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1、天 然 气 厂 站 埋 地 敷 设 钢 质 管 道 阴 极 保 护 施 工 方 案河南回来了合金材料1概述天然气厂站内埋地敷设的工艺钢质管道（以下简称工艺管道），普遍采用具备防 腐、绝缘性能的3PE防腐层防腐保护。依据现行的国家和行业标准规范，埋地敷 设的工艺管道应采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统。由于厂站区域及工程 投资额度等条件的限制，局部产权方或建设方要求阴极保护设计单位采用牺牲阳 极的阴极保护认为其经济性和实施便捷性最优。本文通过以某天然气 厂站内工艺管道采用牺牲阳极的阴极保护方案为例，进行设计计算，探讨方案的 可行性。2工程概况广东省某城市天然气调压计量站站区一期工程占地约70
2、mX80 m,工艺装置 区占地约12 mX34 m,预留工艺装置区占地约8 mX20 m,工艺放散管区占 地约3 mX3 m,辅助用房占地约6. 6 mX33 m。二期工程预留占地约40 mX85 m。站区内需进行阴极保护的工艺管道采用3PE防腐层防腐保护，其 他埋地敷设的管道均为非金属管道。站区内外工艺管道均设置绝缘接头。站区内 埋地敷设的金属物为建构筑物基础内钢筋（接地系统的组成局部）、防雷装置及 供配电系统接地、设备装置平安保护接地系统（建筑工程用热镀锌钢质材料）。 依据现行国家标准规范及受工程实施条件的限制，需进行阴极保护的工艺管道无 法与其他金属物进行电绝缘。特别说明，防雷装置、供配
3、电系统接地、设备装置 平安保护接地等与接地体必须直接可靠联结。站区需进行阴极保护的工艺管道采 用牺牲阳极的阴极保护方式。3阴极保护设计的主要依据GB/T 21448-2008埋地钢质管道阴极保护技术规范（以下简称GB/T 214482008）第4. 2. 1. 1 款规定：阴极保护管道应与公共或场区接地系统电绝缘，经测试确认所提供的管 道保护电流足以抵消其接地系统造成的电流损失时除外。依据上述规定，设计单 位在进行阴极保护设计时，应计及接地系统造成的电流损失。4阴极保护设计 计算阴极保护设计计算依据阴极保护设计计算依据GB/T 21448-2008附录A。 工艺管道敷设土壤电阻率工艺管道敷设深
4、度约为1. 3 m, 土壤深度为2 m的 土壤电阻率设计取值为HOQ - mo接地系统接地电阻依据本工程电气专业设 计要求，接地系统接地电阻不大于1 。，因此本站接地系统接地电阻设计为 1 Q o保护电流密度a.工艺管道保护电流密度工艺管道所需保护电流密度 取值为0. 01 mA/m2o b.建构筑物基础内钢筋保护电流密度有研究者指出将保护 电流密度（钢外表）限定为20 mA/m2之内，以防止钢与混凝土之间黏合力可能 降低，通常电流密度在115 mA/m2范围内3 277。有研究者指出对于氯化 物严重污染的环境，钢筋上的电流密度应在12 mA/m2 4 208,不过BS标 准（英国标准学会）给
5、出的钢筋所需保护电流密度是520 mA/m2,这可能是 初期极化期间要有足够的大的电流的缘故。依据上述文献，本工程钢筋所需保护 电流密度取值为2 mA/m2o c.接地系统保护电流密度有研究者指出埋地套管、 接地极在无覆盖层的条件下，其保护电流密度在10100 mA/m2 4 59。建筑 工程用热镀锌钢质材料的热镀锌层较薄，且施工时破损较多，因此其保护电流密 度取值为20 mA/m2。需阴极保护的金属物外表积统计a.工艺管道外表积工艺 管道外表积统计见表1。工艺管道总长度为660. 3 m,总外表积为713. 44 m2。 表1工艺管道外表积统计b.建构筑物基础内钢筋外表积建构筑物基础内钢筋外
6、表积统计见表2 （表中仅为 辅助用房基础内钢筋约略统计，实际外表积大于此值。其他建构筑物基础内钢筋 本次计算暂不统计）。建构筑物基础内钢筋总外表积为477. 44 m2。表2建构筑物基础内钢筋外表积统计C.接地系统外表积接地系统外表积统计见表3 （表中仅为一期工程实施局部统 计）。接地系统总外表积为42. 24 m2o表3接地系统外表积统计 需要的阴极保护电流得出工艺管道、建构筑物基础内钢筋、接地系统所需的保护电流分别为0. 007 A、0. 955 A、0.845 A。牺牲阳极组输出电流选用22 kg棒状镁合金阳极，两支一组，组内阳极间距2 m,采用立式埋设方式。a.单支立式牺牲阳极接地电阻
7、的计算b.牺牲阳极组接地电阻I1c.牺牲阳极组输出电流牺牲阳极组输出电流的计算见式（5）：根据电气专业要求，站内接地系统接地电阻为1 Q,因此阴极过渡电阻近似取1。由式（5）得出牺牲阳极组输出电流为0.028 Ao所需牺牲阳极组数所需牺牲阳极组数的计算见式（6）：计算得出所需牺牲阳极组数为194组。5结论与建议本文的案例计算是在条件很有利的状况下计算的。工艺管道需要的保护电流为0.007 A,仅需一支阳极 即可，工艺管道需要的保护电流仅占总保护电流的0.4%,牺牲阳极提供的保护 电流有99. 6%消耗在基础内钢筋和接地系统上。另外，一组阳极埋设约需要1 mX2 m的区域，194组阳极埋设需要的区域本厂站很难提供。根据概算专业 按定额提供的数据，敷设单支阳极的费用约为1 200元，总费用约为46. 56X104元。根据本文的分析，现提出以下建议。相关标准规范修订时， 应充分考虑工程实施的必要性、经济性等因素。产权方或建设方应与设计单位 充分协调，尽可能采用先期设计实施，经测试后再完善设计实施的方式，共同确 定可行的阴极保护实施方案。在必要性、经济及地域条件许可时，可采用柔性 阳极等外加电流的阴极保护方式。注重工艺管道外防腐的质量，减少工艺管道 外腐蚀的发生。