管道外加電流陰極保護(hù)方案

1、管道外加電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案上海xxx設(shè)計(jì)研究總院二。一二年十二月三日概述管道由1條DN1428低碳鋼焊接管組成，總長(zhǎng)約1.5Km,采用頂管和開(kāi)挖排管相結(jié)合的施工方法進(jìn)行敷設(shè)。根據(jù)類似工程數(shù)據(jù)，管道埋設(shè)深度土層的平均土壤電阻率510Q-m0全部鋼管外防腐均采用熔融環(huán)氧粉末防腐涂層。頂管連接焊縫處采用專用液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂補(bǔ)口涂料涂封。二、設(shè)計(jì)方案本工程敷設(shè)的管道口徑較大、埋設(shè)深度深、采用頂管方法敷設(shè)在中繼間切割及密封焊接會(huì)造成該處管道外涂層損傷。因此管道陰極保護(hù)選用外加電流方法。管道設(shè)計(jì)采用獨(dú)立的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。清水管道在兩端各設(shè)計(jì)1個(gè)陰極保護(hù)站。每個(gè)陰極保護(hù)站在距管道3050m處設(shè)計(jì)1座深井

2、陽(yáng)極、在靠近排氣管處埋設(shè)1支長(zhǎng)效硫酸銅參比電極、在陰極保護(hù)站設(shè)計(jì)安裝1臺(tái)直流電源。中間流量井1處需采用電纜跨接確保管道良好電連續(xù)連接。本工程頂管施工完成后大部分工作井不拆除，由于其混凝土井壁、井底會(huì)對(duì)外加電流產(chǎn)生屏蔽使井內(nèi)浸在水中或土中的管道無(wú)法獲得有效保護(hù)，為此在每個(gè)井內(nèi)設(shè)計(jì)安裝埋設(shè)2支鎂合金犧牲陽(yáng)極對(duì)井內(nèi)管道實(shí)施陰極保護(hù)。三、設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范1 、GB/T21448-2008埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范。2 、GB/T21246-2007埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法。3 、SY/T0086-95陰極保護(hù)管道的電絕緣標(biāo)準(zhǔn)。4 、SYJ4006-90長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)施工及驗(yàn)收規(guī)范四、設(shè)

3、計(jì)指標(biāo)1 、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)使用壽命20年。有效保護(hù)期間管道極化電位應(yīng)滿足以下第2或3條要求。2、施加陰極保護(hù)后，管道陰極極化電位為-0.851.25V（相對(duì)于CSE電極），應(yīng)考慮排除IR降。3、在陰極保護(hù)極化形成或衰減時(shí)，測(cè)取被保護(hù)管道表面與土壤接觸、穩(wěn)定的參比電極之間的陰極極化電位差不應(yīng)小于100mV。0.5%時(shí)，通電保護(hù)電位應(yīng)2L04、當(dāng)土壤或水中存在硫酸鹽還原菌，且硫酸離子含量超過(guò)達(dá)到-0.95V或更負(fù)（相對(duì)于CSE電極）。五、技術(shù)設(shè)計(jì)1.1、 設(shè)計(jì)參數(shù)管道自然電位：-0.55V最小保護(hù)電位：-0.85V最大保護(hù)電位：-1.25V2管道金屬電阻率（普碳鋼）：0.135Q,mm/m平均保護(hù)電

4、流密度：0.002A/m2平均土壤電阻率：10Qm鋼管外徑X壁厚：1428X14mm1.2、 設(shè)計(jì)計(jì)算1.2.1 單位長(zhǎng)度管道縱向電阻計(jì)算：PTR0二理驕龍：（D,一一）式中：R0單位長(zhǎng)度管道縱向電阻（Q/m）2pt管道金屬電阻率（Qmm/m）D'管道外徑（mm）8管道壁厚（mm）將有關(guān)計(jì)算參數(shù)代入上式后：R0=0.135/3.14X（1428-14）X14=2.172X10-65.2.2最大保護(hù)距離計(jì)算8Vlnr1依第；-DoJsRo式中：2L0兩側(cè)保護(hù)長(zhǎng)度或兩站最大間距（m）Vl最大保護(hù)電位與最小保護(hù)電位之差（V）（取0.4V）Do管道外徑（m）Js保護(hù)電流密度（A/m2）Ro單位

5、長(zhǎng)度管道縱向電阻（Q/m）7.5衰減系數(shù)將有關(guān)參數(shù)代入上式后：?2Lo=8X0.4+（3.14X1.428X0.002X2.172X10-6）=12.82km計(jì)算結(jié)果表明，兩站最大保護(hù)距離12.82Km大于清水管道長(zhǎng)度1.5Km。在管道2端設(shè)計(jì)陰極保護(hù)站能滿足保護(hù)要求。5.2.3 管道連接和絕緣保護(hù)管道與非保護(hù)地下金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)無(wú)金屬連接或搭接。5.2.4 保護(hù)電流計(jì)算I0=D0X兀xLxJs式中：I0管段保護(hù)電流（A）L管道長(zhǎng)度（m）將有關(guān)數(shù)據(jù)代入后：I0=1.428X3.14X12300X0.002=110ADN1428清水管保護(hù)電流110A?？紤]排氣管和排水井管保護(hù)電流，設(shè)計(jì)計(jì)算總保護(hù)電流為

6、112A。5.2.5深井陽(yáng)極接地電阻計(jì)算a2LRV二ln一1rF*-事工2Ld式中：Rv深井陽(yáng)極接地電阻（Q）L陽(yáng)極長(zhǎng)度，（含填料）（m）取24md陽(yáng)極直徑，（含填料）（m）取0.35mpa陽(yáng)極埋點(diǎn)平均士壤電阻率，（Q.m）取10Q.m將有關(guān)數(shù)據(jù)代入后：Rv=（10/2X3.14X24）Xln（2X24/0.35）=0.327Q5.2.6回路總阻抗計(jì)算z=Rc+Rl+Rg式中：Rz一回路總阻抗（Q）Rc一陰極過(guò)度電阻（Q）本工程為0.5Q,2單芯電纜1.16Q/Km取電纜Ri一電纜總電阻（Q）本工程（0.2Km/16mmX1長(zhǎng)度100m）為0.232QRg輔助陽(yáng)極接地電阻（Q）本工程按0.32

7、7Q經(jīng)計(jì)算：Rz=1.06Q5.2.7直流電源設(shè)計(jì)計(jì)算Vo=2+10XRz式中：Vo電源輸出電壓（V）I0保護(hù)電流（A）取110A2陽(yáng)極反電壓（V）經(jīng)計(jì)算：V0=60V清水管道設(shè)計(jì)選用輸出75V/75A直流電源。設(shè)備輸入電源為三相四線380V;50HZ;12KVA交流電源。5.2.8 直流電源選型用于外加電流陰極保護(hù)的直流電源可采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的可調(diào)式整流器，也可采用自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)的恒電位儀。手動(dòng)調(diào)節(jié)的可調(diào)式整流器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)好，可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。適用于被保護(hù)結(jié)構(gòu)周圍介質(zhì)變化較小不需要進(jìn)行頻繁調(diào)節(jié)以及對(duì)可靠性要求高和設(shè)備維修不方便的場(chǎng)合，例如地下管道、儲(chǔ)罐的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。恒

8、電位儀通常用于被保護(hù)結(jié)構(gòu)周圍介質(zhì)變化較大，需連續(xù)進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。如船舶船體、大型海水泵的陰極保護(hù)系統(tǒng)。恒電位儀的優(yōu)點(diǎn)是，可自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)變化條件快速調(diào)節(jié)輸出使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)始終處于設(shè)定的保護(hù)范圍內(nèi)。恒電位儀由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，元器件較多，且電子元件易受環(huán)境因素、老化以及強(qiáng)電磁沖擊干擾造成失效，因此性相對(duì)可調(diào)式整流電源其可靠較低、維護(hù)維修技術(shù)要求及成本較高。根據(jù)本工程情況，管道位于地面下46m深處土壤介質(zhì)基本穩(wěn)定，不需要頻繁調(diào)節(jié)。因此，外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的直流電源設(shè)計(jì)選用可調(diào)式整流器?？烧{(diào)式整流器箱體結(jié)構(gòu)為室內(nèi)安裝型，可安裝在單獨(dú)陰極保護(hù)間內(nèi)也可安裝在電氣控2制室。采用單獨(dú)設(shè)計(jì)的陰極保護(hù)間時(shí)，

9、建筑面積應(yīng)n16m;通風(fēng)良好。電源電纜截面積2應(yīng)n6mm。電源配電箱應(yīng)安裝有防雷及漏電保護(hù)裝置。5.2.9 犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)每個(gè)工作井內(nèi)設(shè)計(jì)埋設(shè)2支22Kg鎂合金犧牲陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極電纜與排氣管或排水管連接。六、施工設(shè)計(jì)6.1 、主系統(tǒng)部分外加電流陰極保護(hù)主系統(tǒng)由電源設(shè)備、輔助陽(yáng)極地床、參比電極及連接電纜組成。陰極保護(hù)站內(nèi)安裝1套獨(dú)立的電源配電箱為直流電源及日常維修提供電源。直流電源輸入為三相50Hz380V/20KVA交流電。1. 輔助陽(yáng)極采用深井式地床，地床位于距管道垂直距離3050米處。陽(yáng)極井深A(yù)70米，井內(nèi)安裝埋設(shè)12支組裝式金屬氧化物陽(yáng)極及導(dǎo)氣管。2. 深井地床地表砌筑井座井蓋用以保護(hù)導(dǎo)氣

10、管。3. 深井地床附近安裝1個(gè)陽(yáng)極接線箱，12根陽(yáng)極電纜在接線箱內(nèi)并聯(lián)后由陽(yáng)極匯流電纜引到直流電源。4. 在站內(nèi)距排氣管0.2m處埋設(shè)1支長(zhǎng)效硫酸銅參比電極，埋設(shè)深度為地面以下埋設(shè)深度不小于 0.8m1.5m。5. 電纜應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集D164的要求鋪沙蓋電纜蓋板敷設(shè)，6. 電纜選型為：陽(yáng)極電纜 陽(yáng)極匯流電纜陰極電纜參比電極電纜電源線YJVVVVV2220.5KV/1 X 14mm2 0.5KV/1 x 25 mm222220.5KV/1 x 25 mm2VV-0.5KV/2RVV-0.5KV/310 mm2x 6 +1 x 4mm6.2 、輔助部分陰極保護(hù)輔助部分主要包括：測(cè)試樁的安裝，部分

11、絕緣裝置的跨接等1. 測(cè)試樁的安裝為便于及時(shí)掌握陰極保護(hù)設(shè)施的運(yùn)行情況，大約間隔1Km安裝1個(gè)測(cè)試樁。測(cè)試樁規(guī)1.5m格為108X4X2900mm。每支測(cè)試樁附近管道上方埋設(shè)1支長(zhǎng)效硫酸銅參比電極，埋設(shè)深度為地面以下參比電極電纜引入測(cè)試樁。測(cè)試樁內(nèi)的測(cè)量零電纜可焊接在排氣管或排水井管上，焊點(diǎn)必須按規(guī)定的方法密封。2. 跨接為了確保陰極保護(hù)管道的電性連接，管道中間的絕緣接頭和螺栓連接的法蘭應(yīng)采用跨接電纜連接?？珉娎|型號(hào)為VV22-0.5KV/1X25mm2,管道與電纜的連接采用鋁熱焊方法焊接，焊點(diǎn)必須按規(guī)定的方法密封。絕緣接頭2側(cè)焊接的跨接電纜引入接線樁，在樁內(nèi)連接；螺栓連接的法蘭2側(cè)直接用電纜跨接。七、施工技術(shù)要求1 直流電源的安裝應(yīng)嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。電纜與設(shè)備的連接應(yīng)先連接銅鼻子，然后再與設(shè)備相應(yīng)的接線柱連接，并保證電氣連接良好。2 陽(yáng)極井的具體位置由設(shè)