某牺牲阳极阴极保护系统设计方案(埋地管道牺牲阳极设计计算算例)

某牺牲阳极阴极保护系统设计方案

一、设计依据

◇《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21148－2008

◇《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006－90

◇《埋地钢质检查片腐蚀速率测试》SY/T0029－98

◇《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》CJJ95-2003

三、设计参数

1、牺牲阳极计使用寿命＞20年；

2、最小保护电位-0.95V(CSE)；

3、最大保护电位-1.20V(CSE)；

4、土壤平均电阻率取50Ω·m。

四、设计方案

1、阳极型号的选择：选用Mg-Al-Zn-Mn型镁合金阳极，8kg/支。

2、阳极具体设计：

2.1最小保护电流密度取0.1mA/m2。

2.2总体保护电流密度的确定（已知管径为325mm，管长为3200米）：

IA=S×j=0.325×3.14×3200×0.1=326.56 mA

其中：IA—管道所需总保护电流，mA

S—管道总面积，m²

j—管道所需最小保护电流密度，mA

2.3阳极具体计算

(1)单支阳极接地电阻计算

R=

ρ

2πL

{ln

2L

D

[1+（

L

4t

/Ln2

L

D

）+

ρ

a

ρ

ln

D

d

} (1)

其中：

R—阳极接地电阻（Ω）

ρ—土壤电阻率，（Ω•m）

ρa—填包料的电阻率，（Ω•m）

L—阳极长度，（m）

d—阳极等效直径（d=C/π，C为边长，m） D—填料层直径，（m）

t—阳极中心至地面的距离，（m）

计算得R=22.04Ω

(2)组合阳极接地电阻计算：

R

组=K·

R

N

(2)

其中 R

组

-----阳极组接地电阻，Ω；

K-----阳极的调整系数，（间距1米） N-----阳极支数，2支。

计算得R

组

=13.22Ω。

2.4成组阳极的发生电流量

I f组=

ΔE

R

组

(3)

式中 I

f组

-----组合阳极发生电流量，（mA）

ΔE-----镁合金阳极的驱动电位（mV）；

R

组

-----成组阳极的接地电阻，Ω；

计算得I

f组

=49.16mA。

2.5阳极数量

N=F·I p

I

F

=13.3组（实际取14组） (4)

式中：N—阳极数量，支

I P—所需保护电流

I

F

—组合阳极输出电流 F—备用系数取2

2.6阳极寿命核算

T=0.85

W

ωI

(5)

其中： T—阳极工作寿命，a

W—阳极净质量，7.7Kg

ω—阳极消耗率，7.92Kg/A·a

I--阳极平均输出电流，A

计算得T≈33.6年。满足设计要求。