牺牲阳极技术在钢制煤气管道工程中的应用
1.牺牲阳极技术在钢制煤气管道工程中的应用 篇一
牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属连接在一起, 依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其他金属。优点:A:一次投资费用偏低, 且在运行过程中基本上不需要支付维护费用。B:保护电流的利用率较高, 不会产生过保护。C:对邻近的地下金属设施无干扰影响, 适用于厂区和无电源的长输管道, 以及小规模的分散管道保护。D:具有接地和保护兼顾的作用。E:施工技术简单, 平时不需要特殊专业维护管理。缺点:A:驱动电位低, 保护电流调节范围窄, 保护范围小。B:使用范围受土壤电阻率的限制, 即土壤电阻率大于50Ω时, 一般不宜选用牺牲阳极保护法。C:在存在强烈杂散电流干扰区, 尤其受交流干扰时, 阳极性能有可能发生逆转。D:有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制, 需要定期更换。
强制电流阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源, 借助辅助阳极, 将直流电通向被保护的金属, 进而使被保护金属变成阴极, 实施保护。优点:A:驱动电压高, 能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流输出量, 适用于保护范围较大的场合。B:在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用。C:选用不溶性或微溶性辅助阳极时, 可进行长期的阴极保护。D:每个辅助阳极床的保护范围大, 当管道防腐层质量良好时, 一个阴极保护站的保护范围可达数十公里。E:对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护。缺点:A:一次性投资费用偏高, 而且运行过程中需要支付电费。B:阴极保护系统运行过程中, 需要严格的专业维护管理。C:离不开外部电源, 需常年外供电。D:对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用。
1 工程概况
河南煤化濮阳化工产业园化工管道联网项目, 煤化工与龙宇化工相互传输的工艺管道并行5条管线, 每条管线穿越公路3处, 穿管过路, 约66米, 穿越灌溉渠一处, 长度87米, 穿过热油一处, 另有4处转弯。
为保证管道在厂际之间的安全长寿命运行, 甲方提出对传输管道作牺牲阳极法阴极保护, 考虑到本次五条管道同沟铺设, 保护管道相隔太近, 会造成干扰腐蚀, 若要消除干扰, 全部统一保护, 五根管道必须采用均压线连接, 同时五条管线应同时采用绝缘接头, 使保护管网与进入厂区管网电绝缘, 在管廊或地下管沟中的支撑应采用绝缘措施, 使管道与大地绝缘, 构成被保护管网相互连通, 对大地与其他保护管网形成完全绝缘的独立体, 便于实施阴极保护。
2 工程设计
2.1 管道基本情况:
2.2. 阴极保护参数设计计算:
2.2.1 保护计算:
Ф89管段长度为2780米
Ф139管段长约2780米
Ф168管段长约2780米
Ф219, 长约5560米 (两根)
2.2.2 保护电流密度:
2.2.3 保护电流:
本设计保护寿命为15年, 故所需要的总保护电流为
2.2.4 阳极的数量
本设计保护寿命为15年, 故所需阳极的数量
阳极选择的重量为2 2 K g
所以阳极数量为N=328.5/22=30块
3 设备仪器材料的选用
3.1 为保证线路阴保电流不流入厂区管线及设备上, 在出厂、进厂之前都加绝缘接头, 绝缘接头根据工艺要求如下:
3.2 管道外防腐层质量应无气泡、漏涂、裂纹等缺陷, 埋地后用P C M测试管道绝缘电阻应在10000Ω·m2以上。
3.3 在过路管沟处, 管道的钢支撑上, 加PE管支撑块, 伴随钢管弯曲, 让管道绝缘, 不与支架导通, 保证管道绝缘良好。
3.4 过路套管处应做带状牺牲阳极缠绕, 并与被保护管道一同固定在套管内, 套管与管道应加PE支撑保护架, 防止管道与套管导通。套管口与管道应用沥青麻头进行堵水密封, 保证套管内不进水, 电流不会导通。
3.5 为保证新建管道都均匀的受到保护, 根据需要, 牺牲阳极分三组埋设, 和均压线埋设在同一地点, 并按放测试桩, 每1 k m左右用均压线跨接一处。均压线的位置分别设在两端绝缘法兰的内侧受保护的地方, 另外一处可设在埋地部分的适当位置, 以长度均分为宜。跨接点为双焊点连接, 除锈清洁后应补做防腐层, 达到管基防腐要求。
4 牺牲阳极埋设施工
4.1 阳极排布按简图排布安装, 阳极五支为一个安装组, 每公里分别各埋一组, 阳极距管道0.5~1m, 埋深1.5~1.8m, 且阳极上部距地面最小距离为1m。阳极线电缆埋深1m, 阳极引线电缆从测试桩下方穿入到上方接线盒指定接线桩上 (电位测试桩在管道通电位保护位置的右侧1.5 m处, 按图而设) ;阴极通电电缆从管道通电点 (连接方式为:铜鼻子焊于管道上) 引出, 穿过测试桩的塑料管到接线盒指定的接线柱, 首先测试阳极开路电位和管道自然电位, 然后将两接线柱连接起来, 这时就达到管道被保护接通状态 (切记在保护接通前一定要先完成阳极开路测试及自然电位的测试.测试方法可按SY/T023进行) 。
4.2 在管道通电保护接点的上方覆盖100mm细碎泥土后, 将长效参比电极安装于此位置, 周围用细碎泥土培实埋好, 并用净水浇透, 让参比电极与土壤处于良好的导通状态。参比电极的线缆同样引至测试桩上方的接线盒中, 接于第三个接线桩上, 作为测试保护电位的永久性参比电极。
4.3 对互相平行或相互交叉的管线, 在相距较近的地点处进行均压跨接, 以保证各处管网处于相同保护电位之下, 不会产生电位差腐蚀。
4.4 在所有管道上焊接阴极保护, 跨接线缆焊接的位置, 都必须先清除干净防腐层, 然后焊接, 焊接完成后, 仍需补作防腐绝缘层。检查无漏点后, 才可回填。
4.5 检测试片应在1#测试桩下加设保护和未保护测片各3片, 材质与钢管相同, 但前期要进行清洁处理, 精确测量、登记后, 进行加设埋入, 定期分别取出检测, 以判定保护系统的效果。
4.6 调节测试工作, 要对各处测试桩的保护电位测量数值在-0.85V~-1.10V之内, 即达到保护效果, 若管道某处电位未达到-0.8 5 V或者相邻管线电位差大于100m V时, 就应采取均压线跨接, 仍欠保护时需视具体情况补加牺牲阳极。
5 结语
此次工程管道防腐设计采用牺牲阳极法。主要结合工程的实际情况, 根据当地土壤电阻率不高于50Ω的特点, 后期不需要专人定期维护, 以较小的成本投入, 简单的施工技术, 很好的实现管道防腐的目的。
参考文献
[1]胡士信.阴极保护工程手册[J].化学工业出版社.1999年1月1日