管道外加电流阴极保护方案.docx

一、概述 管道由 1 条 DN1428 低碳钢焊接管组成，总长约 1.5Km,采用顶管和开挖排管相结合的施工方法进行敷设。 根据类似工程数据，管道埋设深度土层的平均土壤电阻率 5～10Ω·m。 全部钢管外防腐均采用熔融环氧粉末防腐涂层。顶管连接焊缝处采用专用液态环氧树脂补口涂料涂封。 二、设计方案 本工程敷设的管道口径较大、埋设深度深、采用顶管方法敷设在中继间切割及密封焊接会造成该处管道外涂层损伤。因此管道阴极保护选用外加电流方法。 管道设计采用独立的外加电流阴极保护系统。清水管道在两端各设计 1 个阴极保护站。每个阴极保护站在距管道 30～50m 处设计 1 座深井阳极、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。 中间流量井 1 处需采用电缆跨接确保管道良好电连续连接。 本工程顶管施工完成后大部分工作井不拆除，由于其混凝土井壁、井底会对外加电流产生屏蔽使井内浸在水中或土中的管道无法获得有效保护，为此在每个井内设计安装埋设 2 支镁合金牺牲阳极对井内管道实施阴极保护。 三、设计依据的标准及规范 1、 GB/T21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范。 2、 GB/T21246-2007 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法。 3、 SY/T0086-95 阴极保护管道的电绝缘标准。 4、 SYJ4006-90 长输管道阴极保护施工及验收规范四、设计指标 1、阴极保护设计使用寿命 20 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）。 五、技术设计 、设计参数 管道自然电位：-0.55V 最小保护电位：-0.85V 最大保护电位：-1.25V 管道金属电阻率（普碳钢）：0.135Ω·mm2/m平均保护电流密度：0.002A/m2 平均土壤电阻率：10Ω·m 钢管外径×壁厚：1428×14mm 、设计计算 单位长度管道纵向电阻计算： R0 ? ?T ?? (D, ??) ?? T式中：R0——单位长度管道纵向电阻（Ω/m） ρ ——管道金属电阻率（Ω·mm2/m） T D’——管道外径（mm） δ ——管道壁厚 (mm) 将有关计算参数代入上式后： 0R =0.135/[3.14×(1428-14)×14]=2.172×10-6 0 最大保护距离计算 8 ? VL? 8 ? VL ? ? D0 ? Js ? R0 式中：2L0——两侧保护长度或两站最大间距（m） VL——最大保护电位与最小保护电位之差（V）（取 0.4V） D0——管道外径（m） JS——保护电流密度（A/m2） R0——单位长度管道纵向电阻（Ω/m） 7.5——衰减系数将有关参数代入上式后： ? -6 2L0 =[8×0.4÷（3.14×1.428×0.002×2.172×10 ）] =12.82km 计算结果表明，两站最大保护距离 12.82Km 大于清水管道长度 1.5Km。在管道 2 端设计阴极保护站能满足保护要求。 管道连接和绝缘 保护管道与非保护地下金属结构应无金属连接或搭接。 保护电流计算 I0 = D0×π×L×JS 式中：I0——管段保护电流（A） L——管道长度（m） 将有关数据代入后： I0 = 1.428×3.14×12300×0.002 =110A DN1428 清水管保护电流 110A。考虑排气管和排水井管保护电流，设计计算总保护电流为 112A。 深井阳极接地电阻计算 RV ? ?a 2 ??? L ln 2 ? L d 式中：RV — 深井阳极接地电阻 （Ω） L — 阳极长度，（含填料）（m）取 24m d — 阳极直径，（含填料）（m）取 0.35m ρa — 阳极埋点平均土壤电阻率，（Ω.m）取 10Ω.m将有关数据代入后： Rv=(10/2×3.14×24)×ln(2×24/0.35) =0.327Ω 回路总阻抗计算 Rz=Rc+Rl+Rg 式中：Rz —回路总阻抗（Ω） Rc —阴极过度电阻（Ω）本工程为 0.5Ω， Rl —电缆总电阻（Ω）本工程（0.2Km/16 mm2×1 单芯电缆 1.16Ω/Km 取电缆长度100m）为 0.232Ω Rg —辅助阳极接地电阻（Ω）本工程按 0.327Ω 经计算：Rz=1.06Ω 直流电源设计计算 Vo=2+1/2I0×Rz 式中：Vo — 电源输出电压