牺牲阳极保护设计方案

牺牲阳极保护设计方案

1、概述

2、设计依据

1）标准规范

城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程

CJJ95-2003

埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范

SY/T0019-1997

钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范

SY0007-1999

埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范

SY/T0019-1999

埋地钢质管道阴极保护参数试验方法

SY/T0023-1997

铝－锌－铟系牺牲阳极

GB4948.4949-2002

阴极保护操作规程—陆上及海上

BS 7361

阴极保护工程手册

2）设计指标及设计参数

1保护对象：高压燃气管道

直径：457mm

壁厚：10.3mm

管道材质：L390钢管

2电流密度：0.2mA/m2；

3保护电位：-0.85～-1.40V（相对饱和铜/硫酸铜参比电极）4保护年限：16年

3、方案设计

1）设计参数

管道涂层： 3PE

保护面积： S=12419.75m2

保护电流密度：i=0.2mA/m2

本方案采用镁合金牺牲阳极（Mg-Al-Zn-Mn,14Kg/支）对管道外护钢管实施牺牲阳极阴极保护。2）设计计算

1保护电流：

I1＝i×S1＝0.0002×13661.7＝2.73（A）

阳极数量： N＝

式中If：阳极发生电流，单位为 A，

总保护电流为2.73A，

②阳极数量：

N＝

式中IMg：镁阳极发生电流，单位为 A，

单支镁阳极发生电流计算：

IMg＝150000fy/ρ＝0.063A

式中f取、y为系数，ρ为土壤电阻率。

代入数据得出，N＝≈44支。

考虑道施工时的不可预见因素，牺牲阳极数量增加10％的裕留量：

阳极数量N实＝44×110％≈49支

③特殊管段的保护

管道全程定向钻穿越一次，长328米，此处保护方法，采用在穿越两头加埋4组阳极体进行阴极保护；全程套管全长767米，设计采用Φ9×19的镁带进行缠绕保护，镁带长度按与套管长度1：3的长度进行缠绕保护施工。

④阳极总数：阳极体57支；镁带2301米。

阳极使用年限：

Y＝

式中：W：阳极重量（14kg/支），

Q：阳极实际发生电容量（2550A.h/kg）

Im：阳极平均发生电流，Im＝0.8If，

：阳极利用系数，取0.85；

代入数据得出：Y＝16.2年，因此，保护年限为16年。

3）牺牲阳极选型设计

根据GB4948～4949－2002《Mg-Al-Zn-Mn系合金牺牲阳极及化学分析方法》及国内外技术文献，牺牲阳极阴极保护选型为：

Mg-Al-Zn-Mn系合金牺牲阳极，其主要电化学性能及化学成分如表1、表2所示：

表：Mg-Al-Zn-Mn牺牲阳极电化学性能

表： Mg-Al-Zn-Mn系合金牺牲阳极化学成分

3、

牺牲阳极布置设计：

阳极安装沿管道均匀分布，管道沿线间距300米布设镁牺牲阳极体一组（不含套管及定向钻穿越长度）。套管内镁带按1：3的比例缠绕后，在两头选取两个焊接点，将其与管道进行焊接。

附：镁阳极安装示意图。

4、施工设计

施工按下列相关标准执行：

镁合金牺牲阳极应用技术标准

SYJ19-86

埋地钢质管道阴极保护参数测试方法

Sy/T00236-97

埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法

SYJ29-87

埋地钢质管道干线电化学保护技术管理规程

SY/T5919-94

长输管道阴极保护工程施工及验收规范

SYJ4006-90

5、阳极安装时具体要求及操作步骤：

1、

装有填包料的阳极体必须在清水中浸泡24小时，以免阳极不能充分导电。

2、在管道顶上开挖2m×3m大小大的阳极埋设坑。

3、在土壤中使用时，应尽量埋设在土壤潮湿处。

4、装有填包料的阳极体与管道距离以在1.5-2m处为宜，最少不宜小于0.3m。

5、清除管道需要焊接处的污垢。

6、在管道需要焊接处破5cm×5cm的焊口以供焊接。

7、将焊口打磨处理至有金属光泽后，直接将电缆焊接在管道上方，用铝热焊或电焊进行焊接。

8、根据管道原有防腐层的不同采用不同的防腐处理。

10、先用细土将牺牲阳极体与管道填实。

11、恢复开挖处。

6、效果检测

1）检测依据：SY/T0023－97 《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》

2）保护电位的测量在阴极保护运行后三个月内测量，测量数据应达到设计要求。3）测量仪器：高阻抗数字万用表、饱和硫酸铜参比电极、测试延长线。