区域阴极保护课件

沿管线分散布置，相距数十甚至上 百千米
多采用浅埋阳极床，相对简单，安 装位置选择余地较大
在站场内，相对集中
一般采用多组阳极，安装位置在一定 程度上受到限制，要达到理想的阳极 床设计非常困难
较少且容易控制
较多且难以控制
短路套管、剥离涂层等导致管 道保护屏蔽
运行调试简单容易，一般不需后期 整改
金属结构密集排布导致区域内屏蔽
• 保护系统各保护对象之间应设电流调控设施 • 在杂散电流干扰区，设计应考虑减缓措施
阴极保护系统的设计—安全要求
• 出于人身安全，阴极保护电源的开路电压不宜 超过50V d.c.（超过时采取适当的安全措施）；
• 下列情况下，应考虑出现意外的可能性：
– 邻近高压线导致感应电压和地电位升高； – 因电力系统故障产生电涌影响，包括击穿绝缘接头； – 雷击影响； – 运载易燃或可形成爆炸性
区域性阴极保护技术
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
保护对象 保护回路
接地系统
安全要求
保护电流 需求
阴极保护站
设
置
阳极地床 设计
对外部结构
干
扰Biblioteka Baidu
屏蔽影响
运行调试及 后期整改
管道干线阴极保护 多为单一管线
区域性阴极保护 管网、储罐底板等
简单
非常复杂
管道本身
必要时，对于大型结构如罐区，沿整个结 构测试，获得整个结构的极化电位值
阴极保护系统的设计
保护方式
强制电流阴极保护—主要保护方式
－有可靠的电源； －能对周围金属构筑物及外部干
线造成干扰腐蚀； －合理的选择辅助阳极地床的位
置及埋设方式； －符合防爆安全规定； －在地质条件允许情况下，应优
先考虑采用深阳极地床； －采用多组阳极地床时，控制点
管道通常在野外埋地，安全要 求相对较低
保护电流主要消耗于涂层针孔或破 损处，一般只需较小电流（几安培） 即可达到充分保护
除管道、罐底板及混凝土基础 外，还有避雷防静电接地系统
易燃易爆场所，属一级防火区， 安全要求高
大部分电流通过设备底座、接地系统漏失， 只有小部分电流消耗在管网、罐底板上，通 常保护电流需求较大，几十乃至数百个安培
• 实际上，环境特征以及结构电流密度的不确定性可能 会限制该方法的应用，除非有以往类似结构的经验
阴极保护系统的设计—根据现场 试验确定保护电流需求
对已建结构施加临时阴极保护：测量通电点和 结构上一定距离上的至少另外一点，根据结构 的电位变化和所施加的电流，可以计算结构对 地电阻并确定施加电流沿结构的分布和永久阴 极保护装置的电流需求
阴极保护系统的设计—根据设计 参数预测保护电流需求
• 影响阴极保护电流需求的参数
– 结构表面氧的可获得性； – 涂层的氧及水渗透率； – 结构金属表面的有效裸露面积
• 有些情况下，依据经验综合考虑上述参数估计一个电 流密度（以mA/m2表示），该估计数字应包括考虑涂 层劣化的裕量；
• 估计电流密度乘以结构的总埋地面积即得出近似的电 流总需求；
–储罐底板中心外保护电位应为-850mV或更负，周边保 护电位在消除IR降后，应相同或略负于锌合金的电位
设计前期工作
由于密集金属结构区的复杂性，特别 是已建站厂往往经过多次改造，因此设 计之前的资料调研和现场勘测必不可少。 详细了解保护区内金属结构的布局、功 能、接地面积、绝缘状况及环境的腐蚀 性等。要考虑采用深井阳极或深埋阳极 的可能性，必须掌握地下的地质结构、 水文资料及不同深度地层的土壤电阻率 等，必要时可钻试验孔实际勘测
阴极保护设计应收集的资料
a) 保护区域平面布置图； b) 保护对象种类、数量、建造日期、腐蚀历史／现状、
整改大修历史及相关图纸、资料； c) 保护对象电连续性、与外围结构的电隔离； d) 拟保护埋地管道的防腐类型／级别、技术现状； e) 拟保护储罐容量、储存介质／工作温度、进出罐频
次、罐底沉积水高度； f) 拟保护储罐避雷防静电接地型式、材质及数量； g) 保护区内机、泵、炉等设备接地型式、材质及数量； h) 保护区外围金属结构的类型、数量；
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
阴极保护系统的设计—一般原则
• 在系统要求的寿命期内提供完全保护：
– 达到保护准则要求的保护水平 – 符合有关法规要求 – 不会对外部结构产生有害的阴、阳极干扰 – 不会产生对结构及其涂层有害的过负电位 – 有适当的监测系统评价达到的保护水平 – 在通讯或信息技术电路中不会引起过多电噪声
空气／气体混合物的结构 上产生电火花；
• 土壤电位梯度5V/m（水中3V/m）
超出时应设置警示装置并防止进入
阴极保护准则
采用下述准则之一作为保护水平的判据：
a) 外加电流阴极保护时，测得的构筑物对地极化 电位为-850mV或更负〈相对Cu／CuS04电极，以下 同〉，测试中应注意排除土壤中正、负电场以及IR降 的影响；
保护回路复杂，需经过反复调试，后 期调整必不可少
辅助阳极地床
阴极保护 电源
站外管道干线 站 场 绝缘接头 设 施
站 场 设 施
图1 长输管道干线阴极保护
阳极 管网
阳极
阳极
图2 站场区域阴极保护
储罐
对于在相对狭窄区域内有众多金属 结构如管网、储罐、设备底座以及接地 系统等的结构密集区实施阴极保护，以 尽可能小的保护电流使区域内的结构获 得充分而尽可能均匀的保护、并且排除 或有效控制干扰、减缓屏蔽是关键，特 别是对于已建结构区
阴极保护设计应收集的资料
I) 现有邻近阴极保护系统的布局及其运行参数； j) 可能存在的其它电干扰源； k) 危险区边界； l) 地层结构、不同深度的土壤类型及电阻率； m) 保护区地下水位、冰冻线深度、基岩深度； n) 保护区内管道／地、储罐／地自然电位； o) 可供选择的供电电源; p) 保护电流需求、杂散电流干扰及其它相关测试数据
b) 对于透气性差的粘土中的钢构筑物的保护电位 为-950mV或更负；
c) 对于高电阻率（>500Ω•m）的砂石质环境中的 钢构筑物保护电位为-750mV或更负。
–最负保护电位应根据防腐层状态及环境确定，以不损 坏防腐层粘结力及不造成邻近非保护体的干扰为原则， 消除IR降后的最负保护电位通常不宜比-1.25V更负；