阴极保护
1 阴极保护系统设计
1.1 阴极保护方法
金属管道被埋设到地下, 受到外部影响与内部因素的控制, 管道表面就会划分出阳极区和阴极区两部分, 腐蚀主要就发生到阳极区, 其局部会出现一定程度的腐蚀现象,要想有效解决这一问题, 就需要使用到阴极保护措施。阴极保护主要是指将被保护金属 (如煤气管道) 进行阴极极化, 使电位负移到金属表面阳极的平衡电位, 使化学不均匀性引起的腐蚀电池消除掉,这样埋设到地下的金属部分就会免遭土壤地质等环境介质腐蚀。也就是说用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道和设备腐蚀, 通过这种方式, 能最大限度的对管道进行良好保护, 达到延长管道使用寿命的目的, 全面提高输送安全性和经济性为了使阴极保护达到最佳效果, 则需要材料符合规定要求, 被保护金属管道一定要有良好的防腐绝缘层, 这样不但能降低费用, 而且还能提高保护效果。阴极保护技术需要通过电流进行供给, 按标准或划分成牺牲阳极法和强制电流法两种方式。不同的方法有不同的优势, 牺牲阳极法优点是不用外接电源、 干扰少、 维护简便、 费用不高、 不占面积、 不影响构筑物、 电流利用高等, 所以说, 这种方法非常符合区域范围小的作业,对埋地钢管防腐蚀效果较好, 也符合施工标准要求。强制电流法的优势主要是保护范围大、 适用广、 激励电势及输出电流较强劲、 费用不高等, 通过优势分析, 我们看到, 这种方法非常适合长输管线的防腐。只有不同的区域使用不同的方法, 才能有效提高保护能力。
1.2 设计要点
1.2.1 接地电池的设置。 为了不出现多方的干扰, 就需要把电绝缘保护电流限定到一个标 准的参数内, 明确范围, 使保护能力提到提升。要想达到的保护效果, 防止出现绝缘设备被雷击或者静电火花, 就要采取合理科学的措施, 做好防破坏保护, 可以通过对绝缘设备处安装接地电池的方法, 全面避免类似事故发生。要掌握良好的方法, 安装前, 要做好地形的检查, 避开地下水较多的区域, 在安全的区域进行连接, 这样能保护接地电池不失效和短接, 确保设备设施安全运行。
1.2.2 杂散电流的预防措施。 杂散电流会干扰效果, 一定要按照标准做好严格控制。杂散电流会导致地下管道出现强烈电化学腐蚀现象, 按照行业标准的规定, 果监测电位梯度高出 2.5mV/m 的时候, 一定要进行严格的保护, 考虑采取一定的防护措施确保管道出现腐蚀。管道在杂散电流处有 25px2的防腐层破损, 且此处有 1mA 的杂散电流流出的时候,这个地方腐蚀速度就会增加,能达到 12mm/a 左右。如果遇到杂散电流严重干扰, 则需要采取技术措施做好保护, 一般情况下, 利用排流锌阳极组使杂散电流减少, 进一步提高管道防腐蚀和抗干扰强度。
1.3 阴极保护设计方案
A 至 B 管道沿线土壤电阻率有极大的变化, 低点为 25.1Ω· m, 高点为 392.8Ω· m, 普遍路段为 40~60Ω· m, 杂散电流电位梯度是 2.8~5.4mV/m。
1.3.1 理论计算。按照标准设计要求, 要做好全面的计算, 使被保护管道基本数据和阴保护参数长度、电流及所需的保护站数量得到确定, 基本计算方式如下。基本计算数据: 直径为 D=323.9mm, 壁厚为 δ=6.4mm, 管线全长为96.8km。阴极保护参数取值: 管道自然电位-0.55V, 低点电位-0.85V, 通电点电位-1.25V,电阻率 ρT=0.166Ω· mm2/m, JS=2×10-3A/m2。那么, 我们就可以进行强制电流阴极保护长度的设定:
把设计好的参数代入公式,就能够计算出单侧保护长度是 L=65.93km。
1.3.2 牺牲阳极布点的技术和施工要求。 牺牲阳极在施工中, 埋设距离要大于 0.3m, 小于 5m, 确保埋深与管道埋深相一致, 需要注意的是,对北方地区需要保证埋设在冰冻线下部, 深度大于 1m 左右为宜, 不能直接埋设到潮湿的土壤内, 立式或卧式埋设均可, 做好隔离, 对阳极与保护管道预留空间,不能出现金属构筑物。为了更好地监测电化学参数, 需要对牺牲阳极测试桩与管道做好相关连接, 这种方法, 能够快速的检测和掌握阴极保护系统运行后管道被保护的基本状态。对一些需要连接的部分, 特别是电缆、 阳极、铜鼻子一定要进行锡焊, 在进行焊接时, 为了保证效果, 需要剥掉防腐绝缘层, 做好清洁的打光, 焊接后,一定要正确处理好焊接处,提高绝缘能力,最后要埋设前,要对电缆外套PVC 管做好外部保护,保证埋深一致。阳极连接管道电缆颜色要有区分, 地面要记录好永久标志, 方便检查与维护。