青海盐湖天然气分配站长输管道分配站阴极保护规划设计.doc

.\ 东营奥科防腐工程 有限责任公司 Dongying AOKE Anticorrosion Engineering&Technology CO., Ltd 技术开发中心 阴极保护设计方案 青海盐湖天然气分配站长输管道+分配站 阴极保护部分 项目号： 文件号：H2012010601 CADD号： 设计阶段：方案设计 日期：2012.01.06 第 1 页 共 12 页 0 版 阴极保护 （文件号：Y2012010601） 0 薛萌 许彬 刘立永 刘立永 2012.01.06 版 次 说 明 编 制 校 对 审 核 审 定 日 期 目 次 1概述 3 2设计原则 3 3设计遵循的标准规范 3 4设计基本参数 4 5保护对象和保护方法 4 6防腐方案设计内容 4 7施工技术要求 8 8阴极保护准则 8 9系统的管理和维护 8 10卫生、安全和环境 9 11材料表 10 1. 概述 本工程为青海盐湖天然气分配站长输管道+分配站阴极保护部分 ，管道规格为Ф400mm，长度为6100m。为了延长管道的使用寿命，避免或减轻风险事故及经济损失的发生，在涂层防护的基础上，加设阴极保护系统。 管线的相关参数: （1）、管道规格Ф400mm； （2）、管道长度6100m； （3）、管道埋深：2200mm； （4）、管道防腐：三层聚氨酯； （5）、管道走向：直向，其中涵洞穿越2条公路和1条铁路，穿越宽度各为24米； （6）、水位约在800mm,含盐高； （7）、设计阴极保护系统寿命为20年。 2.设计原则 2.1 严格遵守防腐蚀有关的设计规范、技术标准和技术规定； 2.2 采用成熟技术、材料，做到安全可靠、经济合理； 3.设计遵循的标准规范 3.1 《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》（SY/T0036-2000） 3.2 《钢制管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》（SY0007-1999） 3.3 《长输管道阴极保护施工及验收规范》（SY/J4006-90） 3.4 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》 （GB/T 21246-2007） 3.5 《钢质管道外腐蚀控制规范》 （GB/T 21447-2008） 3.6 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》 （GB/T 21448-2008） 3.7 《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》 （SY/T 0017-2006） 3.8 《防腐蚀工程经济计算方法标准》（SY/T 0042—2002） 3.9 《减轻交流电和雷电对金属构筑物和腐蚀控制系统影响的措施》 （NACE SP0177-2007） 3.10 《阴极保护管道的电绝缘标准》 （SY/T 0086-2003) 3.11 《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》（中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0032-2000） 3.12 《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》（中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0019-97）。 3.13 业主方提供的其他资料、图纸。 4 .设计基本参数 自然电位： -0.55 V （相对于饱和Cu/CuSO4参比电极） 管道保护电位： ≤-0.85V （相对于饱和Cu/CuSO4参比电极） 管道规格：Ф400mm； 管道长度：6100m； 管道埋深：2200mm； 管道防腐：三层聚氨酯； 管道走向：直向，其中涵洞穿越2条公路和1条铁路，穿越宽度各为24米； 水位约在800mm,含盐高； 设计寿命：>20年 5.保护对象和保护方法 5.1保护对象 Ф400mm，长度6100m的管道全线。 5.2保护方法 在已采取涂层防护的前提下追加外加电流阴极保护，在节约运行、管理和维护费用的同时，达到最佳的保护效果。 6防腐方案设计内容 6.1 阴极保护站 在管道起始站设置阴极保护间1座，阴极保护间内配置恒电位仪2台（1备1用）、恒电位仪控制台1台，站内设置辅助阳极地床1组以及阴极保护辅助设施。恒电位仪使用二合一(套机)，即2台恒电位仪和1台控制台置入1个机柜中。 6.1.1 恒电位仪 阴极保护站的1套（2台）恒电位仪规格型号为“AK-IHF-20A/40V”。恒电位仪可选装有远传功能。恒电位仪采用二合一机，即2台恒电位仪置入1台机柜中。 恒电位仪主要技术要求如下： （1）、使用环境 - 室内温度：-15~45℃ - 相对湿度：20~90%RH （2）、电源：AC 380V10%,50Hz5% （3）、安全要求 - 满足标准GB8898的要求 - 绝缘电阻：电源进线相对机壳的绝缘电阻≥2MΩ - 击穿强度：仪器的电源进行对机壳击穿电压≥AC1500V（试验时间1Min) （4）、直流输出：40V/20A - 输出电流：20A - 输出电压：40V - 波纹系数：满负荷时≤10% （5）、恒电位功能 - 最小恒电位范围-0.5V~-3.0V - 恒电位精度：≤10mV （6）、恒电流功能：恒电位仪应能具有恒电流功能，在此模式下工作时，恒电位仪应能在调定的恒定输出电流下工作，而不管负载如何变化。 （7）、通/断功能：在阴极保护参数测试中，具有手动控制阴极保护电流处于通12S，断3S间歇工作状态的功能。 （8）、抗交流干扰：参比、零位之间交流干扰电压≤30V，仪器应工作正常。 （9）、过流保护： - 在仪器的交流输入端和直流输出端应安装快速熔断器； - 当输出电源达仪器额定值102%~110%时，仪器自动进入限流状态并发出声光报警，当负载电流减至额定值以下后，仪器能自动回复正常运行。 （10）、防雷保护： - 仪器的输入、输出端应安装有防雷击保护电路； - 在仪器输出阳极、阴极端能承受幅度15KV、脉冲宽度25s、重复周期1~5s、时间1Min的模拟感应雷的冲击。 （11）、远传功能：使用方可选装，PLC远传功能，即操作人员无需去设备间，远程电脑就可实现观察设备运行情况。 （12）、指示仪器：仪器应装有输出电流表、输出电压表、管地电位表，且精度不得低于1.5级。 （13）、接线柱：仪器背面应装有交流电源输入、直流电的输出阴极、零位接阴、参比输入等接线柱,并应标明各接线柱的名称，这些接线柱应安装在一块环氧玻璃布板上，接线柱的大小应满足连接线横截面积的要求。机壳接地接线柱应考虑压接25mm的接地线。 （15）、恒电位仪机壳：机壳采用冷轧钢板制造，机壳的表面采用环氧粉末静电喷涂进行涂覆，有效防止环境及大气的腐蚀。 （16）、可靠性要求 - 手动切换开关使用寿命不低于10000次。 - 仪器应执行三包，非人为原因应保证仪器投入运行一年内发生损坏，免费维修；若连续出现维修后三个月内再损坏，应允许退货；仪器使用寿命不低于10年。 所用恒电位仪必须满足以上技术要求。 6.1.2 辅助阳极地床 (1) 、该工程阴极保护系统的辅助阳极选用预包装高硅铸铁阳极体20套。其规格为AK-YJA-219*2000，由含铬高硅铸铁阳极、焦炭填料、导气管和钢套管（219mm*2000mm）等组成。 (2）、填料 辅助阳极采用焦炭为填料，阳极填料应满足下列要求：材料质量检验执行SY/T 0096-2000的要求 a)、相对密度大于或等于1.90； b)、体积质量大于或等于1041kg/m; c)、填料的粒径范围：约98%通过20目筛，而80%通不过100目筛； d)、含碳量大于85% (3)、辅助阳极地床的埋设 辅助阳极地床埋设方式采用浅埋式阳极地床，由20支预包装高硅铸铁阳极体组成，浅埋阳极布置图见图“DWG-腐0106-01”，阳极安装见图“DWG-腐0106-03” 地床设置方法： a）、辅助阳极地床设置在阴极保护间附近的合理位置。 b）、阳极地床设置在地势低洼处，离管道大于或等于80米，由20支预包装高硅铸铁阳极体组成。 c）、阳极体顶端距地面埋深2.0米，阳极水平式埋设，阳极体中心间距为1.5米，阳极体按设计图纸依次排开就位后回填，回填时地床区域高出周边地面200mm以上，标志桩设在阳极地床的一端。 6.1.3 绝缘接头或绝缘法兰 为防止阴极保护电流流失，进出站场管线上必须设置绝缘接头或绝缘法兰，材质、压力须与管线相同。本工程需用2个DN400的绝缘接头。 6.1.4 绝缘接头的防雷——电火花间隙 为保护绝缘接头不受高压电涌或强电冲击，在绝缘接头处设电火花间隙，安装在防爆接线箱内。安装方式见安装图。 6.1.5 汇流点控制参比电极 在土壤中，控制参比电极按照效果和性能使用长效硫酸铜参比电极，故在汇流点处埋设长效硫酸铜参比电极作为恒电位仪的信号源。主要参数为 （1） 电位稳定，电位漂移不大于10mV; （2） 抗极化性能好，当有500μA的电流通过电极时，电位的正负移动不超过5mV； （3） 电极寿命在10年以上； （4） 温度系数<0.95mV/℃。 本工程汇流点设置2个，共2个。 6.2 阴极保护连接电缆及其防爆接线箱： 6.2.1 阴极保护电缆将阴极保护系统的各个组成部分，按照技术要求连接成一个有机的整体。作为阴极保护的电缆有以下的要求： a)阴极保护电缆为直埋型低压电缆，电压等级为600~1000V； b）阴极保护电缆应有PVC绝缘护套和绝缘护层双层保护； c）阴极保护电缆应为铜芯电缆； d）阴极保护连接电缆采用如下型号： 辅助阳极汇流电缆、阴极电缆、跨接电缆、均压线：VV-0.6/1 125mm； 辅助阳极电缆：VV-0.6/1 116mm； 零位接阴电缆：VV-0.6/1 110mm； 参比电缆：VV-0.6/1 110mm。 6.2.2 各部分电缆连接方式： （1）阳极电缆：阳极体所带电缆与辅助阳极汇流电缆（阳极地床主电缆）交叉处用铝热焊接(也可铜管钳接），焊点部位用防腐胶带和防水胶带进行防腐处理。阳极主电缆通过埋地铺沙盖砖通至防爆接线箱。电缆通过防爆接线箱后再接至阴极保护间接恒电位仪阳极接线端子。 （2）阴极电缆、零位接阴电缆：阴极电缆与管道铝热焊接，焊点热熔胶/补伤片进行防腐处理，然后通过埋地铺沙盖砖接到恒电位仪的阴极接线端子。零位接阴电缆与管道放热焊接，焊点同样采用热熔胶、补伤片进行处理，然后铺沙盖砖接到恒电位仪零位接阴接线端子。 （3）跨接电缆：若管线沿线有阀门，为了保持阴极保护系统的电连续性，在管道沿线阀门井处分别安装跨接电缆1处，电缆采用铝热焊分别焊接在阀门两侧的管道上，焊点采用热熔胶、补伤片进行防腐处理。 （4）、参比电极电缆：阴极保护系统控制参比电极设在离管道一侧 200mm 处，埋深度与管道持平，以不小于800mm为宜，四周盖土后，上部覆土100mm后用盖红砖保护，参比电极使用前用干净水浸泡3小时以上，参比电极周围覆盖松软的泥土，参比电极所带电缆进站后和阴极电缆一起接入阴极保护间的恒电位仪，接到参比接线端子。 6.3 测试桩和测试长效参比电极部分： 管线沿线应埋设测试桩以检测阴极保护系统的效果,测试桩外表为橘红色或黄色，应具备防风、防雨、防水及防日晒等功能，测试桩设在管道介质流向左侧，据管道中心1.5m，测试桩兼做里程桩，根据现场情况，经设计同意，测试桩数量及位置可做调整； 测试桩铭牌应有“工程名称、编号、里程”等标记，字体为宋体。 6.3.1 测试桩的埋设原则： 每公里1根电位测试桩,测试桩兼做里程桩； 穿越铁路处，埋设1根电位测试桩； 穿越公路处，埋设1根电位测试桩； 6.3.2 每根电位测试桩配一支测试长效硫酸铜参比电极，其主要参数为： 电位稳定，电位漂移不大于10mV； 抗极化性能好，当有500μA的电流通过电极时，电位的正负移动不超过5mV； 电极寿命在10年以上； 温度系数<0.95mV/℃。 本项目需要电位测试桩9根；需要长效硫酸铜参比电极9个。 6.4 穿越铁路处的杂散电流排流保护： 在穿越铁路处，因电气化铁路杂散电流的影响，需要进行杂散电流排流保护，本项目使用镁阳极接地排流法进行保护，涵洞两侧采用镁合金牺牲阳极接地地床法进行杂散电流的排流保护。本工程煤气管道共穿越铁路1次，故使用4组（8套）AKMG-II型镁合金牺牲阳极进行排流保护。安装方式为涵洞两侧的管道各2组。 7施工技术要求 7.1 所有设备材料应检验合格后方可安装； 7.2 电缆与管线连接 （1） 电缆与管线的连接，采用铝热焊接。 （2） 在涂层修补前，检查测试电缆与管线的电连续性，包括以下内容：目测检查任何一个焊缝，焊接点应无裂纹、气孔及焊渣飞溅的尖点,且与母材融合；检查其焊接强度，应大于60Kg;检查电缆与管线间的电阻应小于0.001Ω。施工方应对完成的所有测试工作进行记录。 （3） 不合格的连接必须通过磨擦去除，而且不得减薄管线壁厚，新的连接点必须移到距先前焊点处至少75mm。 7.3 焊点处补伤 焊点检查合格后，对铝热焊点四周进行表面处理达到GB/T 8923中规定的St3级，并将该处的防腐层打毛，电缆焊接完毕，应先用防腐胶带将电缆固定，然后电缆焊点防腐施工按“DWG-腐0106-05”中的要求施工。 7.4 电缆的埋地敷设 电缆的埋设深度不应小于1m。敷设时，应在电缆上面、下面各均匀铺设100mm厚的细砂层。电缆在壕沟内作波状敷设，预留1.5%的长度，以免电缆（引线）冷却缩短受到拉力。有关具体要求按电力电缆的施工规范执行。 7.5 穿越铁路处，排流保护中，镁合金牺牲阳极施工： 7.5.1 在阳极设置位置开挖阳极坑。 7.5.2 将阳极体在使用前用清水浸泡2小时左右，然后将充分浸透的阳极体缓缓的放入阳极坑，安放阳极过程中禁止扯拉电缆，防止电缆松动或脱落。 7.5.3 阳极在就位后在阳极布袋上盖上一层薄土后，向坑内灌水，使阳极布袋内的填料饱和吸满水。然后再回填并夯实，恢复地坪，回填土中不应含有砖、石等杂物。 7.5.4 电缆敷设时留一定余量，以适应回填土的沉降。 8 阴极保护准则 8.1 阴极保护电位：≤-0.85V（相对于饱和硫酸铜参比电极）； 8.2 保护度：≥85% ； 8.3 埋地管道保护率：＞98% 。 9 系统的管理与维护 9.1 测试与监控装置的检测： 9.1.1 电缆与接线端子的标记。 9.1.2 电缆连接的完整性。 9.1.3 电缆接头端的松紧程度。 9.1.4 接线是否正确。 9.1.5 阴极保护系统通电前，应在所有测试装置处进行自然腐蚀电位的测量。 9.1.6 测试与监控装置应定期检查维护，保证完整好用。 9.1.7 其余应按标准GB/T21246的要求执行。 9.2 运行管理 9.2.1 阴极保护系统所有设备和部件安装完毕后，恒电位仪恒电位仪按照说明书开机运行，调节控制电位置稳定在-0.85V～-1.50V之间，输出电流和输出电压会自动调整，前期至少每两天观察一次恒电位仪的运行情况并记录恒电位仪的运行参数。 9.2.2 待管道充分极化24小时以后，开始进行第一次测试，测得阴极保护电位值维持在-0.85～-1.50之间，说明系统运行正常，管道出于良好的阴极保护之中。前期需每2天测试一次，并记录保护电位参数。 9.2.3 系统正常运行1个月以后，每个月测试一次。 10 卫生、安全和环境 10.1 防腐材料在装卸及运输过程中严禁剧烈碰撞，应防止雨淋、日光暴晒和包装件破坏，运输过程中不得与酸、碱等腐蚀性物品及柴草、纸张等易燃物品混装，并应符合运输部门的有关规定。 10.2 防腐材料应存放在防火、通风、干燥的仓库内，防止日光直射，并隔离火源，远离热源。现场严禁吸烟，场地周围 10m内不准进行焊接或明火作业。施工所需要照明应采用防爆设备。使用空气喷枪时，应将喷枪接地，以免电火花酿成火灾、爆炸事故。不得对金属件随意敲击、摩擦以免产生火花。 10.3 防腐施工现场必须有完善、有效的消防措施。 10.4 防腐施工人员应配备防护工作服、防护面具、防护鞋及防风护手套等。施工现场还应具备有防护药品 10.5 防腐施工中的工业卫生、安全、劳动保护和环境保护除应执行国家现行的标准《石油化工企业设计防火规范》GB50160、《涂装 作业安全规程涂装前处理工艺安全及其通风净化》GB7692、《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》GB6514、《工业企业设计卫生标准》GBZ1中的规定外，还应执行国家其他现行有关标准的强制性规定。 11 材料表 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 站场部分 1 恒电位仪 AK-IHF-20A/40V 台 2 可使用二合一机，即2台恒电位仪和1台控制台置入一台机柜中 2 恒电位仪控制柜 AK-KZ-1 台 1 3 汇流点处参比电极 AK-CBC1 个 2 4 阴极电缆 AKVV-1KV/1*25mm2 米 300 据现场情况可做调整 5 阳极汇流电缆 AKVV-1KV/1*25mm2 米 300 据现场情况可做调整 6 零位接阴电缆 AKVV-1KV/1*10mm2 米 300 据现场情况可做调整 7 参比电缆 AKVV-1KV/1*10mm2 米 300 据现场情况可做调整 8 预包装高硅铸铁阳极体 AK-YJA-219*2000 套 20 9 铝热焊模具 AK-LHM 个 2 10 铝热焊剂 AK-LRHJ-15 包 50 11 阳极地床防爆接线箱 AK-BJX 只 1 12 辅助阳极地床标志桩 根 1 13 电缆热收缩套 适用于25mm2电缆 个 视需要 14 电缆热收缩套 适用于16mm2电缆 个 视需要 15 电缆热收缩套 适用于10mm2电缆 个 视需要 16 电缆热收缩套 适用于6mm2电缆 个 视需要 17 热熔胶 AK-FFJ 片 30 18 补伤片 AK-FFP 片 30 19 热收缩带 宽500 米 视需要 20 点火枪 AK-P 把 1 线路部分 1 测试桩 AK-CS-1 根 9 2 测试电缆 AKVV-1KV/1*10mm2 米 100 3 测试长效硫酸铜参比电极 AK-CBC1 个 9 4 铝热焊模具 AK-LHM 个 1 5 铝热焊剂 AK-LRHJ-15 包 20 6 点火枪 AK-P 把 1 7 绝缘接头防爆接线箱 AK-BJX 只 2 含镀锌立柱 8 电火花间隙 AK-LPD 只 2 9 热熔胶 AK-FFJ 片 20 10 补伤片 AK-FFP 片 20 11 跨接电缆 VV-1KV/1*25mm2 米 现场测量 视需要 12 便携式硫酸铜参比电极 套 1 13 穿越铁路处镁合金牺牲阳极 AKMG-II 套 8 14 绝缘接头 DN400 压力、材质与管道一致