海水环境下的管道防腐设计(4)

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范标准，对以上土壤分析，得出以下结论：

1、土壤的自然腐蚀性属于强腐蚀极强腐蚀范围；

2、管道沿线存在强烈的杂散电流的腐蚀条件，应当增加排流设施； 3、测量数据显示构成微生物腐蚀的可能性很小；

4、综合全部测量数据说明管道埋设在一个强腐蚀土壤并存在杂散电流腐蚀的环境中；

5、为延长管道寿命，对该环境中埋设的钢质管道，在采用较好的防腐层的基础上必须增设阴极保护设施。 4.2阴极保护方案的选择

阴极保护有两种方法，即牺牲阳极法与外加电流（强制电流）法，下表比较了两种阴极保护方法的特点。

两种阴极保护方法特点的比较

表4-2

方 法 优 点 1. 输出电流连续可调 2. 保护范围大 3. 不受环境电阻率限制. 4. 工程越大越经济 5. 保护装置寿命长 1. 不需要外部电源 2. 对邻近金属构筑物干扰很小 3. 投产后可不需日常管理 4. 工程越小越经济 5. 保护电流分布均匀，利用率高 6.兼有防腐、防雷、排流功能 缺 点 1.需要外部电源 2.对邻近金属构筑物有干扰 3.投产后需要有人需管理 1.高电阻率环境不宜使用 2.保护电流几乎不可调 3.覆盖层质量必须好 4.投产调试工作复杂 5.消耗大量有色金属，成本费用较高 6.安装费时、费力、烦琐 强制(外加)电流法 牺牲阳极法 从表4-2阴极保护方法的比较，可知两种方法各有优缺点。由于本项目工程的管道附近架设有高压线路，以后还要铺设多条综合管道，高压线路及综合管道必然会产生严重的杂散电流，由于杂散电流对钢管的腐蚀极易造成穿孔腐蚀。本处若采用强制(外加)电流法，由于管道沿线杂散电流干扰值较大，不仅对邻近金属构筑物有干扰的问题需

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要加以技术上的解决，还要再增加80～100处排流设施，增加工程成本及施工难度；如果采用牺牲阳极法，因牺牲阳极法本身就兼有防腐、防雷、排流功能，不需要另外再增加排流设施。特别是该项工程采用牺牲阳极法不会对今后其他部门的钢结构产生负面影响，而且其他部门所采用的金属构件对本工程的钢质管道影响甚微。牺牲阳极法的不足是：安装费时、费力、烦琐，一次性投入费用高。如果采用强制(外加)电流法，再加上增加80～100处排流设施，也能够较好的解决以上问题，此费用与牺牲阳极法费用相当。根据本工程的特点，从安全、稳妥、长期使用和管理方便的角度考虑，本次阴极保护设计方案采用牺牲阳极法。

4.3牺牲阳极法设计方案

4.3.1执行设计标准、规范：

（1）《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》(SY/T0019-97) （2）《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》(SY/T0017-96) （3）《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》(SY/T0032-2000) （4）《钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准》(SY/T0088-95) （5）《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐涂层技术标准》(SY/T0447-96) （6）《绝缘法兰设计技术规范》 (SY/T0516-97)

（7）《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》(SYJ40006-901997) （8）《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》(SY/T0023-97) 4.3.2材料的选取：

根据《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》 (SY/T0019-97)和30年的设计寿命牺牲阳极阴极保护材料的选取如下：

土壤电阻率范围 ρ为31-226Ω2cm 阳极种类 锌阳极 阳极重量(kg) 42.5kg/块 15

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4.3.3牺牲阳极设计参数： 钢管电阻率：0.166Ω.mm2/m。

覆盖层电阻： 环氧煤沥青10000Ω.m2 。 保护电流密度： i=0.5mA/m2 。 最小保护电位：-0.85V， 平均土壤电阻率：ρ=0.3-3Ω.m 管道长度L=13000m32 =26000m 管道压力：0.6MPa 管道直径：Φ=1220mm 设计寿命T=30年。 4.3.4牺牲阳极设计计算

保护面积 S???D?L???1.224?13000?2?99978m2； 保护电流 I?S?i?99978?0.5?49989mA；

所需锌阳极总重量W=T3ω3I/K=30317.25349.989/0.85 =30434kg

阳极间距定为36米；

阳极数量(只数) N=1300032/36=722支，每根水管每隔36米处放一支阳极；

单支阳极重量：30434/722=42.2kg，选42.5 kg。 4.3.5设计结果：

曹妃甸工业区供水工程海上钢管段管道直径为1220mm，长度约13Km，双管线，设计锌阳极361组（间距36米），每组2支42.5公斤锌阳极，共用722支，考虑施工时不可预见及一定程度的损耗，增加计算用量的10%，总计794支。

测试桩20个。

4.3.6套管情况及绝缘支撑和带状阳级设计

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套 管 部位 沿线五处 直 径 ㎜ 长度m 绝缘支撑（RGV—50）设 计 单 总 类 间 距支计，型 （m） 个 套 0.5 14 300 总计 4200 带状阳级设计 型 号 大B 间 距（m） 0.25 测试桩 总 计设计（米） （支） 600 5 1600 30 砼 沿线五处过公路，每处安装Ф1600砼套管30m。设计 采用RGV-50绝缘支撑，每0.5m放一组，每组14支，共300组(套)总计4200支。

管道阴极保护材料见下表

管道阴极保护材料表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 材料名称 锌合金阳极 填包料 绝缘接头 参比电极 测试桩 测试片 电缆 电缆 电缆 电缆 铝热焊剂 点火器 铝热焊模具 锌带状阳极 绝缘支撑 42.5Kg 化学纯 1220 Cu/CuSO4 Φ108X3000 100X200 VV-1/1310 VV-1/1325 VV-1/136 RVVP0.5/132.5 菱形 50 规格 型号 大-1 14RGV-50 单位 支 吨 套 支 套 片 M M M M 瓶 支 付 米 组 数量 794 66 2 20 20 20 6000 100 500 200 1300 1400 6 600 300 备注 4.4设计说明

4.4.1绝缘装置的设置

电绝缘可以将保护电流限定在一定的范围里，避免相互间的干扰；为了防止保护电流的流失确保站间管道保护效果，防止外加电流

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对设备的影响，本工程在泵站各站进出管道上设置绝缘装置。绝缘装置采用埋地型绝缘接头，绝缘接头材质采用与管道相同材质（Q235），绝缘性能符合标准规范的要求。绝缘考虑到管道沿线雷电较多，邻近高压电线路的特点，埋地绝缘接头采用双锌接地电池进行保护，每一个绝缘接头处设置双锌接地电池一套。

4.4.2防止杂散电流的措施

在杂散电流源中，电气化铁路、以接地为回路的输电系统等直流电力系统都可能在土壤中产生杂散电流。地下管道产生电化学腐蚀。我国行业标准规定，管道附近土壤中电位梯度大于0.5mv/m时认为有干扰的可能， 当电位梯度大于2.5mv/m时应考虑采取防护措施。根据调查与测定结果的分析，设计中在杂散电流段设测试桩，根据实际的测试情况而采取不同的排流保护措施。防止和克服杂散电流的主要措施是排流保护。在杂散电流干扰严重的地区可以通过提供防腐层等级和设置排流锌阳极组来减少杂散电流对管道的腐蚀和干扰。管段设置大型排流阳极地床（8～12支锌排流阳极），中等干扰程度采用4支锌排流阳极，弱干扰管段采用2支锌排流阳极。

本处杂散电流干扰情况经测量在2-8mV之间，干扰是很严重。其杂散电流源来自与管道相距较近的高压输电线路。如此大强度的杂散电流，其影响范围一定很大，当然必须强制排流。如果采用外加电流法，还需另外增加如上所述的排除方案。但是采用牺牲阳极法，其本身就要安装很多的牺牲阳极，因为牺牲阳极具有防腐、防静电、排流等综合功能，因此不需经再增加排流阳极了。

4.4.3阴极保护测试系统

为了定期检测管道阴极保护参数，本工程在管道沿线设置电位测试桩，电位测试桩每公里设置一个；绝缘接头电位测试桩每一绝缘处设一个。测试桩可兼作线路里程桩；测试桩应埋设牢固稳定。

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