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1、在役埋地钢质燃气管道追加阴极保护系统的设计孤Isslen在役埋地钢质燃气管道追加阴极保护系统的设计重庆大学城市建设与环境工程学院夏阳张玉梅重庆市前沿石油天然气工程勘察设计有限公司阮金华摘要:根据《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》(cJJ95--2003)l~相关要求对某高压管道追加阴极保护系统.分析了强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护的适用条件,论述了深井阳极地床强制电流阴极保护系统设计主要参数的确定,工艺计算及应用实例.关键词:埋地钢质燃气管道阴极保护系统深井阳极地床防腐层和阴极保护结合使用是控制管道腐蚀
2、的有效方法.《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程~(CJJ95--2003)对城镇燃气埋地钢质管道的腐蚀控制进行了严格的规定:"仅有防腐层保护的高压,次高压,公称直径≥150mm的中压在役管道应逐步追加阴极保护系统".西南地区某市的次高压燃气管道于1979年建成,管道规格为D219~8rnlYl,使用特加强级石油沥青防腐层,经过30Y的运行,防腐层老化严重.2008年对管道全线进行外腐蚀检测,防腐层绝缘电阻率为410～7751Q?ITI,平均值为2323Q?IFI,防腐质量属于"差"的级别,防腐层缺陷点较多,平
3、均2.55个/km.为了防止腐蚀的继续发生,消除或减缓管道的安全隐患,保证管道的可靠运行,决定对该次高压燃气管道追加阴极保护.本文对主要参数的确定,工艺计算等方面进行了探讨.1追加阴极保护系统的选择率,管道及周围管网现状,交/直流电干扰情况,有无经济方便的电源,工程造价等.强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护比较见表1.表1两种阴极保护技术优缺点对比保护技术优点缺点输出电流连续可调;强制电流保护范围大;需要外部电源:不受环境电阻率的限制:对临近金属构筑物干扰大;阴极保护维护工作量大;工程越大越经济;有可能出现过保护
4、.保护装置寿命长.不需要外部电源;高电阻环境下不宜使用:对临近金属构筑物无干扰或干保护电流几乎不可调;牺牲阳极扰小;防腐层质量必须好,不然牺牲投产调试后管理丁作量小;阳极消耗较快;阴极保护工程越小越经济;投产后调试工作复杂保护电流分布均匀,利用率高:消耗有色金属(镁合金,锌合一般不会出现过保护.金.根据该次高压燃气管道的实际情况,对强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种方法进行专家论证和技术经济比较后决定:使用以强制电流阴极保护为主,并辅以牺牲阳极阴极保护的方案.强制电流阴极保护系统见图1.1.1阴极保护方法的选
5、择应用于城市燃气管道阴极保护的方法有两种:强制电流阴极保护(包括:深井阳极和浅埋阳极)和牺牲阳极阴极保护.不论是使用何种方法,合理有詈效的阴极保护系统都可以获得良好的保护效果,防止管道腐蚀的进一步发生.选择阴极保护方法时主要考虑的主要因素有:管道防腐层性能,工程规模,所需最小保电流发大小,蚧】))2009年第5期上海煤气整流器外壳条件,土壤电阻图1强制电流阴极保护系统示意1.2阳极地床及辅助阳极的选择强制电流阳极保护按照辅助阳极地床的不同,可分为浅埋阳极地床(0n图l1和深井阳极地床.由于辅助阳极工作性质确定了阳
6、极处于电解状态,这就要求在设计辅助阳极地床时,要考虑两个方面的问题:(1)N极材料的消耗;(2)I~H极气体产物的溢出,防止阳极"气阻"的产生.前者是阳极材料本身的性能,后者则取决于阳极地床的结构.通常辅助阳极应在焦炭回填料地床中工作,可以解决上述两个问题.阳极地床及辅助阳极的对比见表2和表3.表2阳极地床的选择阳极地床类型考虑内容浅埋阳极深井阳极一般适用于长输管道一般适用于城市内管网,长输管适用地区或地质条件不宜安装道,站内密集管网和地表电阻率高深井阳极的地区而地下电阻率低的地区占地面积l00-15Om6-10
7、nl埋深2～5m30～l0Om气阻不容易产生施工不当,容易产生施工比较简单,施工费旖工技术难度大,施工费用较局;技术经济性用低;阳极一般为高硅阳极一'般为高硅铸铁,金属氧化铸铁,价格便宜物,价格较高容易产生屏蔽,部分管道无法得到有效的阴屏蔽问题比较少,局部个别管段可保护有效性能无法得到有效的阴极保护;对临极保护;对临近埋地金属构筑物影响较大近埋地金属构筑物影响较小表3辅助阳极的选择辅助阳极类型适用环境高硅铸铁盐渍土,海滨土,酸性或硫酸根离子含量较高土壤高电阻土壤和覆盖层质量较差,处于复杂管网或地柔性阳极下构筑物的
8、管道钢铁阳极一般土壤,高电阻土壤石墨阳极一般土壤金属氧化物阳极一般土壤对于城市周边的阴极保护站,只要地质条件允许,建议采用深井阳极地床,以减少阴极保护电流对临近埋地金属构筑物的影响,并减少征地范围,避免地床在运行中遭到破坏.综合考虑各种因素的影响,最终决定在管道沿线设置三处强制电流深井阳极地床阴极保护站,辅助阳极材料选用钛基氧化物阳极(金属氧化物阳极).2主要设计参数的确
