浅述输油管线阴极保护方案设计(2)
设计保护年限:40年;
保护电位:消除土壤IR降的前提下,管/地电位达到-0.85V或更负(CSE);或在阴极保护极化形成或衰减过程中,阴极极化电位差值最小为100mV。
3.2阴极保护计算方法
阴极保护计算是阴极保护的核心技术,指导阴极保护设计和运行,计算方法参考GB/T21448-2008,以场外管线阴极保护方案为例进行说明。
3.2.1强制电流保护[2]
(1)保护长度计算。
(2)保护电流计算。
按照被保护对象的实际面积和选取的保护电流密度,计算保护电流:
(3)单支水平式辅助阳极接地电阻计算。
本工程设计采用高硅铸铁阳极,预包装阳极组尺寸规格为Φ219×2000mm。阳极地床为浅埋阳极,埋设深度1.5米。阳极地床位置选取低洼、低电阻率区域,距管道垂直距离应不小于300m。
(4)阳极地床接地电阻计算。
(5)电源系统及阳极地床。
经计算,电源输出电流为1.79A,输出电压为8.9V,输出功率22.74W。电源设备不能满负荷运行,本设计裕量取50%。
3.2.2牺牲阳极保护
对于河流、公路的穿越段采用牺牲阳极作为增补措施,在河流和公路定向钻穿越部位两端各增设4支镁合金牺牲阳极。在此不做详细的计算。初步估算一般取全线10%的作为保护长度,根据所需的保护电流以及单支牺牲阳极的发电电流,计算出所需的牺牲阳极数量。
3.3杂散电流的影响因素及措施
防护杂散电流腐蚀一般采取“以防为主,以排为辅,防排结合,加强监测”的综合防护措施。杂散电流大小的基本趋势是外加电流越小、土壤电阻率越大、管线埋深和水平距离越大、防腐层破损越小,对应的杂散电流越小[3],从如下几方面考虑杂散电流的防治措施:
(1)在条件准许的情况下,增加埋地管线与杂散电流电流源(如地铁、电气化铁路、输变线路、城市、工厂等杂散电流干扰源)平行及交叉距离[4];(2)对于有杂散电流干扰段埋地金属管线,管沟回填时换填电阻率较大的土壤;(3)采取绝缘性能好(如3PE)防腐层,选择可靠的补口防腐材料(如聚乙烯热收缩套)和施工工艺,对下沟回填的管线进行电火花检测,及时修补有缺陷的防腐层[5]。(4)根据杂散电流的强度采取合理的排流措施,场外管线采用“固态去耦合器+裸铜线排流床”的排流方法。
4结语
在长输管线阴极保护设计,通常采用强制电流保护为主,牺牲阳极为辅的方案。在确定路由时,需要明确周边杂散电流源的情况(如地下电缆、输油输气管线、高压电塔、变电站以及电气化铁路等),在条件准许时增加安全距离。在设计计算时,根据保护电位、防腐层种类、管材、土壤电阻率、电流保护密度等确定设计参数。此外,还需注意牺牲阳极材料、套管屏蔽、绝缘法兰干扰以及参比电极等问题,使阴极保护能达到最佳效果[6]。
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