山西中南部鐵路通道zntj-17標
輸油管道電磁防護施工方案
【犧牲陽極保護】
施工方案
湖北江漢良機石化集團成都****
2012.5.15
山西中南部鐵路通道zntj-17標
輸油管道電磁防護施工方案
【犧牲陽極保護】
編制人： 王萬志
技術負責人： 王萬志
審查人： 朱北
批准人： 曹仁斌
湖北江漢良機石化集團成都****
2012.5.15
一工程簡介
1.概況
1.1 新建山西中南部鐵路工程採用交流不平衡的供電方式，在這種供電方式下，電力機車的回歸電流由鋼軌和大地流回變電所。由於受這種入地電流的影響，位於電氣化鐵路兩側的地下輸油管道將對周圍大地產生電位差，這種阻性藕合的影響可能干擾管道上原有的陰極保護設施的正常工作。
在新建山西中南部鐵路沿線，有屬於中石油管道公司濟南輸油分公司兗州輸油站輸油管道與電氣化鐵路在dk917+039發生1處交叉干擾。包括：dk926+323、dk939+603、dk941+980、dk944+989、dk1044+469、dk1045+590、dk1047+760、dk1043+100~dk1047+800、dk1043+200~dk1044+500。
為確保地下輸油管道的正常執行免受電氣化鐵路的影響，地下輸油管道需採取排流保護措施。根據新建山西中南部鐵路工程的要求進行此項防護。
中石油管道公司濟南輸油分公司兗州輸油站所屬的輸油管線管徑為φ219mm；全線恆電位強制電流陰極保護。保護電位-0.85v-1.
15v（相對硫酸銅參比電極）。管道防腐層絕緣良好。
1.2 編制依據
（1）.鐵道部《交流電氣化鐵道對油（氣）管道（含油庫）的影響容許值及防護措施》tb/t 2832----1997
（2）.《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》gb/t 50698---2011
（3）.《埋地鋼質管道陰極保護設計規範》gb/t 21448---2008
（4）對鐵路沿線各石油公司的輸油管道現場調查和勘測資料。
二犧牲陽極法
2.1 選用犧牲陽極法
新建山西中南部鐵路工程的牽引供電電壓為27.5千伏單線對地不平衡供電，其方式為直供加特設迴線。中石油的輸油管道與電氣化鐵路相交的地下管道在鐵路里程dk917+039公里處。
該地區的土壤表層電阻率在30﹒m到80﹒m之間。通過現場調查和測試，本項防護方案確定為犧牲陽極保護方式。即在地下輸氣管道與電氣化鐵路相交處，鐵路相交處，鐵路高架以外10-30m設定犧牲陽極進行陰極保護；在地下輸油管道與電氣化鐵路平行段，輸油管道每隔500m設定犧牲陽極進行陰極保護，以防止電氣化鐵路對地下輸油管道的干擾影響。
本方案極性接地裝置採用鋅犧牲陽極以達到管道原有的保護電位。設定排流接地後，管道將能在排除電氣化鐵道所產生的雜散電流甚至接觸網短路所造成的影響的同時，維持了原有的保護電位。
犧牲陽極法原理用電極電位更負的金屬或合金與被保護的金屬連線在一起，構成新的巨集觀電池（見示圖），在這個電池裡被保護體為陰極，較負電位的金屬為陽極。由於陽極的氧化反應而使陽極金屬不斷腐蝕溶解，即「犧牲」掉，以實現對陰極的金屬的保護。
2.2 犧牲陽極保護原理
把不同電極電位的兩種金屬置於電解質體系內，當有導線連線時就有電流流動，這時電極電位較負的金屬為陽極。利用兩金屬的電極電位差作陰極保護的電流源，這就是犧牲陽極法的基本原理。
示圖：犧牲陽極法
2.3 犧牲陽極法作用
犧牲陽極法是最早應用的電化學保**。由於管道金屬在自然環境和工業生產環境中的腐蝕破壞、大部分為電化學腐蝕而成。因此電化學保護在管道腐蝕控制工程中占有重要地位。
電化學保**、簡單易行，又不干擾鄰近的設施。犧牲陽極還是抗干擾腐蝕的一種手段，可用來排流、防電及防靜電接地。
2.4.犧牲陽極的種類：
2.4.1陽極種類繁多，但我們在工程中常用的鎂陽極、鋅陽極、鋁陽極三種。
2.4.2犧牲陽極材料是根據土壤電阻率（ω·m）選擇見表2.4.2。
表2.4.2犧牲陽極材料與土壤電阻率配比
2.4.3.陽極的規格、重量見表2.4.3。
表2.4.3 陽極的規格、重量
2.4.4犧牲陽極的填充料：
（1）犧牲陽極的使用效果，在很大程度上取決於被得護管道周圍介質的導電性。在導電率較好的土壤中，陽極的保護作用在管道上散布的面積比在導電率差的土壤中大得多。換言之，圍繞管道和陽極的電介質的導電率愈大，陽極保護的作用半徑也愈大。
（2）為使陽極和土壤(電解質)之間的接觸電阻減到最小。 例如，在有些土壤中，鋅陽極表面能形成薄膜，這些薄膜能把鋅陽極和周圍的電解質隔開。在飽含碳酸鹽的土壤中，這種情況特別嚴重，此時，陽極和它周圍介質間的接觸電阻將無限增大，而使保護作用實際上幾乎停止。
為了克服這類現象，必須把陽極裝在特殊的人工環境裡，即裝在填包料裡。本工程採用【鋅陽極】。
2.4.5犧牲陽極化學填料：見表2.4.5。
表2.4.5不同的陽極、不同的適用環境需採用不同的填包料
注：表中的膨潤土系一種特殊的矽酸鹽土壤，具有較強的吸水性，在填包料中膨潤土不可用粘土來替代。
2.4.6填包料：
宜採用棉布袋或麻袋預包裝，不可採用人造纖維織物布袋。可以在現場包封。填包料厚度不應小於50mm。
應保證陽極四周的填包料一致、密實。填包料應調拌均勻，不得混入石塊，泥土和雜草等。
2.4.7 在將裝設好陽極電纜的陽極塊放入填包料之前，應將陽極表面用砂布打磨乾淨、除去氧化皮並去油汙。
在入袋裝陽極時，防止陽極鋼芯與電纜引出頭焊接處折斷；陽極所有表面需除淨油汙等雜質；擦洗淨的陽極表面嚴禁用手直接拿放，並應及時裝入填包中，以防汙染；袋裝陽極引出電纜與袋口綁紮要結實、防止散口。袋裝陽極填包料包裝方法見下示圖：
圖：袋裝陽極填包料包裝方法
2.4.8犧牲陽極的使用條件
根據地下管道腐蝕的大量調查，埋地管道外壁防腐絕緣層的損壞是造成管道遭受土壤腐蝕的主要原因。而絕緣層損壞的情況往往是不可避免的，一旦出現絕緣層損壞情況，腐蝕就在被破壞的部位劇烈進行。這對埋地鋼質油氣輸送管道的威脅特別大。
為彌補絕緣層保護的不足，目前普遍採用電法保護和絕緣層保護相結合的方法。電保**種類很多，目前國內外廣泛採用的電保**主要是陰極保**，因為陰極保**效率高，投資少，施工方便。陰極保**分為「外加電源保護」和「犧牲陽極保護」兩種。
本工程採用犧牲陽極保**，陽極的規格為【鋅陽極】。
外加電源陰極保護對被保護的管道有足夠高的效果，但對鄰近的其他金屬管線和裝置卻起著破壞作用。（因為其他金屬管線無保護電流輸入，因此就被作為陽極而遭受腐蝕）。犧牲陽極保**對不受保護的管線無不良後果，而其投資少、效率高、施工方便。
2.5執行標準：
《埋地鋼質管道陰極保護技術規範》gb/t21448-2008
《陰極保護管道的電絕緣標準》sy/t0086;
《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準》sy/t4013；
《城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規範》cjj33；
《油氣長輸管道工程施工及驗收規範》gb50369；
2.6 犧牲陽極的施工
在管道施工中，犧牲陽極的埋設應根據設計檔案規定的位置，埋設陽極的種類、型號、規格、數量、重量、填包料的組成、包裹要求、埋設深度、相互間距、電纜規格、接地要求、安裝質量等組織施工，完工後填寫《犧牲陽極埋設記錄》，《土壤電阻率測試記錄》，填寫要真實，記錄齊全完整，各方簽證齊全。
三陽極的選擇
經過計算可以得出，本工程陰極保護採用鎂陽極和鋅陽極，每支重量為22公斤，8支陽極為一組，每組陽極的保護長度為500公尺。
犧牲陽極陰極保護施工方案
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鎂合金犧牲陽極的施工要求
在使用犧牲陽極陰極保護方法的時候，應該按照設計要求來選用鎂合金犧牲陽極，而且埋設位置應該與需要保護的燃氣管道的距離不能小於零點三公尺，但是也不能距離過於大於七公尺，埋設陽極的井深度不應該小於一公尺，而且必須直接埋設在潮濕的土壤中。鎂合金犧牲陽極的埋設形式可以採用陽極立式擺放或者臥式擺放都可以。在鎂合...