管道工程阴极保护系统技术服务手册.doc

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1、. .管道工程阴极保护系统技术效劳手册2021 年08月目录第一章前言3第二章阴极保护的简介4第三章阴极保护相关技术规与标准7第四章阴极保护类型的选择及其经济性的分析8第五章区域性阴极保护系统运行与数据记录20第六章区域阴极保护系统的维护26第七章区域阴极保护系统运行维护平安本卷须知31附录32第一章前言对管道而言，腐蚀是影响油气站场管道平安的主要因素之一，其重后果是造成站场的管道穿泄漏。为了使管道免于腐蚀威胁，目前国普遍采用的大多为防腐涂层的法。防腐层的防腐机理是通过隔绝管道金属体与外部的土壤腐蚀环境来实现的，土壤中的水分、氧气和无机盐等物质由于防腐层的阻隔作用而不能到达管体外表，从而抑制了

2、腐蚀的发生。但是由于防腐层在涂覆和管道安装过程中往往不可防止的会存在一些诸如局部破损等缺陷，如果没有其他的补充有效腐蚀防护手段，在这些涂层缺陷处就会发生腐蚀。因此，对管道而言，单纯的防腐涂层并非完善的腐蚀防护技术体系，在这种情况下，阴极保护保护作为一种有效的电化学腐蚀防护手段，可以有效的对防腐涂层破损处进展腐蚀防护。阴极保护是利用金属的极化原理，通过施加一定的直流电流到金属保护对象，实现对电解质如站场的土壤中金属构筑物如管道电化学腐蚀防护的法。阴极保护系统包括电源设备、被保护构造物、测试系统和阳极床系统四大局部，需要有效的运行维护才能保证其发挥腐蚀防护的功能。本手册编制的目的即在于为管道阴极保

3、护运行维护管理人员提供有效的学习培训、运行维护作业指导，保证管道阴极保护系统的高效稳定运行。第二章阴极保护的简介现在，人们已经普通认识到了管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防腐措施，这是因为防腐层在生产、运输与施工中无法保护不受到任损坏，因此不可能完全将管道与腐蚀环境及介质完全隔离。而且用于防腐层的各种材料都有不同程度的吸水和透气性，因此埋地后，在土壤中电解质溶液的作用下会逐步吸水老化。要维持有效的防腐，就必须同时采取阴极保护进展联合保护。阴极保护的使用已经产生了巨大的经济效益，通常采用阴极保护的管道寿命可以延长一倍以上，而阴极保护的投资不及总投资的3%，此其经济效益与社会

4、效益是显而易见的。国标GB 50393-2021?钢质油管道防腐蚀工程技术规?对管道提出了必须采用阴极保护的要求。下面介绍阴极保护的原理及其法。2.1阴极保护的原理及类型对于管道而言，阴极保护是目前最有效减小腐蚀的手段之一。阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属外表各点到达同一负电位，因而金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种方法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。2.1.1牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个

5、较负的、一样的电位。该式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，埋设后很少需要专业人员来维护，广泛应用于保护小型电流一般小于1安培或处于低土壤电阻率环境下土壤电阻率小于100欧姆米的金属构造，如城市管网、小型管道等。根据国有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，如牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极外表生成一层不导电的硬壳氧化产物与围介质的混合物，限制了阳极的电流输出，甚至造成阳极窒息。设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。2.1.2外加电流阴极保护外加电流阴极保护是通过外加直流电源以

6、及辅助阳极，迫使电流从阳极流向被保护金属，使被保护金属构造电位低于围环境。该式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属构造，如：长输埋地管道，大型罐群等。但是外加强制电流阴极保护的需要建立阴极保护站，阴极保护站的恒电位仪等电器设备一般需要专业人员的定期维护。2.2牺牲阳极与强制电流阴极保护的区别对于具体的保护对象，是采用牺牲阳极阴极保护还是采用强制电流阴极保护，应具体情况具体分析。以杂散电流干扰不大、土壤电阻率较低、保护电流较低的条件为例，管道采用牺牲阳极阴极保护的法是既经济又合理的。2.3国外阴极保护使用的现状阴极保护技术在国外己有一百多年历史，四十年代开场应用于油、化工设备的防腐之后

7、又开展用在地下油、气、水的输送管道防腐面。阴极保护不仅可以防止一般腐蚀，还可以防止金属的小腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀裂开、冲击腐蚀和黄铜脱锌等。我国在六十年代初开场研究阴极保护法，六十年代末期在主要在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用。我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六十年代在XX、等油气管道上推广应用，目前全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统并且收到明显的效果。由于这项技术可以为节约大量资金和节省日益匮乏的金属能源，延长钢质管道和管道的使用寿命，因此我国在钢质管道的保护上，也普遍采用了阴极保护技术。但目前我国的阴极保护在施工面和管理面都还不是很规，我们对阴极保护管理的水平与国外的阴极保

8、护管理水平还有相当大的差距，例如，在德国PLE工程公司阴极保护部只有不到一百人却担负那么德国近万公里的760座阴极保护站，4.5万个绝缘接头，1万多个测试点。而我国的阴极保护管理工作主要是管道或管道所有权的公司进展，所以缺乏统一的管理标准。阴极保护的管理工作应该从头抓起，注重每个环节的工作，这样才能提高阴极保护的管理水平。首先就要了解有关阴极保护的相关的技术规和标准。第三章阴极保护相关技术规与标准只有了解阴极保护的相关的技术规与标准，才能从根本上抓住阴极保护的管理中的要点，否那么无从谈起提高阴极保护的管理水平。现在有关这面的标准很多，下面就列出以下国外的主要标准。3.1国外有关阴极保护的标准1

9、.DINEN13636-2004Cathodicprotectionofburiedmetallictanksandrelatedpiping2.ISO15589-1-2003Petroleumandnaturalgasindustries-Cathodicprotectionofpipelinetransportationsystems-Part1:On-landpipelines3.DINEN13509-2003 Cathodicprotectionmeasurementtechniques4.BSEN13509-2003 Cathodicprotectionmeasurementtech

10、niques5.ASTMB843-1993(2003)StandardSpecificationforMagnesiumAlloyAnodesforCathodicProtection6.NACETM0497-2002MeasurementTechniquesRelatedtoCriteriaforUndergroundorSubmergedMetallicPipingSystemsItem 3.2国有关阴极保护的标准1、GB 50393-2021?钢质油管道防腐蚀工程技术规?2、SY/T 0087.3-2021 ?钢制管道及管道腐蚀评价标准 钢质管道直接评价?3、SY/T 0088-2006

11、 ?钢质管道罐底外壁阴极保护技术标准?4、SY/T 0047-1999 ?原油处理容器部阴极保护系统技术规?5、Q-SH 0086-2007 ?钢制管道罐底外壁阴极保护网状阳极系统技术要求?. .word.zl. .第四章阴极保护类型的选择及其经济性的分析阴极保护与涂层的联合保护可取得巨大的经济效益与社会效益，日益被人们所公认并逐渐被人们所承受，并在管道、贮罐的建立中做到了与主体工程同时勘察、设计、施工和投产。实施任一个工程时都要考察其经济性，阴极保护工程也不例外，下面就介绍一下影响阴极保护工程经济性的因素。4.1影响强制电流阴极保护的经济性的因素按我国油行业标准SYJ36-89?埋地钢质管道

12、强制电流阴极保护设计规?对辅助阳极接地电阻没有明确规定，只是提出应与所用的仪器设备相匹配。接地电阻是阴极保护电能消耗的主要部位，约占6080%，有人曾做过电能消耗的分配实验见表2。阳极电能的消耗主要是用在抑制接地电阻上，接地电阻越小，那么消耗越小。从这点出发，为了到达这一目的，阳极装置必然过于庞大，或要做必要的处理，那么经济上是不可取的。终究取多大为宜，联规定该值应小于0.5，事实证明，当阳极埋设处的土壤电阻率小于10时，一般阳极构造可以到达这一标准。如电阻率高，那么阳极构造要十分庞大，甚至无法到达这一标准。现在多使用难溶高硅铸铁阳极，要求阳极工作电流密度应控制在580/2围，接地电阻可以不受

13、此限制。目前我国生产的阴极保护专用仪器，恒电位仪的规格有限，选用时要注意与阴极保护系统的电阻相匹配。从表2可知，三局部中以阳极接地电阻占主要局部，又是可变局部，如使它们之间相匹配，主要是看经济的合理性。4.2影响牺牲阳极阴极保护的经济性的因素目前牺牲阳极多以成组布置，一组45支或更多不等，阳极间距23，从现场测试结果说明，4支一组阳极发出的电流之和远小于单支发生电流的4倍，其原因也是由于阳极电场的相互影响，多支汇流一点与管道相连必然造成电场的屏蔽，影响阳极电流的输出。因此，建议采用单支分散布置会消除电场影响，使电位分布非常均匀，这对涂层略差的管道更显示出其优越性，这样设计牺牲阳极块的位置也是最

14、经济的。4.3保护电流需要量确实定使被保护金属停顿腐蚀所需要电流密度值，一般确实定法是用被保护物体外表的几面积与总电流相除求得。最小保护电流密度值主要根据被保护金属的类别、腐蚀介质成分，相对运动速度、温度、外表涂层或阴极沉积膜性质、完整性的接触电阻来决定，由于上述条件不同，最小保护电流密度数值变化幅度很大，从最小几/2到最大几百/2。在上面列举的诸因素中，影响地下管道和管道最小保护电流密度大小的主要因素是管道防腐涂层的性质、构造和完整性、及防腐层的电阻值。从实际工程观测得知：裸钢管所需的最小保护电流密度经历值为550/2，埋入混凝土钢筋最小保护电流密度经历值10M、ZC-8接地电阻测量仪等。下

15、面分别对阴极保护主要参数的测量法加以表达：l 阴极保护电位测量阴极保护电位是确定阴极保护运行状况的根本手段，需要设备是便携式Cu/CuSO4参比电极和数字万用表。对管道的阴极保护系统电位测量来说，管道下大多数都预埋了长效Cu/CuSO4参比电极，因此，可直接通过测量测试桩的接线得到罐底保护电位值。控制参比可以直接从恒电位仪上对保护电位进展读取。四、 阴极保护系统运行数据记录恒电位仪运行记录及保护电位测试记录及评价表：l 测量记录期：每天l 测量记录数据判断恒电位仪运行数据：a. 设备输出电流电压在额定工作围；b. 保护电位在0.85-1.2V 之，到达保护设计要求；c. 系统回路电阻直流电压与

16、电流比稳定，反映阳极床系统及介质环境稳定无变化。l 测量记录表见附件：恒电位仪日常运行记录五、记录数据的管理以上所有记录的区域保护系统运行数据均应及时整理，并签署归档，并由专人管理。为了便数据检索和使用，同时应该专门整理好电子档运行数据，存于管理计算机中，并定时备份。. .word.zl. .第六章阴极保护系统的维护阴极保护系统维护主要是指对阴极保护电源设备、阳极床、电缆和参比电极进展有效维护，保证其工作正常可靠。一、 阴极保护维护资料管理技术资料应当齐备，并由专人进展管理。至少应包括以下资料：1、 阴极保护竣工图应包括全套的阴极保护竣工图纸以及历次改造涉及阴极保护局部的资料。阴极保护总平面图

17、、外加电流系统接线图、系统原理图都应包括在。2、 阴极保护设备资料至少应包括恒电位仪设备的说明书和运行维护记录，并建立设备档案，认真填写运行、维修、故障记录。3、 运行数据记录表包括恒电位仪运行数据记录表、故障记录表、绝缘法兰测试数据表如果有、牺牲阳极测试数据表如果有。二、阴极保护电源系统的维护阴极保护电源系统的维护主要是指恒电位仪的维护，主要是定期对恒电位仪进展维护与检修，保证其正常稳定工作。管道阴极保护采用的通常是硅整流恒电位仪，下面以HKV-15A/30V型恒电位仪为例进展说明。1、恒电位仪的日常维护：l 阴极保护间应保持清洁、无尘、通风、枯燥；仪器、设备、工具摆放整齐； l 运行和备用

18、的电源设备应做到无灰尘、无缺件、无杂物，技术状况良好。各种技术指标应符合说明书规定。并常备设备易损备件，以备维修；l 运行和备用的电源设备如果有应定期切换运行。切换期每月一次，备用设备应完全切断与阴极保护系统的电连接；l 电源设备在首次投运或整体断电时，应按顺序进展开关机；l 电源设备的调整维修需要带电运行必须在假负载上进展，不得在现有回路运行中进展维修。在设备维修时，不得擅自改变构造和线路，需要改变时，应向设计单位咨询意见，并将绘制改装后的图纸资料存档。2、恒电位仪的定期维护l 每月开备用机如果有至少一次确认其工作是否正常一次l 电源设备应每月维护保养一次，每季检查维修一次。l 每半年检查一

19、次电源设备的避雷设施，雷雨季节增加检查次数。3、恒电位仪常见问题解决方法及本卷须知表4 简单故障判断和处理法序号故障情况疑似原因处理法1开机无输出，指示灯不亮，表头不显示。电源开路输入保险管断或稳压电源变压器保险管断。查输入电源并重新接好。更换保险管。2输出电流、输出电压突然变小，仪器本身正常。参比失效或参比井土壤枯燥或零位接阴线断。更换参比、重埋参比或接好零位接阴线。3开机转运行后，输出启动慢。回路电阻较高。等待37秒，如一直无输出，那么转动手动调节旋钮，待出现较高输出后，再调回设定电流值。4给定转测量时，表头显示超量程，声光报警。回路中IR降太大。转到给定位，电位测量采取数字万用表在参比电

20、极接线端测量的式。5电位、电压直流、电流表头指针摇摆不定，或停顿输出声光报警。杂散电流干扰。参比电极损坏。IR降太大。测定来源并排流。切换参比电极。转至手动恒流模式。6无电压、电流输出，“保护电位比“控制电位高，声光报警。参比电极断线。参比电极损坏。IR降太高。更换参比。转手动恒流模式。7输出电压变大，输出电流变小或不变恒流模式，恒电位仪正常。土壤枯燥。阳极床发生“气阻。对阳极床注水。关机一段时间。8有输出电压，无输出电流，声光报警，恒电流也无法工作。一般是现场阳极电缆开路,但不排除阴极线被人为破坏。机输出保险管熔断。重新接线。更换保险管。9仪器“工作正常，“通断测试不能“通、“断输出，或“通

21、、“断时间不对。时间控制板损坏。通断时间设定不正确。更换控制板。改变通断时间设置。三、阳极床系统的维护阳极系统是阴极保护系统的阳极电流输出系统，其寿命的长短、接地电阻的大小及位置直接决定阴极保护系统的实施效果和性能。但是由于阳极系统处于地下，属隐蔽工程，因此，阳极床系统的运行操作容主要是监测反映阳极床性能的相关参数，并及时处理有关问题。复杂的区域性保护的阳极床系统一般既包括浅埋阳极地床、深井阳极地床，也包括牺牲阳极系统。本管道阴极保护采用的是罐底网带状阳极地床。对强制电流阳极床系统主要是通过观察通过恒电位仪阳极床的输出情况变化，以判断接地电阻变化情况，及时发现问题并采取适当措施处理。强制电流辅

22、助阳极，构造型式多种多样，不管使用什么样的阳极，都要注意以下问题：a) 阳极引线接头防水绝缘密封完好；b) 阳极对电解质的电阻稳定不变；c) 土壤环境中的阳极“气阻现象。四、阴极系统测试系统的维护阴极保护测试系统是评价/确定阴极保护系统保护效果的核心式，主要是检查注意以下问题：1电位显示正常，零位电缆与被保护物连接良好；2进展改造施工时，应注意对站区域保护测试桩及其连接线的保护。五、阴极保护连接电缆系统的维护阴极保护电缆系统包括阴极电缆、阳极电缆和参比电极电缆，其中，阴极电缆通电点和零位接阴也在运行维护管理围。电缆连接系统的维护主要包括以下容：1、 通电点连接正确稳固，扁铁与管道的焊接结实可靠

23、，涉及到设置通电位置附近有施工作业时，应注意对通电点的防护，防止其遭到破坏。2、 电缆及测试桩的维护l 有改造工程时应注意对阴极保护电缆、测试桩的保护；l 每季度翻开检查测试桩视窗，检查里面接线端子是否完好、是否有锈蚀。. .word.zl. .第七章阴极保护系统运行维护平安本卷须知一、 平安总那么l 在进展阴极保护运行维护过程中，应遵守和遵循管道平安管理规定和相关、行业平安规定；l 在管道进展改造施工时，应对施工工程与现有阴极保护系统的冲突提前发现并加以协调。二、 人员平安l 所有阴极保护运行维护人员均应学习熟悉管道平安管理规定；l 进展恒电位仪检修和实验工作应由具备电工专业人员进展；l 在站进展涉及管道和接地系统连接、断开等电连接工程时，应暂时关闭恒电位仪，待作业完成后再行翻开运行。三、 设备平安l 恒电位仪应定期检查避雷器的有效性，经测试损坏，应及时更换；l 恒电位仪的机壳接地必须接到地线上，不能接到电网的零线上，以保证平安恒电位仪日常运行记录日期开机号天气仪器给定电位-V输出电流A输出电压V通电点电 位-V测试人. .word.zl. .阴极保护系统运行记事日期运行机号问题处理及相关记录. .word.zl.