中华人民共和国石油天然气行业标准埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范
Design specification of impressed current Cathodic protection for buried steel pipeline
SY/T 0036-2000
主编单位：中国石油天然气管道勘察设计院
参编单位：江汉石油管理局勘察设计研究院
批准部门：国家石油和化学工业局
石油工业出版社
2000北京
前言
根据原中国石油天然气总公司[98]中油技监字第33号文《关于下达一九九八年石油天然气工业国家标准行业标准制修订项目计划的通知》，《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ 36-89的修订工作由中国石油天然气管道勘察设计院负责主编，由江汉石油管理局勘察设计研究院参加编写。
本次修订按照原标准编制的分工，"辅助阳极"一章仍由江汉石油管理局勘察设计研究院负责，其余各章由中国石油天然气管道勘察设计院负责。
本次修订是在广泛征求设计单位及相关单位的意见，并在总结了近十年来的实践经验和技术发展基础上进行的，本修订版本除保留了原规范行之有效的内容外，还参照国外技术标准补充了新的内容。
本次修订增加了"术语"、"系统调试"，对"保护准则"、"最大保护电位"和"保护电流密度"作了较大修改。
本规范由中国石油天然气集团公司提出，由中国石油天然气集团公司规划设计总院归口。
本规范由中国石油天然气管道勘察设计院负责解释。
本规范从生效之日起，同时代替SYJ 36-89。
本规范于1990年6月首次发布，本次为第1次修订。
主编单位：中国石油天然气管道勘察设计院。
参编单位：江汉石油管理局勘察设计研究院。
主要起草人胡士信徐快贾恒耀
1 总则
1.0.1 为了统一埋地钢质管道(以下简称管道)强制电流阴极保护系统的设计，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于新建和已建管道外壁的强制电流阴极保护系统的设计。
1.0.3 管道强制电流阴极保护系统的设计，除执行本规范外，尚应符合国家现行的有关强
制性标准规范的规定。
2 术语
2.0.1阴极保护cathodic protection
通过阴极极化控制电化学腐蚀的技术。阴极保护有牺牲阳极法和强制电流法。
2.0.2强制电流impressed current
又称外加电流。通过外部电源施加的电流。
2.0.3辅助阳极impressed current anode
旧称接地阳极。与强制电流电源的正极相连，仅限于以导电为目的的电极。
土壤中常用的辅助阳极有石墨阳极、高硅铸铁阳极、钢铁阳极、磁性氧化铁阳极和柔性阳极。
2.0.4最小保护电位minimum protective potential
金属达到完全保护所需要的、绝对值最小的负电位值。
2.0.5最大保护电位maximum protective potential
阴极保护条件下，允许的绝对值最大的负电位值。
2.0.6测试桩test station
从埋地管道上引出的，用于测量阴极保护参数的装置。
2.0.7IR降IR drop
电流在介质中流动所造成的电阻压降。
注：测量管道保护电位中，IR降为有害误差，应予排除。
2.0.8腐蚀电位corrosion potential
腐蚀体系中金属的电极电位。
2.0.9自然电位natural potential
无外部电流影响的腐蚀电位。
2.0.10极化电位polarized potential
由于电流的流动引起电极/电解质界面电位的偏移称为极化，在极化状态下的电位称为极化电位。
2.0.11断电瞬间电位switch-off potential
断电瞬间测得的管道腐蚀电位。
注：断电电位中消除了IR降成分。
3 基本规定
3.1 设计原则
3.1.1管道强制电流阴极保护系统的设计，对其保护长度，根据工艺计算宜留有10%的余量。
3.1.2辅助阳极的设计寿命应与被保护管道相匹配，不宜小于20年。
3.1.3设计强制电流阴极保护系统时，应注意保护系统与外部金属构筑物之间的干扰影响，并按国家现行标准《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017的要求，采取相应的防
护措施。
3.1.4电源的最大输出电压与最大输出电流之比应大于阴极保护回路的总电阻。
3.2 应用技术条件
3.2.1被保护的管道必须具有良好的纵向导电的连续性。对于非焊接连接的管道接头应增设跨接电缆。
3.2.2被保护的新建管道应具有质量良好的覆盖层。
3.2.3被保护管道应在下列位置装设绝缘接头或绝缘法兰，并应符合国家现行标准《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086和《绝缘法兰设计技术规定》SY/T 0516的要求。
1 设计保护系统范围内管道与非保护对象连接处；
2 管道与厂、站、库、井的连接处；
3 干线管道与分支管道的连接处；
4 杂散电流强干扰区与非干扰区的分界处；
5 不同金属结合部位；
6 有覆盖层的管道与裸管道的交接部位；
7 其他需要的部位。
3.2.4在使用金属套管的位置，管道应与套管电绝缘，套管两端应进行防水密封。套管内宜安装牺牲阳极保护套管内的输送管。
3.2.5管道必须与支撑的墩台、管柱、管桥、固定墩、支座、管卡或混凝土中的钢筋等电绝缘。然而，若管桥两端装有绝缘装置，已将管桥上管道与埋地管道相绝缘，那么这段管道可以直接敷设在管桥上而不必施加电绝缘。
3.2.6被保护管道与其他管道、电缆交叉处必须电绝缘，并确保最小间距0.3m。必要时，应在两者之间垫以绝缘板隔开。
3.3 阴极保护准则
3.3.1埋地钢质管道阴极保护准则可采用下列任意一项或几项为判据：
1 在施加阴极电流的情况下，测得管/地电位为-850mV(相对饱和硫酸铜参比电极，下同)或更负。
注：正确解释管/地电位测量值，必须考虑测量方法中所含的IR降误差，通常采用下面的几个方法：
①测量或计算IR降；
②检查阴极保护系统以往的性能；
③评价管道及其环境的物理和电性能；
④确定是否存在腐蚀的直接证据。
2 相对饱和硫酸铜参比电极的管/地极化电位为-850mV或更负。
3 管道表面与同土壤接触的稳定的参比电极之间阴极极化电位值最小为100mV。这一准则可以用于极化的建立过程或衰减过程中。
3.3.2特殊条件的考虑
1 对于裸钢表面或涂敷不良的管道，在预先确定的电流排放点(阳极区)，确定净电流是从电解质流向管道表面。
2 当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，通电保护电位应达到-950mV或更负。
3.3.3最大保护电位的限制应根据覆盖层种类及环境来确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准。
推荐的最大保护电位为：
石油沥青-1.50V
煤焦油瓷漆-3.0V
环氧粉末-2.0V
3.4 其他
3.4.1强制电流阴极保护系统应与管道主体工程同时勘察、同时设计、同时施工。在强腐蚀性土壤环境中的管道应设计临时性阴极保护。
3.4.2强制电流阴极保护系统的设计，应能满足正常管理中测量、覆盖层检漏及保护效果判断的要求，并为方便管理操作提供必要的技术条件。
3.4.3长输管道有人值守的阴极保护间，应分为仪器间和工作间两部分，建筑等级和标准应与主体工程一致，使用面积不应小于25m2。
4工艺计算
4.0.1强制电流阴极保护系统的设计参数，对新建管道可按下列常规参数选取：
1自然电位：-0.55V；
2最小保护电位：-0.85V；
3最大保护电位：-1.25V；
4覆盖层电阻：
1)石油沥青、煤焦油瓷漆：10000Ω·m2；
2)塑料覆盖层：50000Ω·m2；
3)环氧粉末：50000Ω·m2；
4)三层复合结构：100000Ω·m2；
5)环氧煤沥青：5 000Ω·m2；
5钢管电阻率：
低碳钢(20#)0.135Ω·mm2/m
16Mn钢0.224Ω·mm2/m
高强度钢0.1661Ω·mm2/m
6保护电流密度应根据覆盖层电阻选取：
在5 000～10000Ω·m2时取100～50μA/m2
在＞10 000～50000Ω·m2时取＜50～10μA/m2
在＞50000Ω·m2时取＜10μA/m2
对已建管道应以实测值为依据。
4.0.2辅助阳极的消耗率应根据材料及工作条件来选定，详见本规范第6章。
4.0.3土壤电阻率数据应取自勘测资料或现场实测。
4.0.4强制电流阴极保护的保护长度可按式(4.0.4)计算：
式中L——单侧保护长度(m)；
ΔV L——最大保护电位与最小保护电位之差(V)；
D——管道外径(m)；
J——保护电流密度(A/m2)；
R——单位长度管道纵向电阻(fl/m)；
ρT——钢管电阻率(Ω·mm2/m)；
D′——管道外径(mm)；
δ——管道壁厚(mm)。
4.0.5强制电流阴极保护系统的保护电流可按式(4.0.5)计算：
2I o=2πD·J s·L(4.0.5)
式中I o——单侧保护电流(A)。
4.0.6辅助阳极接地电阻应根据埋设方式按下列各式计算：
式中R v1——单支立式阳极接地电阻(Ω)；
R v2——深埋式阳极接地电阻(Ω)；
R H——单支水平式阳极接地电阻(Ω)；
L——阳极长度(含填料)(m)；
d——阳极直径(含填料)(m)；
t——埋深(填料顶部距地表面)(m)；
ρ——阳极区的土壤电阻率(Ω·m)。
4阳极组接地电阻的计算：
R g=F·R v/n(4.0.6-4)
式中R g——阳极组接地电阻(Ω)；
n——阳极支数；
F——电阻修正系数(查图4.0.6)；
R v——单支阳极接地电阻(Ω)。
4.0.7阳极的质量应能满足阳极最小设计寿命的需要，按式(4.0.7)计算：G=T·g·I/K(4.0.7)
式中G——阳极总质量(kg)；
g——阳极的消耗率[kg/(A·a)]；
I——阳极工作电流(A)；
T——阳极设计寿命(a)；
K——阳极利用系数，取0.7～0.85。
4.0.8强制电流阴极保护系统的电源设备功率按下列公式计算：
式中V——电源设备的输出电压(V)；
R a——阳极地床接地电阻(Ω)；
R L——导线电阻(Ω)；
R C——阴极(管道)/土壤界面过渡电阻(Ω)；
α——管道衰减因数(m-1)；
r T——单位长度管道电阻(Ω/m)；
R T——覆盖层过渡电阻(Ω·m)；
L——被保护管道长度(m)；
V r——地床的反电动势(V)，焦炭填充时取V r=2V；
I——电源设备的输出电流(A)；
I o——单侧方向的保护电流(A)；
P——电源功率(W)；
η——电源设备效率，一般取0.7。
5 电源设备
5.0.1强制电流阴极保护对交流电源的基本要求为：能满足长期不间断供电；应优先使用市电或使用各类站场稳定可靠的交流电源；当电源不可靠时，应装有备用电源或不间断供电专门设备。5.0.2对于无交流电地区，可选用下列电源：
当太阳能资源丰富，负载功率小于250W时，可选用太阳能电池；
当风力资源丰富，负载功率在200W～55kW时，可选用风力发电机；
对于输气管道，负载功率在10～500W时，可选用热电发生器(TEG)；
对于输气管道，负载功率在100W～4kW时，可选用密闭循环发电机组(CCVT)；
有时大容量蓄电池也是经济合理的电源方案。
5.0.3强制电流阴极保护对电源设备的基本要求为：
1 可靠性高；
2 维护保养简便；
3 寿命长；
4 对环境适应性强；
5 输出电流、电压可调；
6 应具有抗过载、防雷、抗干扰、故障保护功能。
5.0.4强制电流阴极保护电源设备，一般情况下应选用整流器或恒电位仪。当管地电位或回路电阻有经常性较大变化或电网电压变化较大时，应使用恒电位仪。
5.0.5阴极保护用整流器纹波系数应满足单相不大于50%，三相不大于5%的要求，最大温升不得超过70℃。在交流输入端和直流输出端应装有过流、防冲击等保护装置。
5.0.6户外型整流器装置应能适应当地所处的气候环境，可装在房顶、墙上或电杆上工作。
5.0.7恒电位仪通常应在室内工作，其技术性能要求如下：
1 给定电位：-0.500～3.000V(连续可调)；
2 电位控制精度：≤±10mV；
3 输入阻抗：≥1MΩ；
4 绝缘电阻：＞2MΩ(电源进线对地)；
5 抗交流干扰能力：≥12V；
6 耐电压：≥1500V(电源线对机壳)；
7 满载纹波系数：单相≤10%，三相≤8%。
5.0.8恒电位仪印刷电路板一般应采取防潮、防盐雾、防细菌的措施。
6 辅助阳极
6.1 常用阳极
6.1.1 高硅铸铁阳极应满足下列要求：
1 高硅铸铁阳极的化学成分应符合表6.1.1-1的规定。
表6.1.1-1 高硅铸铁阳极的化学成分 (%)
2 高硅铸铁阳极的允许电流密度为5～80A/m 2
，消耗率应小于0.5k8/(A·a)。 3 常用高硅铸铁阳极规格见表6.1.1-2。
表6.1.1-2 常用高硅铸铁阳极规格
4 阳极引出线与阳极的接触电阻应小于0.01Ω，拉脱力数值应大于阳极自身质量的1.5倍，接头密封可靠，阳极表面应无明显缺陷。 6.1.2 石墨阳极应满足下列要求：
1 石墨阳极的石墨化程度不应小于81%，灰分应小于0.5%。
2 石墨阳极宜经亚麻油或石蜡浸渍处理。
3 石墨阳极的性能应符合表6.1.2-1的规定。
4 常用石墨阳极规格见表6.1.2-2。
表6.1.2-1 石墨阳极的主要性能
表6.1.2-2 常用石墨阳极规格
5 阳极引出线与阳极的接触电阻应小于0.01Ω，拉脱力数值应大于阳极自身质量的1.5倍，接头密封可靠，阳极表面应无明显缺陷。 6.1.3 柔性阳极应满足下列要求：
1 柔性阳极是由导电聚合物包覆在铜芯上构成，其性能应符合表6.1.3的规定。
表6.1.3 柔性阳极主要性能
2 柔性阳极铜芯截面积为16mm 2
，阳极外径为13mm 。 6.1.4 钢铁阳极应满足下列要求：
1 钢铁阳极是指用角钢、扁钢、槽钢或钢管制作的阳极。
2 钢铁阳极的消耗率为8～10kg/(A·a)。
6.2辅助阳极设计
6.2.1辅助阳极位置的选择应符合下列要求：
1地下水位较高或潮湿低洼处。
2土壤电阻率50Ω·m以下的地点。
3土层厚，无石块，便于施工处。
4对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极位置与被保护管道之间不宜有其他金属构筑物。
5阳极位置与管道的垂直距离不宜小于50m。当采用柔性阳极时，对于裸管道阳极的最佳位置是距管道10倍管径处；对有良好覆盖层的管道可同沟敷设，最近距离为0.3m。6.2.2阳极种类的选择应遵守下列原则：
1在一般土壤中可采用高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极。
2在盐渍土、海滨土或酸性和含硫酸根离子较高的环境中，宜采用含铬高硅铸铁阳极。
3在高电阻率的地方宜使用钢铁阳极。
4覆盖层质量较差的管道及位于复杂管网或多地下金属构筑物区域内的管道可采用柔性阳极，但不宜在含油污水和盐水中使用。
6.2.3阳极埋设方式应符合下列要求：
1阳极可采用浅埋和深埋两种方式。浅埋阳极应置于冻土层以下，埋深一般不宜小于1m；深埋阳极埋深宜为15～300m。
2阳极通常采用立式埋设；在沙质土、地下水位高、沼泽地可采用水平式浅埋；在复杂环境或地表土壤电阻率高的情况下可采用深埋阳极。
6.2.4阳极地床填充料的使用应符合下列要求：
1阳极常用的填充料有焦炭粒、石油焦炭粒。
2石墨阳极应加填充料；高硅铸铁阳极宜加填充料，在沼泽地、流沙层可不加填充料；柔性阳极宜加填充料；钢铁阳极可不加填充料。
3填充料的含碳量宜大于85%，最大粒径宜小于15mm，填充料厚度一般为100mm。当采用柔性阳极时，填充料的最大粒径宜小于3.2mm，填充料厚度为45mm。预包覆焦炭粉的柔性阳极可直接埋设，不必采用填充料。6.2.5阳极地床还应满足下列要求：
1辅助阳极地电场的电位梯度不应大于5V/m，设有护栏装置时不受此限制。
2阳极填充料顶部应放置粒径为5～10mm左右的砾石或粗砂，砾石层宜加厚至地面以下500mm或在砾石上部加装排气管至地面以上。
3阳极的引出导线和并联母线应为铜芯电缆，并应适合于地下(或水中)敷设。
4阳极的并联母线与直流电源输出阳极导线连接可通过接线箱连接，若阳极导线为铝线，则应采用铜铝过渡接头连接。
7 管道阴极保护附属设施
7.1 测试桩
7.1.1为了定期检测管道强制电流阴极保护参数，应根据需要设置测试桩。各类测试桩及其设置原则一般为：
1 电位测试桩，汇流点及每公里处设一支；
2 电流测试桩，每5～8km处设一支；
3 套管、管道电位测试桩，每一套管处设一支；
4 绝缘接头测试桩，每一绝缘连接处设一支；
5 跨接测试桩，与其他管道、电缆等构筑物相交处设一支；
6 站内测试桩，按需要数量设置。
7.1.2管道测试桩按油气流向排列编号，一般位于流向左侧距管道中心线1.5m处。桩的标志应醒目。埋设要牢固稳定。
7.1.3用于测量管路电流的测试桩，应将其测量段电阻值标在桩的铭牌上，特殊功能的测试桩应标上特殊的标记或说明。
7.1.4测试桩可用钢管、玻璃钢和混凝土制作。位于套管处具有电位与电流测试功能的测试桩，其测试接线示意图见图7.1.4。
7.2埋地型参比电极
7.2.1参比电极基本要求是极化小、稳定性好、寿命长。土壤中参比电极稳定性要求是：锌参比电极不大于±30mV；硫酸铜电极不大于±10mV。工作电流密度不大于5μA/cm2。
7.2.2埋地型锌参比电极示意图见图7.2.2，电极材料为纯度不小于99.995%、铁杂质含量小
于0.0014%的高纯锌。电极填包料应符合国家现行标准《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T 0019的规定。
7.2.3参比电极埋设位置应尽量靠近管道，以减轻土壤介质中的IR降影响；对于热油管道
要注意热力场对电极性能的不良影响。
7.3 导线敷设
7.3.1强制电流阴极保护系统中，所有连接导线宜采用电缆直接埋地敷设，也可采用架空线方式。电缆、架空线和测试桩引线宜采用下列型号：
电缆VV-1kV型架空线LGJ型
测试桩引线BVV，BVR型
7.3.2直埋电缆、架空线的安装应符合现行国家标准《低压配电设计规范》GB50054和《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB 50254的规定。对于年平均雷暴日超过30d的地区，架空线路应装设避雷装置。
7.3.3电缆与管道的连接，应采用铝热焊或锡焊。确保机械牢固可靠，导电性能良好。焊接处裸露的管壁及导线，均应采用与管道覆盖层相适应的材料防腐绝缘。
8 系统调试
8.0.1强制电流阴极保护系统，在投入运行之前应进行一次系统测试。测试方法应按国家现行标准《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T 0023的规定进行。
8.0.2系统参数测试包括以下项目：
1 沿线土壤电阻率；
2 管道自然电位；
3 辅助阳极区的土壤电阻率；
4 辅助阳极接地电阻；
5 覆盖层电阻(可结合阴极保护调试)。
8.0.3应对管道电绝缘装置(套管绝缘支撑、绝缘接头、支架等)的绝缘性能进行检测。8.0.4阴极保护系统调试应包括以下项目：
1 仪器输出电流、电压；
2 管道电流；
3 保护电位。
外加电流阴极保护设计原则及考虑外加电流阴极保护设计，根据工艺计算对保护范围宜增加10%的余量，对于埋地管道的工艺设计，一般对管道保护长度留有10%的余量。 外加电流阴极保护设计时，一般均已新建结构物或已建结构物的实际条件为基础。在参数选择、设计计算中只要与管道本身参数相符合，其设计往往是成功的。随着时间年限的延长，结构物上的防腐层逐渐老化，破损增多，使所需阴极保护电流增大有效保护范围缩小。因此设计中应对阴极保护所需电流密度的变化做充分的考虑，通常办法是对结构物保护范围留有一定的余量。 ②外加电流法阴极保护设计中，辅助阳极的设计寿命应与被保护结构物相匹配。对各种不同结构物均应考虑辅助阳极的可更换性。对于埋地管道的外加电流法阴极保护，其辅助阳极的寿命一般不小于20年。 辅助阳极的寿命是保障外加电流法阴极保护系统有效工作的关键。辅助阳极失效，将使阴极保护系统中断工作。对于可更换的辅助阳极系统，如船舶或其他工业设备装置中辅助阳极系统，从经济上考虑不必选择昂贵的、寿命很长的阳极。而对于不可更换或很难更换的辅助阳极系统，如埋地管道辅助阳极系统，则应保证其设计寿命。 ③外加电流法阴极保护设计时，应充分注意保护系统与外部金属结构物之间的干扰问题，以及外部信号可能对保护系统产生干扰的问题。 在被保护金属结构物周围往往还存在着一些其他的金属结构物，如埋地管道周围的情况。这就要求在外加电流法阴极保护设计时应充分考虑这一点。 另一方面，埋地管道周围密集其他金属结构物存在于阴极保护电场中，将不可避免的改变电场电力线的分布，产生对埋地管道阴极保护的屏蔽作用。在严重情况下，可在被保护结构物上形成阴极保护的死角。由此产生保护不足甚至导致阴极保护失效。同时也导致阴极保护运行成本增加。 处于直流电力输配系统、直流电气化铁路、邻近外部结构物阴极保护系统或其他直流源影响范围内的埋地金属结构物，易遭受杂散电流干扰影响而产生腐蚀破坏，从而导致被保护物迅速的电解腐蚀，使其阴极保护系统遭受严重的干扰破坏。当埋地金属结构物位于交流电气化铁路、高压交流电力系统接地体附近时，通过阻抗耦合、感抗偶合或容抗偶合，将会遭受交流干扰而产生腐蚀破坏。
埋地长输管道阴极保护施工 行 业 规 范 河南汇龙合金材料有限公司2019年技术部正版
1 工程概况 1.1工程内容 阴极保护工程项目为：-----------有限公司输水管道工程 1.2 开竣工时间 开工时间：总体进度确定开工时间，配合管道安装进行。 工期：配合管道安装确定整个工期 1.3牺牲阳极保护主要工程量 本阴极保护工程安装主要工程量如下： 序号项目名称工程量 1 阳极坑、测试装坑零星土方处 2 阳极的组装与运输支 3 镁合金牺牲阳极安装支 4 管道焊口重防腐涂料补口处 5 阳极安装后水的运输与浇注处 6 测试桩安装根 7 阴极保护检测处 2 施工部署 工程合同签定后，由单位领导主持，组织设立项目部。项目经理及项目部成员由责任心强，业务素质高，专业知识结构合理，现场施工经验丰富的人员组成。以便有能力及时处理施工中遇到的各种问题，从组织上保证工程顺利进行。 项目经理领导下，项目部有关人员均熟悉本工程工艺程序及图纸，并
在施工过程中记录并研究解决工程施工中的重点及难点。项目部设专人负责施工设备、材料进场，按相关程序实施进场验收，施工现场选定合适的库房。 2.1 工程施工规划 2.1.1本工程采用的施工管理措施，配合整体工程施工进度，可同步进行，协同作业。项目部以相关的奖惩制度确保工程进展快速，保质保量。 2.1.2根据设计书、相关标准和施工方案，项目部设专人负责落实施工所需各种原材料、施工设备等。 2.1.3根据项目工艺文件，图纸，由生产部组织实施牺牲阳极、测试桩等生产。 2.1.4项目部管理人员根据设计书、施工方案、施工图组织调度施工组，开展牺牲阳极和测试装置的施工。 2.1.5全部安装完毕后，测量电位数据，测量结果整理并出具测试报告。 2.2 施工技术方案及工艺 为了保证阴极保护系统长期、稳定地运行，施工的前期工作优为重要，严格按产品性能指标验收，保证产品质量，对热收缩套、阳极、参比电极及测试桩的安装严格按照设计要求及有关技术规范进行施工。 2.2.1阳极的组装 阳极的组装在工厂进行，组装后阳极的质量和各项技术指标符
城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计 河南邦信防腐材料有限公司 2017年3月31日
随着城镇燃气地下管网的迅速发展，钢质管道的腐蚀与防护问题也日益突出。为了延长埋地钢质管道的使用寿命，确保城镇燃气供应安全、可靠，通常采用阴极保护方法保护埋地钢质管道。 1 阴极保护设计 1．1 阴极保护类型的确定 阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。埋地钢质管道阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种[2～7]。 强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道或城镇燃气环网。其优点是输出电流大而且可调，不受土壤电阻率影响，保护半径较大；系统运行寿命长，保护效果好；保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变。其缺点是需设专人维护管理，要求有外部电源长期供电，易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方。 牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。其优点是不需外加电源，施工方便，不需进行经常性专门管理，不会生屏蔽，对其他构筑物也不会产生干扰，保护电流分布均匀、利用率高。其缺点是输出电流小，保护范围有限；需定期更换，不能实时监测输出电流分的变化，也不能反映管道涂层的状况。 根据以往的经验和我们的实践得知，城镇燃埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来减缓土壤对管道的电化学腐蚀。 1．2 阴极保护电流的确定 要使埋设的燃气管道得到充分的保护，就要证有足够的电流使管道不受到腐
蚀。钢质管道廖的小保护电流是阴极保护设计重要的参数之一，其计算公式如下：I=AIP (1) 式中I——管道所需保护电流，mA A——管道总表面积，m2 IP——保护电流密度，mA/m2 保护电流密度Ip是根据管道的防腐层种类、好坏来确定的，新建沥青玻璃布防腐管道所需的Ip约0.1mA/m2，新建三层PE管道所需的Ip约0.001 mA/m2，旧管道的Ip取0.3mA/m2。 1．3 牺牲阳极的选取 ①土壤电阻率 土壤电阻率反映了土壤介质的导电能力。一般电阻率低的土壤腐蚀性强，反之腐蚀性弱，通常根据土壤电阻率选取适宜的牺牲阳极。无论采用哪种牺牲阳极，都需要先测出管道所在位置的土壤平均电阻率。土壤中所含成分的比例不同，造成各个地方电阻率也不同，即使同一地点不同埋深的电阻率也不同，因此我们常采用管道所在埋深处的电阻率的平均值。 ②牺牲阳极的选用 牺牲阳极主要有两大类型，即镁合金阳极和锌合金阳极。 根据勘测出来的土壤电阻率(ρ)，可以选择采用锌阳极或镁阳极。一般ρ<5 Ω·m时，选用锌阳极；5Ω·m≤p≤100Ω·113时，选用镁阳极；p>100Ω·m时，选用带状镁阳极。在土壤潮湿的情况下，锌阳极使用范围可扩大到30Ω·m。 1．4 牺牲阳极的布置 ①在布置牺牲阳极时，注意阳极与管道之间不应有金属构筑物。
外加电流阴极保护基本概念 我们都知道常用的阴极保护方法有两种，一种是牺牲阳极阴极保护，另外一种是外加电流阴极保护，前面我们关于牺牲阳极阴极保护的案例已经讲过很多了，今天我们重点讲一下外加电流阴极保护。 外加电流阴极保护，简单点说就是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。在工程中主要是用于保护金属管道和储罐不被电化学腐蚀。外加电流阴极保护的目的就是防止金属电化学腐蚀。 在对金属管道阴极保护施工过程容易出现两种情况：第一种情况是地下管网在出地面后没有与地上部分进行金属绝缘隔离。第二种情况是地下接地网与地下管道接触，造成短路导通，造成阴极保护系统不能正常工作。 管道与管道连接的设备是与接地网连接的，也就是说，地上管道是与接地导通的。所以要使阴极保护系统正常工作，必须将地上管道与地下管道之间做隔离，第一方法是在地上管道与地下管道之间加装绝缘隔离接头;第二种方法是在地下管道与地上管道之间加装法兰隔离措施，在法兰处加装绝缘垫片，同时在法兰螺栓处加装绝缘套管和绝缘垫片。采用这种的法兰连接方法后，
法兰两侧的管道就被电气隔离了。法兰连接后，要求做连续性测试，如果测试结果是导通的，说明垫片有破损或者某个套管有损伤导致法兰导通。如果测试结果是断开的，说明采用这种措施达到了电气隔离的目的。阴极保护系统实际应用过程中，大部分采用第一种方法，也就是在地下管道与地上管道之间加装绝缘隔离连接头。 外加电流阴极保护在大面积和大电流环境中，经济效益比较高，而且电流可以调节，使用寿命较长，而且保护范围比较大，因此在大的管道工程中有着无法取代的地位，但是外加电流阴极保护施工，大部分工作内容在地面以下，属于隐蔽工程。而一些问题通常是在后期检查、测试的时候才发现。这时候项目临近中交，地面基本硬化完成，设备也安装完成。一旦发现问题，处理起来，费时费力，既增加成本，又影响工期。所以，要在施工过程中，分析潜在的风险和容易出现的问题，及时采取相应措施来规避这些风险、处理好这些问题，从而确保进度、质量和成本控制，使项目顺利竣工，投入运营。
阴极保护的基本知识 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。 阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。 网状阳极阴极保护方法 网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。 网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点： 1)电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。 2)基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。 3)不需回填料，安装简单，质量容易保证。 4)储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。 5)不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。 6)埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。 7)性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供
套管对埋地钢质管道阴极保护的影响 与解决方法 河南汇龙合金材料有限公司 2018年3月整理
摘要：套管施工在埋地钢质管道穿越工程中得到了越来越广泛的应用，但是套管的使用会对阴极保护产生一定的影响。套管与管道之间形成短路或断路，引起管道表面得不到足够的阴极保护电流而使管道处于欠保护状态。通过分析套管对管道阴极保护产生影响的原因，对目前各种常用的解决方法进行探讨，提出合理的解决方案。 引言 在管道施工过程中，套管得到了越来越广泛的使用。套管能起到一定的支撑作用，以防止外力对管道造成的挤压破坏，同时还能为以后的运行维护提供便利。 管道在穿越时，一般会在管道与套管之间使用绝缘垫片来防止管道与套管发生短路。同时为了防止地下水进入到套管中，往往会在套管的两端使用沥青、粘结剂等材料加以封堵。套管虽然对管道起到了支撑、保护作用，但是对施加了阴极保护的埋地钢质管道来说，套管的安装会对阴极保护系统带来很大的影响，因其产生的套管内的管道腐蚀、腐蚀失效等问题多有发生。在对套管内的管道进行调查分析时发现，多条管道上出现不等程度的腐蚀现象，个别区域已经发生了严重腐蚀。通过分析套管对阴极保护系统产生影响的原因，提出合理的解决方案，为防止套管内的管道发生腐蚀提供一定的借鉴和参考。 一、套管对阴极保护电流的屏蔽 在正常情况下，阴极保护电流能够较为均匀的分布在管道上，管道外表面能够较好地受到阴极保护的作用而降低腐蚀的发生。一般来说，阴极保护电流在流动过程中，电流会始终趋向于电阻较小的通道流动。然而套管对其内部管道的阴极保护产生的影响是非常复杂的，特别是在一些铺设距离较长、埋设深
度较深的管道上。套管对管道的阴极保护屏蔽作用按照阴极保护电流的流动和分布情况分为两类，断路屏蔽和短路屏蔽。 断路屏蔽效应引起的主要是阴极保护电流通路中成了较高的电阻，使阴极保护电流无法到达管道表面，例如套管与主管道之间无导电电解质存在时，阴极保护电流会优先流向电阻较低的路径而直接流向套管，而主管道表面不能够得到足够的阴极保护电流，使主管道处于欠保护的状态，套管对阴极保护电流的断路屏蔽作用如图1所示。断路屏蔽也常出现于带聚氨酯保温层的原油或者热力管道，带玻璃钢保护层的管道，热电厂的“管中管”等。 图1：套管对阴极保护电流的断路屏蔽作用 当主管道的防腐层出现破损并且套管与主管道在防腐层破损位置相互连接时，就会在这些位置上形成短路。短路形成后，套管和主管道之间的电阻会变得很小，短路点位置就会有阴极保护电流集中流入，而远离破损点位置流入的阴极保护电流会大幅度减少甚至为零。远离破损点一定范围内的管道没有受到有效的阴极保护作用，产生阴极保护屏蔽作用，最终管道会在氧气、水环境的作用下发生腐蚀，套管对阴极保护电流的短路屏蔽作用如图2所示。短路屏蔽效应常出现于阀门直接接地、避雷器失效、惰性材料接地、保温管进水等。
施工组织设计 一、工程概况 1、小河、天赐湾—乔沟湾—榆炼原油管道输送工程全长60.17公里，阴极保护工程全长60.17公里。设计年输油量70万吨。设计压力6.4MPa，钢管选用20#无缝钢管。 2、施工技术要求和执行标准 2.1执行标准：《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90、《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023-97、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003、《埋地钢质硬质聚氨脂泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415-96。 2.2施工技术要求：执行设计施工图和设计变更技术文件。 二、编制依据 1.《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007-1999 2.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000 3.《阴极保护管道的电绝缘规范》SY/T 0086-2003 4.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ36-89 5.《埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法》SYJ29-87 6.《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T0019-1997 7.《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90 三、施工准备 1、技术准备 1.1本项榆炼原油管道防腐保护施工应具有完整齐全的施工图纸和设计文件。 1.2备齐设计单位明确提出本项榆炼原油管道防腐保护施工的技术规范要求和标准。 1.3项目部结合工程实际情况提出施工方案，并进行技术交底。
1.4所用原材料应具有出厂合格证及检验资料，并抽样检查，抽样率不少于3%。 1.5制定详细的安全生产操作规程，做好防火、防毒工作，并制定出具体措施。 1.6制定文明施工措施，坚持绿色环保施工，确保环境安全卫生。 1.7结合甲方安排，准备针对本工程的开工报告，办理榆炼原油管道阴极保护施工工作票，施工记录，质量检验表格。 1.8准备齐全施工记录、自检记录、气象记录、施工日记等。 2、组织准备 2.1施工准备框架图（下见图） 2.2原材料准备 2.2.1我公司按ISO9001质量体系标准，建立了完善的质量保证体系，我们选择了国内外多个原材料供应厂家作为合格的分供商。与此对应，建立了可靠的原材料供应网络以及相应的原材料接、检、保制度。 2.2.2储备充足的施工用材料，主要包括：恒电位仪、高硅铸铁阳极块、参比电极、测试桩等。 3、人力资源配置 本工程我公司拟投入精干的熟练技工（人力资源配置如下表）参加本项施工。施工过程中可根据施工进度及业主要求随时调整劳动力的供应，及时满足施工需要，保证高质量按工期完成施工任务。 3.1开工前所有劳保用品要齐全，施工人员的食宿要安排好。 3.2开工前结合本工程的特点，对所有参加本工程施工的人员进行设备的技术操作培训，必要时进行技术安全考试，文明施工教育，不合格者不得上岗工作。 3.3组织专业施工队伍，以项目经理为主体，并和施工队长、质量检查员、安全监督员、工程技术人员、材料员组成管理层，应少而精。 3.4对施工人员定岗定责，基本固定施工作业区，按区明确作业责任区，坚持
管道工程 强制电流阴极保护 设计方案 新疆奥睿博节能科技发展有限公司
目录 1、概述 (1) 2、设计方案 (1) 3、设计依据标准 (1) 4、设计指标 (2) 5、系统设计及安装 (2) 6、阴极保护系统仪器和材料 (7) 7、施工设计 (10) 8、施工技术要求 (12) 9、工程验收 (12) 10、效果监测 (12) 附录一：阴极保护材料表 (13)
强制电流阴极保护设计方案 1、概述 本工程总长度为58.7km，管道管径多数为D89mm，防腐层为黄夹克防腐层。由于管道所经地多为盐碱地，土壤电阻率较大，易选用外加电流阴极保护方式，对管道进行保护，达到延长使用寿命的目的。 2、设计方案 管道设计采用独立的外加电流阴极保护系统。设计1座阴极保护站。阴极保护站设计1处浅埋阳极地床、在靠近排气管处埋设1支长效硫酸铜参比电极、在阴极保护站设计安装1台直流电源。 3、设计依据标准 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2008 《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003 《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-2008 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-2007 《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015 《锌-铝-镉合金牺牲阳极》GB/T4950-2002 《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-2006 《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》GB/T50698-2011 1
4、设计指标 1、阴极保护设计使用寿命15年。有效保护期间管道极化电位应满足以下第2或3条要求。 2、施加阴极保护后，管道阴极极化电位为-0.85~1.25V（相对于CSE电极），应考虑排除IR降。 3、在阴极保护极化形成或衰减时，测取被保护管道表面与土壤接触、稳定的参比电极之间的阴极极化电位差不应小于100mV。 4、当土壤或水中存在硫酸盐还原菌，且硫酸离子含量超过0.5%时，通电保护电位应达到-0.95V或更负（相对于CSE电极）。 5、系统设计及安装 5.1阴极保护设计参数 （1）管道总长度: 约58.7km （2）绝缘层: 黄夹克防腐层 （3）管道总表面积: 约16404m2 （4）阴极保护系统设计寿命： 30年 （5）土壤平均电阻率: 200Ω·m（0～2米深土壤层） （6）管道保护电位: ≤-0.85V（CSE） 5.2阴极保护系统的设计计算 5.2.1保护电流密度的选取 根据管道外防腐层绝缘电阻和阴极保护电流密度的对应关系（见表1），选择本项目中的最小阴极保护电流密度为0.5mA/m2。 表1 电流密度和防腐层绝缘电阻的对应关系
河南汇龙合金材料有限公司刘珍外加电流阴极保护辅助阳极的选择及计算 河南汇龙刘珍为大家讲解辅助阳极又称阳极接地装置，阳极地床。它是外加电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，辅助阳极的好坏决定了阴极保护系统的使用寿命和保护距离，也决定了外加电流阴极保护系统的保护效果，如果处置不当，则阴极保护系统无法正常运行，甚至还坏对其他进出产生杂散电流干饶。恒电位仪通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化(防止电化学腐蚀)电流再由管道流入恒电位仪负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀;而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。 阴保站的电能60%消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。阳极材料必须有良好的导电性能，在与土壤或地下水接触时有稳定的接地电阻，即使在高电流密度下，其表面的极化较小;化学稳定性好，在恶劣环境中腐蚀率小;有一定的机械强度并便于加工和安装;价格低来源方便。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍一般来说，阳极埋设地区的土壤越潮湿，土壤电阻率越低，阳极埋设越深，阳极床的接地电阻越小。有时，当土壤和阳极床的地质结构不能满足阳极接地电阻的要求时，会采用在阳极地床的回填区域添加一些极化剂，以增加土壤导电性能，减少地床接地电阻。 1、辅助阳极埋设位置的选择 辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资。从实测数据来看辅助阳极距汇流点200米以内时，对电流分布影响较大，远于300米后影响就不大了。故在长输管道的干线上阳极一般设在距管道300～500米之间为宜。管道较短或油气管道较密集的地区，采用50～300米之间是合适的。花格线设计是450m，对于土壤电阻率很大的地区是否过远，是值得研究的问题。因此对处于特殊地形、环境的管道，辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况慎重选定。 在阴保站址选定的同时，应在予选站址与管道的一侧选择阳极安装的位置，其原则是： (1)地下水位较高或潮湿低洼处;
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法 、八— 前言 本标准是根据中国石油天然气总公司（96）中油技监字第 52 号文《关于印发“一九九六年石油天然气国家标准、行业标准制修订项目计划”的通知》对《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SYJ 23-86 进行修订而成的。该标准经十年的使用证明，多数方法能够满足现场测试要求。本次修订是在广泛征求使用者意见的基础上进行的，除保留原标准中行之有效的方法外，主要的变动内容如下： 1 在“管地电位测试”一章中，增加了“断电法”和“辅助电极法” 。 2 在“牺牲阳极输出电流测试”一章中，取消了“双电流表法”。 3 在“土壤电阻率测试”一章中，增加了“不等距法” 。 4 在“管道外防腐层电阻测试”一章中，取消了“间歇电流法”。 在执行本标准过程中，如发现需要修改和补充之处，请将意见及有关资料寄送四川石油管理局勘察设计研究院（地址：四川省成都市小关庙后街28 号，邮政编号： 610017）。 本标准主编单位：四川石油管理局勘察设计研究院。 本标准主要起草人龚树鸣黄春蓉 1总则 1.0.1 为了统一埋地钢质管道（以下管称管道）外壁阴极保护参数的现场测试方法，使测试数据准确、可靠，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于管道外壁阴极保护参数的现场测试。 2术语 2.0.1 管地电位 pipeline-earth electrical potential 管道与其相邻土壤的电位差。 2.0.2 地表参比法 surface reference electrode method 将参比电极置放于被测管道附近地面测试管 地电位的方法。 2.0.3 近参比法 reference electrode method close to pipeline 将参比电极置放于贴近被测管道的 土壤中测试管地电位的方法。 2.0.4 远参比法 reference electrode method remote from pipeline 将参比电极置放于距被测管道 较远--地电位趋于零的地面测试管地电位的方法。 2.0.5 辅助电极法 auxiliary electrode method 测试与管道相连、有一定裸露面积并与管道材质相同试片的保护电位，模拟管道保护电位的方法。 3 基本规定 3.0.1 测试仪表必须具有满足测试要求的显示速度、准确度，同时还应具有携带方便、耗电小、适应测试环境的特点。对所用的测试仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行校验。 3.0.2 为了提高测试的准确度，宜选用数字式仪表。 3.0.3 直流电压表选用原则： 1指针式电压表的内阻应不小于100k Q/V;数字式电压表的输入阻抗应不小于1M Q。 2 电压表的灵敏阈（分辨率）应满足被测电压值，至少应具有两位有效数；当只有两位有效数时，首位数必须大于 1 。 3 电压表的准确度应不低于 2.5 级。 3.0.4 直流电流表选用原则： 1 电流表的内阻应小于被测电流回路总内阻的 5%。 2 电流表的灵敏阈（分辨率）应满足被测电流值，至少应具有两位有效数；当只有两位
某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。 1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀 船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。 船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。 关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。 在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。 电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理 船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上安装辅助阳极，用船上装备的直流电源，对辅助阳极和船体施加外加保护电流并自动调节电流大小，使船体（浸水部分）、舵和推进器保持负电位（阴极化），大幅降低船体的电化学腐蚀。 外加电流阴极保护装置，主要由直流电源（恒电位仪）、辅助阳极、参比电极、阳极屏蔽层、舵和推进器轴的接地装置等组成。 （1）直流电源 直流电源，实际是一个高稳定性和高可靠性的整流器： ·由船上交流电网供电，输出16~24V直流电； ·使用恒电位仪，自动调整输出电流。 船体外加电流阴极保护装置需要的电流，受外界多种因素影响，变化很大。为了提高电源的可靠性和稳定性，直流电源使用全系列集成模块电路的“恒电位仪”。鉴于其在电源装置中的核心地位，船体外加电流阴极保护装置的直流电源也常称作“恒电位仪”。 （2）辅助阳极 安装在船壳水下舷外，左右各一组，与船体绝缘，与外加直流电源正极相连。 辅助阳极，要有足够大的输出电流密度，同时应具备溶解小、电阻小、极化（电极电位因电流流过而发生的变化）小等特性。 （3）参比电极 作用： ·测量被保护对象的实际电位； ·比较实测电位与设定保护电位，并提供给“恒电位仪”。 因此，要求参比电极是不极化的可逆电极，能长期保持性能稳定、准确、灵活和坚固。（4）阳极屏蔽层 船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。 为使辅助阳极输出的电流均匀地分布于整个船体，在辅助阳极周围一定范围内涂刷绝缘性能
摘要:对阴极保护方法进行优缺点比较,提出强制电流法最适合作为埋地管网阴极保护的方法,同时结合工程实例进行阐述,证明强制电流法阴极保护对埋地复杂管网防腐蚀的有效性。 关健词:管网;区域性阴极保护;强制电流法;牺牲阳极法 在一些大型厂厂区,地下输油、输气、输水、热力管道纵横交错,随着地下管网投运时间的延长,涂层已趋于老化,再加上运输和安装过程中的涂层破损,因此地下管网的水、气腐蚀泄漏问题已经成为各生产企业安全生产的重大隐患之一。在生产过程中泄露事故时有发生,导致管道设备非计划检修、更换,甚至影响到企业的生产运行,造成巨大的直接、间接损失。所以,对整个厂区埋地管线进行区域性阴极保护已被越来愈多的企业所重视。对运行管网采取防护措施,势在必行。对地下管道实施阴极保护,是国内外公认的一项经济和有效的防护措施,可节省挖沟堵漏、换管道、重作防腐层等的大笔费用,又能延长管道寿命20~25年,带来巨大经济效益和社会效益。阴极保护通过对受保护金属设施进行阴极极化,使之变成一个大阴极,进而防止和减缓金属的腐蚀。对于大型企业密集型管网的阴极保护,由于其复杂的地理环境和条件,阴极保护的实施仍具有许多技术难点。 1阴极保护方法 1.1牺牲阳极法
牺牲阳极法是选择一种比被保护金属更为活泼的金属作为阳极,与被保护金属连接,阳极在电解液(土壤或其他环境)中优先分解,释放出电流供被保护金属阴极极化,原理与电池类似。早在 1824 年英国的 Davy 第一个提出用锌块来保护船舶,以后逐步推广到港湾设施,地下管道和化工机械设备等方面。牺牲阳极法具有电流分散能力好、不需要外加电源和专人管理、不会干扰临近金属设施、施工方便等优点,同时还可起到排流的作用。因此,目前在阴极保护中使用仍很广泛。在某些场合(例如没有外加电源),只能采用牺牲阳极法阴极保护。 1.2强制电流法 强制电流法又称外加电流法。它是由外加的直流电源直接向被保护金属构筑物施加阴极电流使其发生阴极极化。它由辅助电极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成。外加电流法具有输出电流连续可调,保护范围大,不受环境电阻率的限制,保护装臵寿命长以及工程越大越经济等优点。 1.3两种阴极保护法比较 牺牲阳极法和外加电流法各有其优缺点,见表1。在某些场合下,可能采用牺牲阳极法的优点多些,而在另外一些场合,则采用强制电流法可能更合适 2 阴极保护方式选择 阴极保护方式有强制电流法和牺牲阳极法两种,究竟选用哪种方
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 新建埋地钢质燃气管道强制电流阴极保护设计(新编版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
新建埋地钢质燃气管道强制电流阴极保护 设计(新编版) 摘要：论述了新建埋地钢质燃气管道阴极保护方法的选择，强制电流法阴极保护设计主要参数的确定、工艺计算、工程设计注意事项及应用实例。 关键词：埋地钢质燃气管道；阴极保护；强制电流法；设计 DesignofImpressedCurrentCathodicProtectionforNewBuriedStee lGasPipeline GA0Peng，WANGYa-ping，KANGZhi-gang，LIZhi，ZHANGYan Abstract：Theselectionofcathodicprotectionmethodsfornewburiedsteelga spipeline，
thedeterminationofmaindesignparametersforimpressedcurrentc athodicprotection，theprocesscalculation，themattersneedingattentioninengineeringdesignandtheapplica tionexamplearediscussed. Keywords：buriedsteelgaspipeline；cathodicprotection；impressedcurrent；design 钢质燃气管道因发生电化学腐蚀往往对社会造成严重危害，实践证明控制管道腐蚀的主要方法是防腐层和阴极保护[1] 。CJJ95—2003《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》对城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制进行严格的技术规定，强制要求新建的高压、次高压、公称直径≥100mm的中压管道和公称直径≥200mm 的低压管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制措施，管道运行期间阴极保护不应间断。 1新建钢质燃气管道阴极保护方法选择 阴极保护技术有两种方法：强制电流法和牺牲阳极法。不论何种方法，合理有效的阴极保护系统都可以获得良好的保护效果，防
埋地钢质管道牺牲阳极法阴极保护技术 技术支持单位：甘肃拓维地理信息工程有限公司 示范案例：银川某燃气公司埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护系统安装 时间：2016年6月18日 （一）原理： 埋地钢质管道牺牲阳极法阴极保护技术是将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。 （二）牺牲阳极法阴极保护的优点 1、不需要外部电源； 2、对邻近金属构筑物无干扰或很小； 3、电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。 4、调试后，可不需日常管理； 5、保护电流分布均匀，利用率高。 （三）阳极包的选材 牺牲阳极选择镁阳极包的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，且单位发生的电量大。镁的标准电极电位为(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为(SCE)，镁在土壤之中的电位为至(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为(SCE)。镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。 （四）主要应用的规范
1、《埋地钢质管道阴极保护电参数测试方法》SY/T0023-97 2、《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97 3、《钢质管道及储罐防腐工程设计规范》SY0007-99 4、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-95 5、《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-96。 （五）施工方法 1、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下: 袋装阳极制作→阳极床定位→阳极床开挖→阳极埋设→阳极浇水浸透饱和及各参数测试→阳极通电点处理及焊接→通电点导通测试→通电点补口防腐(补口处防腐材料与管体防腐材料是匹配的)→阳极回填→标记记录。 图1 阳极床定位
中华人民共和国石油天然气行业标准埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范 Design specification of impressed current Cathodic protection for buried steel pipeline SY/T 0036-2000 主编单位：中国石油天然气管道勘察设计院 参编单位：江汉石油管理局勘察设计研究院 批准部门：国家石油和化学工业局 石油工业出版社 2000北京
前言 根据原中国石油天然气总公司[98]中油技监字第33号文《关于下达一九九八年石油天然气工业国家标准行业标准制修订项目计划的通知》，《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ 36-89的修订工作由中国石油天然气管道勘察设计院负责主编，由江汉石油管理局勘察设计研究院参加编写。 本次修订按照原标准编制的分工，"辅助阳极"一章仍由江汉石油管理局勘察设计研究院负责，其余各章由中国石油天然气管道勘察设计院负责。 本次修订是在广泛征求设计单位及相关单位的意见，并在总结了近十年来的实践经验和技术发展基础上进行的，本修订版本除保留了原规范行之有效的内容外，还参照国外技术标准补充了新的内容。 本次修订增加了"术语"、"系统调试"，对"保护准则"、"最大保护电位"和"保护电流密度"作了较大修改。 本规范由中国石油天然气集团公司提出，由中国石油天然气集团公司规划设计总院归口。 本规范由中国石油天然气管道勘察设计院负责解释。 本规范从生效之日起，同时代替SYJ 36-89。 本规范于1990年6月首次发布，本次为第1次修订。 主编单位：中国石油天然气管道勘察设计院。 参编单位：江汉石油管理局勘察设计研究院。 主要起草人胡士信徐快贾恒耀 1 总则 1.0.1 为了统一埋地钢质管道(以下简称管道)强制电流阴极保护系统的设计，制订本规范。 1.0.2 本规范适用于新建和已建管道外壁的强制电流阴极保护系统的设计。 1.0.3 管道强制电流阴极保护系统的设计，除执行本规范外，尚应符合国家现行的有关强 制性标准规范的规定。 2 术语 2.0.1阴极保护cathodic protection 通过阴极极化控制电化学腐蚀的技术。阴极保护有牺牲阳极法和强制电流法。 2.0.2强制电流impressed current 又称外加电流。通过外部电源施加的电流。 2.0.3辅助阳极impressed current anode 旧称接地阳极。与强制电流电源的正极相连，仅限于以导电为目的的电极。 土壤中常用的辅助阳极有石墨阳极、高硅铸铁阳极、钢铁阳极、磁性氧化铁阳极和柔性阳极。 2.0.4最小保护电位minimum protective potential 金属达到完全保护所需要的、绝对值最小的负电位值。 2.0.5最大保护电位maximum protective potential 阴极保护条件下，允许的绝对值最大的负电位值。 2.0.6测试桩test station 从埋地管道上引出的，用于测量阴极保护参数的装置。 2.0.7IR降IR drop 电流在介质中流动所造成的电阻压降。 注：测量管道保护电位中，IR降为有害误差，应予排除。 2.0.8腐蚀电位corrosion potential 腐蚀体系中金属的电极电位。 2.0.9自然电位natural potential 无外部电流影响的腐蚀电位。
河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部外加电流阴极保护电流密度一般常识 在外加电流阴极保护设计中，我们必须要科学合理地来选择保护参数。一般主要选择的参数就是保护电流密度和保护电位，这对于保护电位是否能达到预期效果是至关重要的。设计参数的选择偏低，将会使得结构物不能获得完全保护。而参数选择过高则往往会发生过保护现象，通过氢致剥离损坏防腐层的完整性，产生严重的腐蚀破坏并进一步影响阴极保护系统的正常运行。不管是哪一种类型的参数选择不合理，都会影响到阴极保护系统的效能和经济性，过保护问题对于外加电流阴极保护设计来说是尤其要注意避免的。 阴极保护电流密度的大小与金属材料的种类、表面状态以及环境条件有关。有的也与工况条件有关。有些因素还应该考虑季节变化和时效作用的影响。 在同一个腐蚀体系中，保护电位和保护电流密度是相互依存的。保护电位的选择和确定，一是为恒电位仪设定一个给定电位，通过恒电位仪内部比较电路来控制结构物在指定参比电极位置点的电极电位；二是可供检验判断判别阴极保护的效果，通过测量电位来了解结构物表面电位是否达到了所需的或判据规定的保护电位值。结构物最小保护电位值的选择应该按照相关的标准或规范来确定，在特殊条件下可以
河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部参考以往的实例和经验规定。 阴极保护设计时，为保证阴极保护的有效性，必须根据被保护结构物及其环境条件首先确定保护电位范围，然后才能进行各项工艺计算。 山东石创防腐科技有限公司研发的镁阳极产品性能与实际效果都发挥的特别突出。并且，该公司在专业研发生产各种不同类型的牺牲阳极尤其是锌块或者是阴极保护产品方面不仅拥有非常丰富的经验，而且产品的质量上乘，性能与实际效用同样也非常突出，在实际的工业防腐领域中发挥着不可替代的作用，因而深受行业的好评，也正因为如此，公司也才能够成为地区最值得信赖的牺牲阳极产品供应机构。
吉化集团吉林市北方建设有限责任公司 吉林-长春成品油管道工程 第一标段线路工程 阴极保护施工方案 编制： 审核： 批准： 吉化集团吉林市北方建设有限责任公司 吉林-长春成品油管道工程项目经理部 二○一一年七月十五日
目录 1、编制依据................................................. 错误!未定义书签。 2、工程概况 (2) 3、施工部署 (4) 4、施工方法和措施 (5) 施工准备 (6) 用于临时阴极保护的锌带安装 (7) 测试桩安装 (8) 长春末站强制电流阴极保护安装 (9) 去耦合器的安装和调试 (10) 5、施工消耗材料计划 (13) 6、施工首段用料计划 (13) 7、工期计划及工期保证措施 (14) 8、质量保证措施 (14)
1、编制依据 （1）. 编制说明 本施工组织方案是依据建设单位提供的招标文件，施工图纸国家有关规范及验收标准进行编制的。本施工组织方案针对施工中的主要施工方法和措施，人员安排，质量控制,进度、材料控制及安全文明施工与环境保护等进行阐述说明。 （2）.编制依据 2、工程概况 本工程是由吉林到长春的输油管道工程。管道主要是采用外加电流的方式进行阴极保护。土壤电阻率比较低的地方需要用锌带牺牲阳极做临时阴极保护，有和旧管道交叉的地方设置管道交叉测试桩。每整公里处设电位测试桩。在管道受交流干扰地段设去耦合器。在长春末站埋设阳极地床。在绝缘法兰两端设接地电池，并设参比电极。 .工程内容：本工程主要内容包括测试桩的安装、长效硫酸铜参比电极、锌带的安装；通电点电缆的焊接，恒电位仪的安装、辅助阳极的埋设、接地电池的安装、去耦合器的安装、电缆敷设、系统调试等。
电厂阴极保护外加电流系统的 措 施 及 注 意 事 项 河南汇龙合金材料有限公司 技术部：刘珍 编制：2018年8月 内部资料请勿外传
一、电厂阴极保护系统措施的重要性 变电站接地装置是用于工作接地、防雷接地、保护接地的重要设施，是确保人身、设备、系统安全的重要环节。接地装置的优劣，直接关系到变电站的安全运行。各发电供电、用电企业，对接地装置的设计、安装十分重视。 接地装置属于隐蔽工程，在施工和运行过程中容易被忽视，当事故发生时，如接地装置有缺陷，短路电流无法在土壤中充分扩散，导致接地装置电位升高，使接地的设备金属外壳带高压而危及人身安全和击穿二次保护装置绝缘，甚至损坏设备，扩大事故，破坏电装置系统稳定。铁质接地装置腐蚀严重，导致截面和表面积减小，热稳定性不够，接触电阻增大。随着电装置技术的不断发展，电装置安全稳定的重要性不断提高，接地装置防腐已成为急需解决的重要问题。 对于独立(电气上不加专门的连接线)的钢管桩、地下管道、埋地钢结构等生般不需要采用防腐涂料、牺牲阳极或者外加电流等专门的防腐措施,只要采取适当增加钢管桩的壁厚来延长它的使用寿命即可。 电厂的主厂房、烟囱、灰库等大型建筑物的钢管桩、地下管道等埋地钢结构,组成一个"非独立"系统即它们在电气上与全厂的避雷及接地网相连接。在 此,这部分钢结构受交流杂散电流的影响大,腐蚀速度就比独立的钢结构系统要严重。
二、电厂阴极保护外加电流保护系统参考标准 阴极保护将符合以下提及的标准要求： NACE RP 0169 地下或水中金属管道系统的外部腐蚀 NACE RP 0285 阴极保护的地下储罐系统腐蚀控制 NACE RP 0193 金属储罐底的外部阴极保护 NACE RP 0286 阴极保护管线的电隔离