地

19、，以免电火花酿成火灾、爆炸事故。不得对金属 件随意敲击、摩擦以免产生火花。10.3 阴极保护施工现场必须有完善、有效的消防措施。10.4 阴极保护施工人员应配备防护工作服、防护面具、防护鞋及防风护手套等。施工现场 还应具备有防护药品10.5 阴极保护施工中的工业卫生、安全、劳动保护和环境保护除应执行国家现行的标准石油化工企业设计防火规范GB50160涂装作业安全规程涂装前处理工艺安全及其通风净 化GB7692涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化GB6514工业企业设计卫生标准GBZ仲的规定外，还应执行国家其他现行有关标准的强制性规定。11材料表11.1阴极保护材料清单邦信阴极保护方案文件号：BXSSD201808天然气管道阴极保护解决方案技术服务：版次：1版序号名称规格单位数量单价总价品牌1预包装镁合金牺牲阳极BX-MG-22套135邦信2牺牲阳极填充料膨润土公斤6750邦信3牺牲阳极棉布袋定制个135定制4阴极保护电位测试桩BX-2-CS根19邦信5阴极保护电缆线VV-0.6/1KV-1*10米380定制