埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护方案
牺牲阳极阴极保护设计说明
牺牲阳极施工图设计说明(五)阴极保护1.主要设计及施工规范《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-2018《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2017《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-20232.设计概况本工程对消耗油库至外场供油干管和同油干管进行牺牲阳极阴极保护。
供油干管与回油干管平行敷设，采用联合阴极保护方式，被保护管道两端设绝缘接头。
被保护管道相关数据见下表：3.设计参数土壤电阻率：30Ω∙m覆盖层电阻率：≥10000Ω∙m2设计使用年限：20年管道最小保护电流密度：0.05mA∕m2管道自然电位：-0.55V(CSE)管道最小保护电位：-0∙85V(CSE)4.设计内容及技术参数4.1本工程设5组镁合金牺牲阳极，每组设3支阳极块，每组间距400米。
4.2设测试桩5组，与牺牲阳极结合设置。
5.材料的选用及技术要求5.1本工程选用镁合金牺牲阳极，牌号:AZ63B,质量符合《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015中的要求。
阳极形状选用梯形。
牺牲阳极应具有完整的质量证明文件，阳极上应标记材料类型，阳极质量和炉号。
阳极电化学性能、规格尺寸如下表：5.2牺牲阳极填包料由石膏粉、膨润土和工艺硫酸钠组成，它们的质量百分比为75：20：5o填包料预包装,袋子应采用麻袋或棉质布袋,不应采用化纤类包装袋。
填料厚度应均匀密实,各个方向填料厚度不小于200mmO5.3阴极保护电缆采用铜芯电缆，型号为：YJV22-1KV∕1X10mm26.主要施工技术要求6.1阳极使用前应对表面进行处理，清除表面氧化膜和油污，使其呈金属光泽。
6.2阳极采用立式埋地敷设方式，阳极与被保护管道间距3米，成组布置阳极间距3米，阳极覆土厚度不小于15米。
6.3牺牲阳极应埋设在冻土层以下，并尽量敷设在土壤电阻率低的位置。
阳极与管道之间不应存在其他金属构筑物。
输气输油输水钢制金属管道阴极保护牺牲阳极保护措施
输气输油输水钢制金属管道阴极保护牺牲阳极保护措施
输气输油输水钢制金属管道阴极保护牺牲阳极保护措施
钢制管道阴极保护牺牲阳极保护系统介绍
钢质管道在土壤环境中的腐蚀是自发进行的，如果任其发展，最终将导致管道穿孔破裂，造成输送介质漏失、污染环境。
对于油气管道，则还有可能引发火灾、爆炸等事故。
因此为了埋地钢质管道能够长期安全运营，必须对其进行防腐蚀保护
管道的腐蚀控制一般采取防腐层加阴极保护的联合措施，这一点基本上得到了管道界的认同，在国内现有的45865.89km（2003年底的统计）的长输管道、油田的集输管道均采用了阴极保护；国内的城镇燃气管道中，城市的干线管道及配气管网多数施加了阴极保护；城市的钢质供水管道对阴极保护的要求不高，但重要的干线供水管道近些年来也都施加了阴极保护。
为了防止管道腐蚀，还必须对管道施加阴极保护技术?通过给管道施加阴极电流，主动为腐蚀环境提供足够的电子，来阻止管道金属腐蚀（失去电子），这个过程叫做阴极极化。
在这里，阴极保护的作用只是对涂层缺陷处的金属提供附加保护，因为如果没有涂层保护所建立的第一道防线，管道阴极保护所需要的电流将是非常巨大的，保护系统很难满足要求。
因此说阴极保护是埋地管道腐蚀控制必不可少的第二道防线。
管道牺牲阳极保护方式是比较方便、易管理、施工简单、易维护的一种有效防止金属腐蚀的措施。
埋地钢质管道牺牲阳极的阴极保护
制腐蚀 ， 实现保护， 这就是牺牲阳极 的阴极保护 ． 钢质管道通过与埋设于 同一土壤中的牺牲 阳 极（ 镁阳极） 保持 电连接而得到 阴极保护 ， 钢管 一
金 属 导线 一镁 阳极 一回填料 一土壤 一钢管 构成 了
一
仅大大地缩短了管道的使用寿命 ， 同时也严重地影 响了管道的安全运行 ． 为了有效避免钢质管道的腐
蚀， 延长其使用寿命 ， 最有效 的办法是将管道 内外 绝缘层防腐和阴极保护相结合 ， 这也是国家规范要
个完整的电流 回路 ． 在阳极发生的是金属离子
求的． 《 城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》
ｃＪ ５ ０３ Ｊ９ —２０ ［ 中第 ３０２ １ Ｊ ．． 条规定 ： 新建的高压 、 次
除硫酸盐还原菌的作 用．
（） ２ 保护电流密度 保护电流密度是 为达到最小保护电位所需施 加的阴极极化 电流密度 ， 它也是 阴极保护设计 中
收稿 日期 ：２ ０ —０ 一ｌ ０６ ３ ７ 作者 简介 ：裴 义（９ １ ， ， １７ 一）男 河北 宁县人 ， 阳市城市煤气设计研究 院工程师 ． 沈
然气等长输管线上， 而城市地下管网则一般采用牺 牲阳极保护法 ．
１ 牺牲阳 极法的阴极保护
选择一种其 电极 电位 比被保护金属更负的活 泼金属（ 合金） 把它与共 同置于电解质环境中的 ， 被保护金属从外部实 现电连接 ， 这种负 电位的活 泼金属在所构成的电化学 电池中作为阳极而优先
２ ３ 牺 牲 阳极及 测试桩 的布 置原 则 ．
（） １ 牺牲阳极宜采用单只或集中成组两种方
到几百 ｍＡ ｍ ， ／ ２这个值虽然 有 一些相应 的参考
埋地钢质燃气管道牺牲阳极阴极保护设计
Ｓ ｅ ｌＧａ ｐｅｉ ｔ ｅ ｓＰｉ ｌ ｎｅ
ＷＡ Ｇ Ｙ —ｉｇ Ｋ Ｎ ｈ—ａ ｇ Ｓ Ｎ Ｑ ａ ， Ｇ Ｏ Ｐ ｎ ， Ｌ ｈ ， Ｚ Ａ Ｇ Ｙ ｎ Ｎ ａｐｎ ， Ａ Ｇ Ｚ ｉ ｎ ， Ｕ ｕ ｎ Ａ ｅ ｇ 。 ｇ Ｉ ｉ Ｚ Ｈ Ｎ ａ
Ａｂｔａｔ Ａ ｃｒｉｇｔ Ｔｃｎｃｌ ｐｃ ｃｔ ｎ ｏ ｏ ｔ ｌｆＥ ｔ ｎ ｌＣ ｒ ｓ ｎ ｏ ｎ ｅ ｒｕｄ ｓｒｃ ： ｃｏｄｎ ｅｈ ｉ ｅｉ ａ ｏ ｒＣ ｎｒ ｘｅ ａ ｏｒ ｉ ｎ Ｕ ｄｒ ｏ ｎ ｏ ａＳ ｆ ｉ ｆ ｉ ｏｏ ｒ ｏｏ ｇ Ｇ ｓ ｉ ｌ ｅｏ ｔ ｌｎＡ ｅ Ｃｔｓ ｎ ｏ ｎ Ｃ Ｊ９ ａ ｐ ｉ ｅ ｒ ｏ ｉｅ ａ ｄＴｗ ｓ（ Ｊ ５—２ ０ ）ａ ｄＤ ｓ ｎ Ｓｅｉｃｔ ｎｏ Ｓ ｃ ｃ ｌ Ｐ ｅ ｎ ｆＳ ｅ ｉ ａｆ ｉ ０ ３ ｎ ｅｉ ｐ ｃ ａｉ ａｒ ｉ ｇ ｆ ｏｆ ｆ ｉ ａ
维普资讯 hΒιβλιοθήκη tp://第２ ８卷 第 １ 期 ２０ ０ ８年 １月
煤 气 与 热 力
ＧＡＳ＆ ＨＥ Ｔ Ａ
Ｖ０ ． ．１ １ ２８ Ｎｏ
Ｊｎ ０ ８ ａ ．２ ０
埋地 钢 质燃 气 管 道牺 牲 阳极 阴极保 护设计
王亚平 康 志刚 ， 孙 ， 权 高 鹏 李 志 张 ， ， ， 艳
（ ． 汉材料保 护研 究所 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ３ １武 ３ ０ ０；２ 武 汉市燃 气热 力规 划设 计 院 ，湖北 ．
武 汉 ４００ ；３ 武汉 市天 然气有 限公 司 ，湖 北 武 汉 ４００ ３００ ． ３００；４ 建设 部 沈 阳煤 气热力 ．
研 究设 计 院 ，辽 宁 沈 阳 １０ ２ ） １０ ６
SYT 0019-97 埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范
埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范(SY/T0019-97)1、适用范围：本规范适用于埋地及水中钢质管道牺牲阳极阴极保护系统的设计。
本规范不适用于海洋环境中牺牲阳极阴极保护。
SYJ 23-86 埋地钢质管道阴极保护参数测试方法。
（未见替代标准）2、一般规定1）牺牲阳极的设计寿命应与管道使用年限相匹配，一般为10～15年。
2）被保护的管道应具有质量良好的覆盖层。
新建管道的覆盖层电阻不得小于10000Ω·m2，否则不宜采用牺牲阳极。
对于旧管道，应根据具体需要决定。
3）当土壤电阻率大于100Ω·m时，不宜采用牺牲阳极。
4）所有被保护的埋地钢质管道应根据需要设置绝缘接头或绝缘法兰。
5）保护准则：（1）相对于饱和铜/硫酸铜参比电极的管道阴极极化电位至少为850mV；（2）管道表面与接触电解质的稳定饱和铜/硫酸铜参比电极之间的阴极极化电位差值最小为100mV。
这一参数可以是极化的建立或衰减过程中的数据。
3、技术条件1）镁合金阳极：镁阳极按截面划分有梯形和D形两种。
当在水中应用时，阳极可做成半球形或镯式，其重量应能满足阳极工作寿命的要求。
带状镁阳极可用高纯镁或Mg——Mn 合金制造。
镁阳极钢芯表面应镀锌，阳极体与钢芯的接触电阻应小于0.001Ω。
2）锌合金阳极：锌阳极为梯形截面，其规格按净重分为6.3,9,12.5,18,25,35.5和50Kg 七种，长度有600，800和1000mm三种。
作参比电极用的锌阳极的规格为直径50mm，长度300mm。
用于锌阳极的钢芯表面应镀锌，阳极体和钢芯之间的接触电阻应小于0.001Ω。
3）镁、锌复合式阳极：复合式牺牲阳极由镁和锌两部分组成，锌在芯部，镁在外部。
4、工艺计算1）单支阳极接地电阻计算公式（见本标准10页，下同）。
2）组合阳极接地电阻计算公式（10页）。
3）阳极输出电流计算公式（11页）。
4）所需阳极数量计算公式（12页）。
5）阳极工作寿命计算公式（12页）。
管道怎么做牺牲阳极阴极保护
管道怎么做牺牲阳极阴极保护
埋在⼟壤中的⾦属管道鱼油各种原因管道表⾯出现阳极区和阴极区，并在阳极区发⽣局部腐蚀，阴极保护就是利⽤外加⼿段迫使电解质中被保护⾦属表⾯都成为阴极，以达到抑制腐蚀的⽬的。
使⽤阴极保护时，被保护的⾦属管道应有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的费⽤，阴极保护技术根据保护电流供给⽅式，⼀般分为牺牲阳极阴极保护法和强制电流阴极保护法。
采⽤牺牲阳极阴极保护的⽅法优点是，⽆需外部电源，对外界⼲扰少，安装维护费⽤低，⽆需征地或占⽤其他建筑物，保护电流利⽤率⾼等，因此不叫适合城市范围内的埋地钢管腐蚀，输配管⽹绝⼤部分埋设在市区范围。
牺牲阳极由电位较负的⾦属材料制成，当它与被保护的管道连接时，⾃⾝发⽣优先离解，从⽽抑制了管道的腐蚀。
牺牲阳极应有⾜够的稳定电位，以保持⾜够⼤的驱动电压，同时较⼤的理论发⽣电量，还要有稳定的电流效率，实⽤的牺牲阳极材料有镁合⾦阳极、锌合⾦阳极、铝合⾦阳极三⼤类。
牺牲阳极中部埋置有钢芯。
是在浇铸阳极时埋⼊的，有⼀端或两端露出，⽬的是引导阳极电流，同时便于固定阳极，并起到增⼤阳极机械强度的作⽤，往往在牺牲阳极周围填充电阻率⽐⼟壤低的物质，称为填料，其中⽯膏是阳极腐蚀均匀，膨润⼟硅藻⼟，保持⽔分，添加硫酸钠是为了降低⼟壤电阻率。
弘坤阴极保护防腐⽣产经营产品有：镁合⾦牺牲阳极、锌合⾦牺牲阳极、铝合⾦牺牲阳极、深井阳极、⾼硅铸铁阳极、恒电位仪、测试桩、参⽐电极等阴极保护配套产品。
咨询电话：157****2220联系⼈：张经理。
埋地管道外加电流临时牺牲阳极阴极保护措施
河南汇龙合金材料有限公司 刘珍 阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案
将带状镁合金阳极放入坑中，在管线正上方开出直径 50 mm 的圆孔并露出金属管 壁，清理表面油污、底漆及氧化膜后，将阴极电缆的铜芯用铝热焊剂焊接到管道 上。在焊接处涂上热熔胶烘烤后用补贴片覆盖焊点处。对Φ813 管道再包覆一道 热收缩带。 用电缆将阳极带钢芯与电缆采用铝热焊连接，焊接后用热熔胶完全封固，烘烤后 用电缆专用热收缩套密封绝缘。 经检查后回填，并将 2 条阴极电缆和 1 条阳极电缆分别连接到测试桩中的②、⑤、 ③接线端子上。 测试桩安装 测试桩连接方式分电位测试桩和电流测试桩两种，全部采用涂塑钢管测试桩，埋 设位置为气流方向左侧 1.5m 处。
一、工程概况
某天然气输气管长 79.09 Km。其中 B 标段管线总长 25.75 Km，管径为Φ813。为 防止管道发生腐蚀，延长管道使用寿命，需对管道穿越大中型河流处及地处土壤 腐蚀性较强的管段进行牺牲阳极阴极保护。该阴极保护系统分别由块状镁阳极， 带状镁阳极，涂塑钢管测试桩和长效 Cu/CuSO4 参比电极组成。穿越大中型河流 处采用块状镁阳极，地处腐蚀性较强的管段采用带状镁阳极保护。
河南汇龙合金材料有限公司 刘珍 阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保பைடு நூலகம்完整解决方案
埋地管道外加电流临时牺牲阳极 阴 极 保 护 措 施
河南汇龙合金材料有限公司 2018 年 5 月 技术部 刘珍
河南汇龙合金材料有限公司 刘珍 阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案
河南汇龙合金材料有限公司 刘珍 阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案 — PVC 绝缘层，黄色 PVC 护套。 长效铜／硫酸铜参比电极的结构可参见附图 A-A。 参比电极外填包料成分为膨润土。 硫酸铜参比电极是检测牺牲阳极电位是否正确的辅助电极。接线方法如下：
某牺牲阳极阴极保护系统设计方案(埋地管道牺牲阳极设计计算算例)
某牺牲阳极阴极保护系统设计方案一、设计依据◇《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21148－2008◇《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006－90◇《埋地钢质检查片腐蚀速率测试》SY/T0029－98◇《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》CJJ95-2003三、设计参数1、牺牲阳极计使用寿命＞20年；2、最小保护电位-0.95V(CSE)；3、最大保护电位-1.20V(CSE)；4、土壤平均电阻率取50Ω·m。
四、设计方案1、阳极型号的选择：选用Mg-Al-Zn-Mn型镁合金阳极，8kg/支。
2、阳极具体设计：2.1最小保护电流密度取0.1mA/m2。
2.2总体保护电流密度的确定（已知管径为325mm，管长为3200米）：IA=S×j=0.325×3.14×3200×0.1=326.56 mA其中：IA—管道所需总保护电流，mAS—管道总面积，m²j—管道所需最小保护电流密度，mA2.3阳极具体计算(1)单支阳极接地电阻计算R=ρ2πL{ln2LD[1+（L4t/Ln2LD）+ρaρlnDd} (1)其中：R—阳极接地电阻（Ω）ρ—土壤电阻率，（Ω•m）ρa—填包料的电阻率，（Ω•m）L—阳极长度，（m）d—阳极等效直径（d=C/π，C为边长，m） D—填料层直径，（m）t—阳极中心至地面的距离，（m）计算得R=22.04Ω(2)组合阳极接地电阻计算：R组=K·RN (2)其中 R组-----阳极组接地电阻，Ω；K-----阳极的调整系数，（间距1米） N-----阳极支数，2支。
计算得R组=13.22Ω。
2.4成组阳极的发生电流量I f组=ΔER组 (3)式中 If组-----组合阳极发生电流量，（mA）ΔE-----镁合金阳极的驱动电位（mV）；R组-----成组阳极的接地电阻，Ω；计算得If组=49.16mA。
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埋地钢质管道牺牲阳极法阴极保护技术
技术支持单位：甘肃拓维地理信息工程有限公司
示范案例：银川某燃气公司埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护系统安装
时间：2016年6月18日
（一）原理：
埋地钢质管道牺牲阳极法阴极保护技术是将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。
（二）牺牲阳极法阴极保护的优点
1、不需要外部电源；
2、对邻近金属构筑物无干扰或很小；
3、电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。
4、调试后，可不需日常管理；
5、保护电流分布均匀，利用率高。
（三）阳极包的选材
牺牲阳极选择镁阳极包的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，且单位发生的电量大。
镁的标准电极电位为(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为(SCE)，镁在土壤之中的电位为至(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为(SCE)。
镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。
（四）主要应用的规范
1、《埋地钢质管道阴极保护电参数测试方法》SY/T0023-97
2、《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97
3、《钢质管道及储罐防腐工程设计规范》SY0007-99
4、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-95
5、《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-96。
（五）施工方法
1、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下:
袋装阳极制作→阳极床定位→阳极床开挖→阳极埋设→阳极浇水浸透饱和及各参数测试→阳极通电点处理及焊接→通电点导通测试→通电点补口防腐(补口处防腐材料与管体防腐材料是匹配的)→阳极回填→标记记录。
图1 阳极床定位
图2 阳极床的开挖
图3 阳极浇水浸透饱
2、铝热焊使用步骤及注意事项
铝热焊模具是焊接电缆的专业设备，它具有放热小，焊接牢固等特点：携带方便，不需要电源。
铝热焊接施工是需要准备的工具有铝热焊模具、铝热焊剂（包含引火粉、小垫片）、打火枪，剩余其他辅助工具有抛光机、剥线钳、锤子等。
第一步：管道表面防腐层，除锈、去污。
一般管道表面有不同防腐层，首先在管线的防腐层上开一个50mm*50mm的口子，剥去防腐层，用0号砂纸打磨使之露出金属光泽，要求表面平整、清洁、光亮、干燥、无油脂。
第二步：剥掉电缆的绝缘保护层，露出长约35mm的一段铜芯。
铜芯露出的长度根据模具大小而定，规格大的模具，孔槽的长度会稍长；铜芯的长度以通过孔槽，通过圆孔为准。
第三步：将模具放在除锈区域中央，模具和被焊接钢结构表面应该结合紧密无缝隙（很重要）。
将电缆铜芯插入模具底部孔槽，调整电缆位置，确保到位。
第四步：打开顶部盖子，将金属垫片放入模具，堵住其内孔。
金属垫片成凹凸状，注意：将凸出一面朝下，放入模具内孔。
第五步：打开铝热焊剂（大包），倒入模具内孔。
用木棒将焊接压实。
第六步：打开引火粉（小包），将引火粉撒在焊剂表面，以及模具边沿上少许（以便打火枪引燃）。
第七步：将模具盖盖好，一切准备就绪后，用点火枪点燃模具边缘的引火粉。
第八步：引火粉引燃焊剂，焊剂燃烧后把垫片融化成液体，顺着内孔流下到
铜芯电缆。
第九步：10秒后起模具，清渣，焊接成功。
用钢刷、毛刷等工具清除模具内残渣，以备下次使用。
注意事项：
1.操作环境切记要通风良好，周边5米内没有易燃易爆物品。
2.引火粉引燃时，务必将其他焊剂和引火粉以及可能燃烧的物品远离引燃处放置。
3.人切勿处于模具盖正面，以免受伤。
4.焊剂及引火粉切忌受潮，受潮后应安全废弃，切勿烘烤使用。
5.焊接时，人员不准围聚；操作工需佩戴安全劳保工具，避免受伤。
图4 阳极通电点处理及焊接图5 通电点补口防腐
图6 通电点补口防腐效果图
图7 阳极回填
图8 测试记录。