区域性阴极保护技术规范
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——Q/SY GD 0013.1-2001
Ⅱ
Q/SY GD 0013.1－2009
区域性阴极保护技术规范
第1部分：设计
1 范围
本部分规定了区域性阴极保护设计的技术要求。 本部分适用于石油、天然气生产企业场、站、库内的区域性阴极保护,其它埋地金属结构的 区域性阴极保护可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过Q/SY GD0013的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引 用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励 根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本部分。
GB 15599 石油与石油设施雷电安全规范 GB/T 21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 SY/T 0086 阴极保护管道的电绝缘标准 SY/T 0088 钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准
3 一般规定
3.1 新建工程埋地钢质管道及储罐阴极保护应与主体工程同时设计、同时施工。投运时间一般不 应超过埋地后6个月。对于已投产的工程，宜增设区域性阴极保护系统。 3.2 新建储罐底板下中心位置应埋设长效参比电极，已建罐底板下中心位置宜埋设长效参比电极。 3.3 设计中应考虑相关的规定和要求，包括管理规定、安全及环境保护要求、现场管理及测试要 求；环境及被保护系统对电源设备、阳极材料等的要求，确保系统寿命。 3.4 设计应给保护区内被保护结构提供足够的保护电流并能够随时间变化进行调节，确保满足 保护准则要求。 3.5 被保护构筑物应保证导电的连续性，对于非焊接连接的钢管接头以及共同保护的非电性连接 管线之间应采用焊接电缆跨接。在保护系统与非保护系统之间宜安装绝缘法兰或绝缘接头。 3.6 实施区域性阴极保护应具备的电绝缘条件：
工作电流不宜过大，在地面形成的跨步电压应≤５Ｖ／m。 6.1.2 钢质储罐的底板外保护一般采用强制电流，必要时也可采用牺牲阳极方式，对于大型储罐 （≥5000m3）以及土壤电阻率太低（≤5Ω•m）的地区不推荐采用牺牲阳极保护方式。 6.1.3 钢质储罐的内保护一般采用牺牲阳极，要求有良好的防腐涂层配合保护。 6.2 钢质储罐的防雷防静电接地 6.2.1 钢质储罐的防雷防静电接地应符合安全生产的规定和阴极保护的要求。 6.2.2 钢质储罐的防雷防静电接地电极宜采用锌合金材料,可选用常规棒状锌合金阳极或专门的 锌合金接地极。 6.2.3 钢质储罐的保护电位在消除IR降影响后应相当于或略负于锌合金的电位。可采用控制电流 的措施进行调整。 6.2.4 每组锌合金接地极的汇接电缆与储罐接地引下线可用铜鼻以螺拴方式连接，电缆与铜鼻宜 用压线钳压接。 6.2.5 锌合金接地极的埋设要符合GB 15599的防雷防静电接地规定要求。对已建储罐一般应按原 防雷防静电接地电极的位置埋设。 6.2.6 钢质储罐采用牺牲阳极方式时，牺牲阳极可兼做接地极，其用量要服从防雷防静电接地要 求，应使每组接地极的接地电阻小于4Ω。 6.3 管道及储罐底板外阴极保护电流计算 6.3.1 管道保护电流计算
a) 有可靠的电源；
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Q/SY GD 0013.1－2009
b) 不能对周围金属构筑物及外部干线造成干扰腐蚀； c) 合理的选择辅助阳极地床的位置及埋设方式； d) 符合防爆安全规定； e) 在地质条件允许情况下，应优先考虑采用深阳极地床； f) 采用多组阳极地床时，控制点的选择应有利于各组阳极的均衡排流，单组辅助阳极地床的
4.3 当4.1、4.2准则难以达到时，可采用阴极极化或去极化电位差大于100 mV的判据。
注：在高温条件下、SRB的土壤中、存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100 mV极化准则。
5 设计前的资料收集
5.1 设计应收集的基础资料包括： a) 保护区域平面布置图； b) 保护对象的种类、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) 保护对象之间的电连续性、保护对象与外围金属结构的电绝缘； d) 拟保护埋地管道的防腐类型／级别、技术现状； e) 拟保护储罐的容量、储存介质／工作温度、储存介质进出罐频次、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； 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) 保护区地层结构、不同地层深度的土壤类型及土壤电阻率； 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。
a) 阴极保护的金属结构应与电解质〈土壤〉保持一定程度的电绝缘。埋地钢质管道应有良好 的绝缘防腐层，但对地上储罐底板外壁不做要求；
b) 在限定保护范围边界处应设置绝缘接头或绝缘法兰，绝缘接头或绝缘法兰的设计应符合 SY/T 0086要求；对于已建设施实施区域阴极保护，加装绝缘接头或绝缘法兰确实有困难的，
4.2 储罐罐底外壁阴极保护准则可采用以下一项或多项作为判据。
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Q/SY GD 0013.1－2009Байду номын сангаас
a）在施加阴极保护的情况下，测得罐/地电位为-850mV ～-1200mV（CSE，下同）
注：在正确解释罐/地电位测量时，必须考虑测量方法中所含的IR降误差。
b）罐/地极化电位为-850mV ～-1200mV。（一种常见的极化电位测量方法是采用“瞬时断电” 技术
5.2 设计时，应保存所搜集的基础资料并记录如下内容，设计完成后一并提交给业主： a) 绝缘装置、测试装置的设计及位置； b) 土壤电阻率、结构/地电位、电流需求等的测试结果、测试地点和方法； c) 为进行阴极保护设计而进行的其它测试详情； d) 测试日期、测试人姓名。
6 设计与计算
6.1 保护方式选择 6.1.1 强制电流方案是阴极保护的主要方式，对于强制电流方式设计时应注意以下问题：
目次
Q/SY GD 0013.1－2009
前言 .............................................................................Ⅱ 1 范围 ............................................................................1 2 规范性引用文件 ..................................................................1 3 一般规定 ........................................................................1 4 保护准则 ........................................................................2 5 设计前的资料收集 ................................................................3 6 设计与计算 ......................................................................3 7 辅助阳极的设计 ..................................................................6 8 电源设备 ........................................................................7 9 牺牲阳极设计 ....................................................................8 10 检测系统 .......................................................................8 11 设计调整 .......................................................................9
Ip＝Sp×Jp＝π×Dp×L ×Jp …………………………………………(1) 式中: Ip－－区域内管道保护电流，A ； Sp——被保护管道的表面积，m2； Jp——保护电流密度，A／m2； Dp——外径，m ； L ——长度，m 。 式（1）中保护电流密度的选取：对于新建管道根据防腐层绝缘特性参数选取；旧管道以实测 值为依据,没有实测数据时，可按1mA/m2~10mA/m2选取。 6.3.2 储罐底板外保护电流计算
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Q/SY GD 0013.1－2009
不做强制性要求，但设计时要充分考虑因此造成的电流漏失并适当增加系统容量； c）对于含电解质的管道，应在法兰两侧一定距离增加内涂层保护； d) 设计中应考虑非保护构筑物或改扩建工程纳入保护系统的可能性； e）架空的金属支撑墩（架）应有电绝缘。 3.7 设计应对保护系统的阳极地床、绝缘件、电缆、测试桩等设施进行合理布置与定位。阳极床、 埋地电缆在地面上应设有标志。 3.8 保护系统中各保护对象之间应设电流调控设施。 3.9 设计应考虑： a） 区域阴极保护系统不会对外部金属结构造成干扰； b） 白蚁等环境因素对电缆的破坏； c） 碱性条件对铅、铝以及锌等材料的侵蚀； d） 异种金属和合金与钢结构可能导致的电偶腐蚀。 3.10 对新建工程，埋地钢结构之间的距离宜不小于300mm，以减少屏蔽和干扰。 3.11 站内管道穿越不宜采用金属套管。 3.12 在有多种地下金属设施的区域，阴极保护系统应以最小保护电流保护埋地金属设施免遭腐 蚀，保护电流最小化的方法包括： a）在保护对象上采用最高标准的涂层； b）采用分布式阳极； c）强制电流阳极尽可能地远离外部结构； d）采用深井阳极； e）采用大量分布式小输出保护系统，而不采用少量大输出保护系统； f）严格控制电流输出和保护对象的电位； g）将阳极地床放置在低电阻率的土壤中。
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前言
Q/SY GD0013《区域性阴极保护技术规范》分为3个部分： 第1部分：区域性阴极保护设计 第2部分：区域性阴极保护施工及验收 第3部分：区域性阴极保护运行管理 本部分为Q/SY GD0013的第1部分。 本部分修订了Q/SY GD0013.1-2001，修订过程中广泛征求了相关单位的意见，参阅了区域性阴 极保护技术规范Q/SY29.1～29.3-2002、AS 2832.2:2004《金属的阴极保护——第2部分：密集埋 地结构》，并总结管道公司实践经验和技术发展编写完成。 本部分在编制过程中替换了已废止的规范性引用文件及其在本部分中的相关内容，主要增加了 以下内容： 1）补充了设计的一般要求。 2）更新了保护准则。 3）增加了实现干扰电流最小化的方法。 4）增加了干扰控制指标。 本部分由中国石油管道公司标准化技术委员会提出并归口。 本部分起草单位：中国石油管道公司管道科技研究中心、管道公司管道处。 本部分主要起草人：刘玲莉、陈洪源、赵君、张永盛、王富才、刘志刚、张俊义。 本部分所代替标准历次版本的发布情况：
4 保护准则
4.1 管道阴极保护准则可采用以下一项或多项作为判据。 a）管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位，下同）应为-850mV（CSE）～-1200mV（CSE）； b）对于高强度钢（最小屈服强度大于550MPa）和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢、双相不锈钢 等，极限保护电位要根据实际析氢电位来确定；不锈钢和其它耐蚀合金钢的最小保护电位 宜比-850 mV（CSE）更正。 c）在含有厌氧菌、SRB（指硫酸盐还原菌）及其它有害菌的土壤环境下，管道阴极保护电位 应为-950 mV（CSE）或更负； d）在土壤电阻率为100Ω•m ～1000Ω•m环境中的管道，阴极保护电位宜负于 -750mV（CSE）； 在土壤电阻率大于1000Ω•m的环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650mV（CSE）。
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区域性阴极保护技术规范
第1部分：设计
1 范围
本部分规定了区域性阴极保护设计的技术要求。 本部分适用于石油、天然气生产企业场、站、库内的区域性阴极保护,其它埋地金属结构的 区域性阴极保护可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过Q/SY GD0013的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引 用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励 根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本部分。
GB 15599 石油与石油设施雷电安全规范 GB/T 21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 SY/T 0086 阴极保护管道的电绝缘标准 SY/T 0088 钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准
3 一般规定
3.1 新建工程埋地钢质管道及储罐阴极保护应与主体工程同时设计、同时施工。投运时间一般不 应超过埋地后6个月。对于已投产的工程，宜增设区域性阴极保护系统。 3.2 新建储罐底板下中心位置应埋设长效参比电极，已建罐底板下中心位置宜埋设长效参比电极。 3.3 设计中应考虑相关的规定和要求，包括管理规定、安全及环境保护要求、现场管理及测试要 求；环境及被保护系统对电源设备、阳极材料等的要求，确保系统寿命。 3.4 设计应给保护区内被保护结构提供足够的保护电流并能够随时间变化进行调节，确保满足 保护准则要求。 3.5 被保护构筑物应保证导电的连续性，对于非焊接连接的钢管接头以及共同保护的非电性连接 管线之间应采用焊接电缆跨接。在保护系统与非保护系统之间宜安装绝缘法兰或绝缘接头。 3.6 实施区域性阴极保护应具备的电绝缘条件：
工作电流不宜过大，在地面形成的跨步电压应≤５Ｖ／m。 6.1.2 钢质储罐的底板外保护一般采用强制电流，必要时也可采用牺牲阳极方式，对于大型储罐 （≥5000m3）以及土壤电阻率太低（≤5Ω•m）的地区不推荐采用牺牲阳极保护方式。 6.1.3 钢质储罐的内保护一般采用牺牲阳极，要求有良好的防腐涂层配合保护。 6.2 钢质储罐的防雷防静电接地 6.2.1 钢质储罐的防雷防静电接地应符合安全生产的规定和阴极保护的要求。 6.2.2 钢质储罐的防雷防静电接地电极宜采用锌合金材料,可选用常规棒状锌合金阳极或专门的 锌合金接地极。 6.2.3 钢质储罐的保护电位在消除IR降影响后应相当于或略负于锌合金的电位。可采用控制电流 的措施进行调整。 6.2.4 每组锌合金接地极的汇接电缆与储罐接地引下线可用铜鼻以螺拴方式连接，电缆与铜鼻宜 用压线钳压接。 6.2.5 锌合金接地极的埋设要符合GB 15599的防雷防静电接地规定要求。对已建储罐一般应按原 防雷防静电接地电极的位置埋设。 6.2.6 钢质储罐采用牺牲阳极方式时，牺牲阳极可兼做接地极，其用量要服从防雷防静电接地要 求，应使每组接地极的接地电阻小于4Ω。 6.3 管道及储罐底板外阴极保护电流计算 6.3.1 管道保护电流计算
a) 有可靠的电源；
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b) 不能对周围金属构筑物及外部干线造成干扰腐蚀； c) 合理的选择辅助阳极地床的位置及埋设方式； d) 符合防爆安全规定； e) 在地质条件允许情况下，应优先考虑采用深阳极地床； f) 采用多组阳极地床时，控制点的选择应有利于各组阳极的均衡排流，单组辅助阳极地床的
4.3 当4.1、4.2准则难以达到时，可采用阴极极化或去极化电位差大于100 mV的判据。
注：在高温条件下、SRB的土壤中、存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100 mV极化准则。
5 设计前的资料收集
5.1 设计应收集的基础资料包括： a) 保护区域平面布置图； b) 保护对象的种类、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) 保护对象之间的电连续性、保护对象与外围金属结构的电绝缘； d) 拟保护埋地管道的防腐类型／级别、技术现状； e) 拟保护储罐的容量、储存介质／工作温度、储存介质进出罐频次、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； 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) 保护区地层结构、不同地层深度的土壤类型及土壤电阻率； 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。
a) 阴极保护的金属结构应与电解质〈土壤〉保持一定程度的电绝缘。埋地钢质管道应有良好 的绝缘防腐层，但对地上储罐底板外壁不做要求；
b) 在限定保护范围边界处应设置绝缘接头或绝缘法兰，绝缘接头或绝缘法兰的设计应符合 SY/T 0086要求；对于已建设施实施区域阴极保护，加装绝缘接头或绝缘法兰确实有困难的，
4.2 储罐罐底外壁阴极保护准则可采用以下一项或多项作为判据。
2
Q/SY GD 0013.1－2009Байду номын сангаас
a）在施加阴极保护的情况下，测得罐/地电位为-850mV ～-1200mV（CSE，下同）
注：在正确解释罐/地电位测量时，必须考虑测量方法中所含的IR降误差。
b）罐/地极化电位为-850mV ～-1200mV。（一种常见的极化电位测量方法是采用“瞬时断电” 技术
5.2 设计时，应保存所搜集的基础资料并记录如下内容，设计完成后一并提交给业主： a) 绝缘装置、测试装置的设计及位置； b) 土壤电阻率、结构/地电位、电流需求等的测试结果、测试地点和方法； c) 为进行阴极保护设计而进行的其它测试详情； d) 测试日期、测试人姓名。
6 设计与计算
6.1 保护方式选择 6.1.1 强制电流方案是阴极保护的主要方式，对于强制电流方式设计时应注意以下问题：
目次
Q/SY GD 0013.1－2009
前言 .............................................................................Ⅱ 1 范围 ............................................................................1 2 规范性引用文件 ..................................................................1 3 一般规定 ........................................................................1 4 保护准则 ........................................................................2 5 设计前的资料收集 ................................................................3 6 设计与计算 ......................................................................3 7 辅助阳极的设计 ..................................................................6 8 电源设备 ........................................................................7 9 牺牲阳极设计 ....................................................................8 10 检测系统 .......................................................................8 11 设计调整 .......................................................................9
Ip＝Sp×Jp＝π×Dp×L ×Jp …………………………………………(1) 式中: Ip－－区域内管道保护电流，A ； Sp——被保护管道的表面积，m2； Jp——保护电流密度，A／m2； Dp——外径，m ； L ——长度，m 。 式（1）中保护电流密度的选取：对于新建管道根据防腐层绝缘特性参数选取；旧管道以实测 值为依据,没有实测数据时，可按1mA/m2~10mA/m2选取。 6.3.2 储罐底板外保护电流计算
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Q/SY GD 0013.1－2009
不做强制性要求，但设计时要充分考虑因此造成的电流漏失并适当增加系统容量； c）对于含电解质的管道，应在法兰两侧一定距离增加内涂层保护； d) 设计中应考虑非保护构筑物或改扩建工程纳入保护系统的可能性； e）架空的金属支撑墩（架）应有电绝缘。 3.7 设计应对保护系统的阳极地床、绝缘件、电缆、测试桩等设施进行合理布置与定位。阳极床、 埋地电缆在地面上应设有标志。 3.8 保护系统中各保护对象之间应设电流调控设施。 3.9 设计应考虑： a） 区域阴极保护系统不会对外部金属结构造成干扰； b） 白蚁等环境因素对电缆的破坏； c） 碱性条件对铅、铝以及锌等材料的侵蚀； d） 异种金属和合金与钢结构可能导致的电偶腐蚀。 3.10 对新建工程，埋地钢结构之间的距离宜不小于300mm，以减少屏蔽和干扰。 3.11 站内管道穿越不宜采用金属套管。 3.12 在有多种地下金属设施的区域，阴极保护系统应以最小保护电流保护埋地金属设施免遭腐 蚀，保护电流最小化的方法包括： a）在保护对象上采用最高标准的涂层； b）采用分布式阳极； c）强制电流阳极尽可能地远离外部结构； d）采用深井阳极； e）采用大量分布式小输出保护系统，而不采用少量大输出保护系统； f）严格控制电流输出和保护对象的电位； g）将阳极地床放置在低电阻率的土壤中。
Ⅰ
Q/SY GD 0013.1－2009
前言
Q/SY GD0013《区域性阴极保护技术规范》分为3个部分： 第1部分：区域性阴极保护设计 第2部分：区域性阴极保护施工及验收 第3部分：区域性阴极保护运行管理 本部分为Q/SY GD0013的第1部分。 本部分修订了Q/SY GD0013.1-2001，修订过程中广泛征求了相关单位的意见，参阅了区域性阴 极保护技术规范Q/SY29.1～29.3-2002、AS 2832.2:2004《金属的阴极保护——第2部分：密集埋 地结构》，并总结管道公司实践经验和技术发展编写完成。 本部分在编制过程中替换了已废止的规范性引用文件及其在本部分中的相关内容，主要增加了 以下内容： 1）补充了设计的一般要求。 2）更新了保护准则。 3）增加了实现干扰电流最小化的方法。 4）增加了干扰控制指标。 本部分由中国石油管道公司标准化技术委员会提出并归口。 本部分起草单位：中国石油管道公司管道科技研究中心、管道公司管道处。 本部分主要起草人：刘玲莉、陈洪源、赵君、张永盛、王富才、刘志刚、张俊义。 本部分所代替标准历次版本的发布情况：
4 保护准则
4.1 管道阴极保护准则可采用以下一项或多项作为判据。 a）管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位，下同）应为-850mV（CSE）～-1200mV（CSE）； b）对于高强度钢（最小屈服强度大于550MPa）和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢、双相不锈钢 等，极限保护电位要根据实际析氢电位来确定；不锈钢和其它耐蚀合金钢的最小保护电位 宜比-850 mV（CSE）更正。 c）在含有厌氧菌、SRB（指硫酸盐还原菌）及其它有害菌的土壤环境下，管道阴极保护电位 应为-950 mV（CSE）或更负； d）在土壤电阻率为100Ω•m ～1000Ω•m环境中的管道，阴极保护电位宜负于 -750mV（CSE）； 在土壤电阻率大于1000Ω•m的环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650mV（CSE）。