阴极保护设计

管道阴极保护可分别采用牺牲阳极法、外加电流法或两种方法结合，设计时应视工程规模、土壤环境、管道防腐层质量等因素，经济合理地选用。对于高温、防腐层剥离、隔热保温层、屏蔽、细菌侵蚀及电解质异常污染等特殊条件下，阴极保护可能无效或部分无效，在设计时应给予考虑，为了使所设计的阴极保护系统有效，管道要满足以下条件：

1、管道必须是电气连续性的，对于焊接管道，这不是问题。如果管道上有承插接口，法兰连接的阀门，要用跨接线跨接。

2、被保护的管道段必须和其他埋地管道、电缆、接地极绝缘，可采用绝缘接头或绝缘法兰；套管穿越时，主管和套管之间要安装绝缘垫块。

3、管道穿越其他管道、电缆、或埋地结构时，其间距要大于0.4米，如果间距小于0.1米要在它们之间安装绝缘把，以提供机械保护、防止腐蚀干扰。

设计阴极保护系统需要考虑的因素

给管道做阴极保护一般都会采用牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护或者这两者之间相结合使用。在施工之前的设计方案中，应该考虑到工程的规模，施工的环境，土壤的情况，最后还要考虑到这条被保护管道的防腐层质量等因素，选择最合适最经济的方法。在某些特殊的环境中，有时阴极保护系统会失效或者部分效果不佳，所以在设计施工方案时，应该将这些特殊环境考虑进去，比如：周围温度高，管道的防腐层脱落，隔热保温层的情况，屏蔽周围电气金属设施，环境中的细菌侵蚀情况以及周围环境的污染等情况。

阴极保护设计的第一步是计算所需电流量，对于新建结构，可以参考类似地区一件结构电流来计算新建结构的电流大小，如果结构已经建成，可以采取通电实验方式实际测量达到保护点位所需要的电流值。电流密度是指保护单位面积所需要的电流的大小。

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在外加电流阴极保护设计时，对于管道与设备的连接部位应重点考虑，特别是管道与二次滤网、收球网、凝汽器相连的部位，从实际情况来看，这些部位也是腐蚀最严重的部位，应该重点保护。在阴极保护设计时，对于该部分，建议采用独立的恒电位仪进行控制，使之成为一个单独的系统，同时在特征的连接部位设置参比电极进行检测，以避免过保护可能引起的危害。外加电流阴极保护一般与防腐涂层联合使用，对于较小的管道无法涂刷防腐涂层，设计时根据海水流速及裸钢，选取合适的保护电流密度；同时，由于在小管道中辅助阳极的电流传输距离较短， 在小管道保护设计时，应根据管道大小并考虑到管道走向等，合理计算辅助阳极的数量，并在管道系统中合理布置。

我们知道，管道中海水的流速不同，其对金属材料的腐蚀速率也不同。对一般碳钢来说，流速高，腐蚀较重，而流速小，则腐蚀较轻。这是因为碳钢在海水中的腐蚀速度受溶解氧的扩散速度控制，流速越大，扩散层厚度越小，氧的极限扩散电流密度就越大，相应地腐蚀速度也越大。在实际中常选10CrMoAI钢作为小管道材料，这种材料的腐蚀速度随流速开始是缓慢增加，然后增长越来越快。而对于1Crl8Ni9Ti和TC4，在高流速情况下，氧的供应快速而充分，有利于表面膜的成长与修复，使材料处于钝化状态，故流速变化对腐蚀速度影响不大，且这种情况下还不易发生点蚀。在阴极保护情况下，海水流速不同，所需保护电流密度也不同，这是由于流速影响了金属材料的电极电位，要维持最小保护电位所需外加电流值将随流速增大而增加。通常海水流速增加，金属材料的腐蚀电位向正方向移动，而在异金属接触腐蚀情况下，海水流速增加，可使偶对中阳极材料的腐蚀加剧。所有这些，我们在进行海水管道系统外加电流阴极保护设计时都必须加以考虑。

1、管道走向以及所处区域其他埋地设施情况、管道直径、长度、运营时间、运营温度、防腐层类型、管道连续性。

2、土壤类型、电阻率地下水情况、阴极保护系统设计寿命。

3、对于新建系统，可以根据经验及理论计算，确定管道系统需要的保护电流，大概的阴极保护站位置，然后世界测量阴极保护站的位置处的土壤电阻率，选择地土壤电阻率点作为以后的阳极地床位置。

4、对于已建管道，可以进行理论计算，也可以实地测量管道阴极保护所需要的保护电流。实际测量阴极保护电流时，可以用蓄电池或临时的整流电源及地床给管道送电，测量管道沿线个点的管地电位，根据实验结果确定阴极保护电流及保护站位置。

5、由于牺牲阳极驱动电压低、输出电流小，所以，一般只用短距离管道、且土壤电阻率低的情况下。外加电流阴极保护由于输出可调，所以，可以用子啊大西南管道以及高土壤电阻率区。应尽量采用外加电流阴极保护方式以取得最大的投资效益比。

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备案号：479-1997 2100433B

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