阴极保护技术在3个工程中的实际应用

1、.：.；运用背景西气东输 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 管道 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%DC%B5%C0 o 查看更多 t _blank 管道工程全线采用强迫电流 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护方案，沿线 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca

2、 o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站的设置分布是根据 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护工艺计算确定的维护半径、工艺站场和线路阀室的位置、经济可靠的交流电源、日常管理、数据传输、检修和维护的方便性等诸项要素后，本着尽能够将

3、HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站与工艺站场所建的原那么；同时综合思索了工程建立周期的需求；设置 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站处阳极地床的详细环境条件

4、等要素后，确定应在靖边压气站设置一座 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站。靖边压气站作为需先期建立向上海供气的东段管线的起点，在此建 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank

5、 阴极维护站让强迫电流 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护系统尽早投运是合理的，但安装阳极地床的详细环境条件却较复杂，现场的情况是：1该区域是输气管线的枢纽，靖边压气站位于靖边天然气净化厂东北侧，靖银首站北侧，聚集有从净化厂到靖银管线、靖西管线、陕京管线、长呼管线及陕甘宁内部集输等众多的进站管线和出站管线地下管网密集、分布复杂。2地形及地层岩性情况：靖边压气站位于毛乌素沙漠南缘

6、与陕北黄土高原北部接壤的过渡带内表层为带状沙丘与片状沙丘构成，地形较平坦；从地表到-21.5m均为细砂，下至45m未见岩石，为粉质黄土；地下水位线随季节不同在2.76m范围内变化；最大冰土层深度1.06m；水分析报告阐明：pH值为8.02呈弱碱性，含cl-13.76mgL、SO42- 16mgL；即土质在40m深范围为干稍湿性细砂或黄土。土壤电阻率高。2设计方案21地床方式的比较和确定辅助阳极地床是强迫电流 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB

7、%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站的主要组成部分， HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护设备对被维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 管道 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%DC%B5%C0 o 查看更多 t _blank 管道的阴极极化流由此进入土壤

8、，经过土壤中水分及导电离子的传导到达 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 管道 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%DC%B5%C0 o 查看更多 t _blank 管道外表，构成 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护的完好导电回路。阳极地床普通采用两种方式：浅埋式地床和深井地床。浅埋地床应

9、埋设在冰土层深度以下，深井地床普通埋深15m以下。浅埋阳极地床具有施工费用低，技术设备简单，维护管理方便等特点。深阳极地床用于对临近金属构筑物能够产生干扰和地表土壤电阻率高的地域，比浅埋式远阳极地床有更好的远地特性，可提供沿被维护管线最正确的电流分布并使电压梯度变化减至最小。 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极地床有以下优点：1提供的电流分布比浅阳极地床均匀；2对其他地下金属构造构成的阳极直流干扰比浅阳极地床低；3比浅阳极地床受季节含水变化的影响小，接地电阻随季节变化小。根据靖边站周

10、围管网密集及土质情况的详细特点，为防止对周围 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 管道 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%DC%B5%C0 o 查看更多 t _blank 管道产生直流干扰及降低阳极地床接地电阻，设计确定采用深阳极地床方案。深阳极地床分闭孔法和开孔法两种，在对贵金属氧化物管状阳极串(绳式阳极)、分段预制封装 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blan

11、k 贵金属氧化物阳极和分段预制封装高硅铁阳极等国内外运用方式综合比较后，思索到靖边站表层高土壤电阻率、细砂土质的详细特点，为保证填料合理密实度及现场安装质量，延伸运用寿命，降低阳极地床接地电阻，采用了闭孔法方式，阳极采用分段预制式 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极。22深阳极地床221深阳极的安装深阳极地床井深40m，采用闭孔阳极地床，共安装4组在工厂封装好的分段预制式阳极体，阳极体位于地表16m以下，处于活性区内的阳极地床长

12、度为24m，深阳极井非活性区用粒径为16-32m的卵石回填；井口安装7m长的护井套，上部设水泥套管做维护灌水及 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极和阳极主电缆走向标识用；阳极体内定位安装好的排气管与顶部排气管结实固定连通，并引至地表冻土层以下；每组阳极体内的铠装阳极引出电缆穿?63的排气管后，均引至地表冻土层以下与阳极主电缆分别相衔接，并采用两个电缆公用热收缩套将绝缘层与铠装分层密封绝缘。执行规范SYT00962000(强迫电流深阳极地床技术规范及美国腐蚀工程师协会NACER0572

13、2o01。222分段预制式阳极体资料要求(1)阳极组合体：外径?219、长6m的钢套管(20#钢)；每组阳极体内串接有3支采用以钛为基体资料，外表覆盖贵金属氧化物组成的钛镀 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极。(2) HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极；阳极直径：

14、25mm；单支阳极长度：1000mm；执行规范：AM13338一级钛(或GBT3620TA2)；氧化膜：IrOTaO(氧化铱氧化钽)。(3)阳极体应采用：在工厂预先封装， HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极周围应填充高纯度、低阻抗碳素填料，填充应密实。电缆在阳极筒内衔接，接触电阻小于0005。阳极体电缆引线应按井深、组数要求确定的引线长度组装，阳极两端与电缆的密封头运用可靠的密封方式，且能耐阳极井中氯气呵斥的酸性气体的长期腐蚀。

15、(4)阳极体构造应有良好的排气措施，并应安装专门的排气管及保证现场准确定位方便、定位准确，及防止气阻的发生。3处理的技术问题与浅埋式地床相比深阳极地床由于现场施工较复杂，维护改换不易，因此合理处理现场施工安装的方便性，把阳极妥善放置到设计深度，使现场安装质量易保证；延伸运用寿命，使其设计寿命与被维护体的寿命相匹配；防止以往高硅铁阳极式 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极由于尖端效应或缩颈效应及产生气阻等缘由，而出现的使深阳极地床提早失效；以及使阳极地床有尽能够低的接地电阻和对周围地下

16、金属构筑物不会呵斥直流杂散电流干扰是主要处理的问题。31运用寿命311电流密度和耗费率阳极体内串接的钛镀 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极，极耐酸性环境作用，在土壤中具有优良的电化学活性、极化小及电化学稳定性。经相关部门的实验，作为土壤中 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%CD%E2%BC%D3%B5%E7%C1%F7 o 查看更多 t _blank 外加电流维护用辅助阳极时，在阳极任务电流密度为100

17、Am2条件下，无论运转时在阳极外表发生的是析气反响，还是析氯反响，都没有由于土质酸化，任务条件变得苛刻而降低其电化学性能。同时具有极低的耗费速率，耗费率低于6mgAa，电流密度和耗费率目的均远优于高硅铁阳极，设计寿命不低于30a。312缩颈效应和尖端效应高硅 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%EE%D1%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 钛阳极寿命短、提早失效的主要缘由之一是尖端效应或缩颈效应，即在电缆接头处的颈部和阳极尾部的排流密度大，加之高硅铁阳极的电缆接头不易处置好，会发生断线导致阳极完全失效景象 HYPERLINK dyak/web/so/

18、?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极那么采用了不同的构造与规格，阳极电缆与阳极采用中间电衔接，阳极电缆穿过管状阳极体，贯穿管状阳极体整体；加之单支阳极体分量非常轻(约2kg)，具有抗氯气腐蚀性能的电缆本身完全可以接受阳极的分量，消除了高硅铁阳极所存在的尖端效应。32气阻问题气阻也经常是导致 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极报废的缘由，在工厂分段预制的阳极体安装有

19、专门的3排气管，封装构造上特别留出了空间，保证各组间及与上部排气管定位准、现场衔接可靠方便，排气通畅；另外经过控制填充料的孔隙率，以减少气阻。33接地电阻低的阳极接地电阻是经过增大阳极的有效长度，同时采用导电性能良好的低阻抗碳素填料，加上保证与钛镀 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极间严密填充来到达的，靖边 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLI

20、NK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极所采用的高纯度低阻抗碳素填料，其主要性能目的：含碳量97、电阻率的要求。34安装的方便性靖边 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极由于口径小、深度深，加上土质根本为细砂，钻进后易产生塌方，因此要求现场施工安装

21、中缩短时间尽快完成安装工艺。由于采用了分段预制的构造和组合组装工艺，在工厂预制中时间从容，可以控制单段的装配尺寸精度、填料的密实度、排气管及 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%B9%F3%BD%F0%CA%F4%D1%F5%BB%AF%CE%EF%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 贵金属氧化物阳极的固定定位以及维护阳极外表氧化物烧结层等关键工艺，阳极体质量易保证。除钻孔、固井、洗井外，施工现场的阳极下井就位安装工艺相对简单，主要是按顺序吊装、套管间螺栓紧固和上部排气管与阳极引出线的安装任务，现场施工操作方便，整体质量易控制。4运用效果(1)靖边 H

22、YPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%C9%EE%BE%AE%D1%F4%BC%AB o 查看更多 t _blank 深井阳极已于2003年9月投运，2004年8月 HYPERLINK dyak/web/so/?word=%3Ca o 查看更多 t _blank 阴极维护 HYPERLINK dyak/web/so/?wo

23、rd=%D2%F5%BC%AB%B1%A3%BB%A4 o 查看更多 t _blank 阴极维护站运转参数为：输出电流1.49A，输出电位5.1V，控制电位-1.299V。(2)接地电阻：1.5，在地表为高土壤电阻率，深部有导电性好土壤区域，能到达如此效果，阐明阳极体构造合理，既降低了阳极接地电阻，又减少了辅助阳极的占地范围，此种阳极构造特别适宜于沙化地的接地体设计。经过引见阴极维护技术在3个工程中的实践运用，分析了这一工艺在埋地钢质管道防腐中的重要作用，并且对阴极维护的经济性进展了评价。 关键词： 埋地钢质管道 外加电流阴极维护 牺牲阳极维护 中图分类号：TU992.05 文献标识码：C 文

24、章编号：1000-4602(2001)05-0059-03 阴极维护在金属防腐工艺中，是电化学维护方法的一种。它经过对被维护金属体施加电流，从而使其电极电位负移，使金属减弱由原子态自发变为离子态的趋势，因此从根本上抑制了腐蚀的发生。由于这个过程必需在电解质中进展，因此埋地钢管非常适宜采取阴极维护。假设阴极维护与管道本身的防腐层相互补充，从而在平安性和经济性方面到达完美组合，那么是目前公认的最正确防腐方案。1宁波城市供水工程 宁波城市供水工程是从奉化市的肖镇至宁波市江东区梅墟敷设一条1600mm的输水钢管，管线全长38 km，外防腐采用环氧煤沥青二布三油方式。1.1外加电流阴极维护 从肖镇至北渡

25、的17km以及北渡至江东梅墟的前4.2km管道，根本无地下金属构筑物，采用了外加电流阴极维护。 肖镇阴极维护站：设恒电位仪2台(1用1备)，将30支YJBSiCr 50mm1200mm双端接头的含铬高硅铸铁阳极在距管道100m、沿管道垂直方向上一字形程度埋设。 北渡阴极维护站：设恒电位仪3台(2用1备)，向两侧供电。埋设两组阳极(规格、数量同上)，每台仪器对应一组阳极。 汇流点设在进、出绝缘法兰的外侧。 全程设有电位测试桩18个(1个/km)，电流测试桩2个和绝缘法兰测试桩4个。 管道进、出站设绝缘法兰以进展有效的电绝缘(绝缘电阻5 M)。由于绝缘法兰两侧存在一定的电位差，会对另一侧未通电维护

26、的泵站内管道产生阴极干扰、加速腐蚀，因此对站内管道实施了牺牲阳极维护，即两个泵站内各埋设了两组22 kg/支的镁阳极。此外，为了防止维护电流的流失，同时须做好绝缘处置，如架空管桥处的钢管与支墩接触处用橡胶垫片进展绝缘、一切与管道衔接的金属件不允许接地等。 1.2外加电流阴极维护的实施效果 实践测定的维护参数见表1。 结果阐明：阳极地床接地电阻1 ，符合规范要求。各测试桩中电位数据均到达-0.85V的维护规范。汇流点最高控制电位为-1.251V时，阐明管道全线到达了维护电位；仪器输出电流、电压都不大，阐明该段管道防腐层做得好，绝缘法兰绝缘效果好；阳极地床接地电阻小，使得阴极维护的日常维护费用低。

27、 1.3牺牲阳极维护 北渡至江东梅墟段管道除去实施外加电流的4.2km外，其他17km因地下金属构筑物较多，且多次与其他管道平行、交叉，故采用了牺牲阳极维护，这是为了减轻与其他金属构筑物之间的相互关扰。 牺牲阳极选用镁阳极，1km设4组，每组由4支14kg的镁阳极组成，其中3组直接焊在管道上，1组经过测试桩衔接，以便进展电参数丈量，了解阳极运用寿命。 1.4牺牲阳极维护的实施效果 牺牲阳极维护的实施效果见表2。 结果阐明：阳极开路电位符合要求。管道维护电位-0.85V，且比较均匀。按阳极出电流计算阳极寿命20a。 2陕气进津管道工程 陕甘宁气田北京输气管道天津支线工程(简称陕气进津管道工程)是

28、天津市的重点工程，对于改善天津市的能源构造具有艰苦意义。管线西起河北省永清县，东至天津市第一煤气厂，全长64km，选用426mm螺旋缝埋弧焊接钢管。钢管外防腐采用阴极维护与聚乙烯三层构造的结合维护方式。 2.1外加电流阴极维护 从永清至天津西青区子牙河的54km管线主要在农田中敷设，沿线的金属构筑物少，相互关扰较小，采用外加电流的维护方式。为了防止维护电流的流失，在外加电流维护管段的两端加装了高电阻值的绝缘接头(因输气管内壁不做防腐，为防止管内有积水时绝缘接头两端的管段在电解液中导电而失去绝缘作用，故将其埋设在高点处)。在王庆坨设置阴极维护站，沿永清方向维护36km、天津方向维护18km。站内

29、设恒电位仪两台(PS1型)，可以相互切换，并由自动控制台控制，以保证阴极维护系统延续运转。阳极地床位于管道垂直方向250m处，由40支100mm1500mm的高硅铸铁阳极组成，阳极为立式埋设，埋深3m，周围填充150mm厚的焦炭(粒径10mm，含碳量85%)。 2.2外加电流阴极维护的实施效果 外加电流阴极维护的实施效果见表3。 由表3可知：阳极接地电阻1，当恒电位仪大功率形状运转时能大量节约电能。管道沿线各测试桩内测得的极化电位均到达了-0.85V的规范，维护效果良好。有的维护电位小于控制点电位是由于在有套管的地方安装了镁带阳极，而镁阳极的电位为-1.8V左右，所以在相临近的管道上测得的电位较小。两个绝缘接头的里外侧有明显的电位差，阐明其绝缘有效。 2.3牺牲阳极维护 全部管线除外加电流的54km外，余下的10km管道全部采用了牺牲阳极维护，共埋设锌阳极79支，其中22.2kg/支的阳极30支，14.8kg/支的阳极49支。锌阳极以成组方式(45支为一组)埋设于管道旁，距管道垂直间隔 1.5m，阳极周边用填料包围以减少接地电阻及促进腐蚀产物的溶解。汇流点及中间点设测试桩12支，测试桩根本按照1支/km的原那么埋设，并附有1支长寿命参比电极。在管道穿越公路、铁路等处设有套管的部位实施了镁带阳极维护，以使套管内受屏蔽的管道