设计参数的选择及阳极用量的计算

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1、设计参数的选择及阳极用量的计算1、牺牲阳极法（1）最小保护电位负于-0.85V（相对于Cu/饱和CuSO4参比电极）（2）最小保护电流密度最小保护电流密度的大小取决于被保护金属的种类、表面状况、腐蚀介质的性质、组成、浓度、温度和金属表面绝缘层质量等。涂层种类不同所保护电流密度值不同，钢管外覆盖层的绝缘电阻越高，所需的保护电流密度值越小。见表1防腐层种类及所需保护电流密度表1防腐层种类保护电流密度mA/m2塑料（聚乙烯层）0.001-0.01石油沥青玻璃布7mm0.01-0.05石油沥青玻璃布4mm0.5-3.5旧沥青层0.5-1.5旧油漆1-30裸管5-50附：状态裸露无涂层旧

2、涂层涂层质量一般优良涂层优秀涂层保护电流密度（mA/m2）30-503-100.1-30.01-0.10.001（3）阳极的接地电阻R=（ρ/2πL）×1n（2L/D）式中：ρ——土壤电阻率欧姆·米L——阳极长度米D——填料柱直径米（4）牺牲阳极的发生电流①Ia=式中：△E——牺牲阳极的驱动电位伏（锌阳极取0.2，镁阳极取0.65-0.66）②Ia（mg）=1200fY/ρ（美国Harco防腐公司推荐的经验公式）式中：Ia（mg）——镁阳极的输出电流毫安ρ——土壤电阻率欧姆·厘米f——系数查表2Y——修正系数查表3阳极重量（kg）系数1.40.532.30.604.10.717

3、.71.0091.0014.51.06231.09f系数表2（注：表为老标准，现按表内相近重量为准。）Y修正系数表3（5）保护面积S=π×D×L式中：π——3.14S——总保护面积m2D——管径mL——管道长度m管地电位（V）镁阳极修正系数-0.71.17-0.81.07-0.851.00-0.900.93-1.000.79-1.100.64-1.200.50（6）保护总电流IA=S×Im式中：IA——所需总保护电流毫安S——总保护面积m2Im——最小保护电流毫安（7）所需阳极数量N=K×IA/Ia式中：N——阳极数量支K——备用系数，一般取2-3IA——所需总保护电流毫安Ia

4、——单支阳极的输出电流毫安（8）阳极寿命T=0.85W/ωIa式中：T——阳极寿命年W——阳极净质量公斤ω——阳极消耗率Ia——阳极平均输出电流2、外加电流法阴极保护（以DN159mm×8，40km管道为例）。（1）保护长度的计算已知条件：ADN159mm×8B被保护管道的长度（两端设绝缘法兰）40000米C绝缘层电阻Rr=10000Ω·m2D最大保护电位Emax取-1.25伏（相对Cu/饱和CuSO4电极）E最小保护电位Emin取-0.85伏（相对Cu/饱和CuSO4电极）F管道自然电位En取-0.55伏G钢管电组率ρt取0.135Ω·mm2/m（20#低碳钢）则保护半径L1

5、=（1/a）1n2（E'max/E'min）式中：a——衰减系数=RO——单位长度钢管的纵向电阻欧姆RO（单位长度钢管的纵向电阻，欧姆）=ρt/[π（D'-δ）δ]=0.135/[3.14（159-8）×8]=3.56×10-5r（单位长度钢管绝缘层电阻欧姆）=Rr/πD=10000/3.14×0.159=2.0×104-510104∴a==4.22×10-5E'max=-1.25-（-0.55）=-0.70伏E'min=-0.85-（-0.55）=-0.30伏因此L1=×1n2=36.5公里保护长度L=L1×2=73公里说明：本管道全长40公里，而理论计算保护长度为73公里，

6、整个管道处在保护范围内，在技术上是可行的。（2）保护电流计算IO=（a/RO）×E'minsh（aL）=（4.22×10-5/3.56×10-5）×0.3sh（4.22×10-5×3.56×103）=0.356×sh1.54=0.356×2.23=0.794（A）2IO=2πD·JS·L式中：IO——单侧方向保护电流（A）L——单侧保护长度（m）JS——保护电流密度（A/m2）∴总保护电流I=0.794×2=1.588（安）（3）输出电压计算（直流电源额定输出电压）V=I（Ra+RL+Rc）+Vr式中：I——系统保护电流，1.588A（可取1.1I总）RL——导线电阻，（ρ·L

7、/S）0.48欧姆Ra——阳极组接地电阻Rc——/[2th（aL）]0.61欧姆（管道/土壤界面过渡电阻Ω）Vr——阳极地床反电动势（焦炭填料可取2伏）L——被保护管道长度m∴V=1.588×（0.48+2.5+0.61）+2=5.7（伏）（4）电源功率计算P=I·V/η=1.588×5.7/0.7=12.93W（瓦）式中：η——电源设备效率，一般取0.7（5）辅助阳极的计算（6）采用硅铸铁阳极的用量计算G=T·g·I/K式中：G——阳极总质量kgT——阳极的设计寿命ag——阳极的消耗率kg