王宗超《科技与创新》24期

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1、阴极保护技术在直埋蒸汽管道中的应用设计三室一一王宗超摘耍：长输热网蒸汽管道主耍分为架空和埋地两种敷设方式，当采用直埋式敷设方式时，土壤对管道的腐蚀问题就不可避免。为延长管道使用寿命，保障安全生产，管道防腐应用防腐蚀涂层和阴极保护联合使用的双保护技术。防腐涂层起到管道与周围土壤介质的物理隔离作用，优质的防腐涂层可有效降低阴极保护所需的保护电流密度；阴极保护可有效弥补防腐涂层存在的针孔、缺陷、涂层老化等导致的保护不足，从根本上抑制管道土壤腐蚀的发生、发展。两者联合使用,可大大延长管道的安全使用寿命，是目前公认的有效组合防腐蚀技术。关键词：蒸汽直埋

2、管道、阴极保护、防腐、镁合金阳极下文以无锡协联热电埋地蒸汽管道改造项R为例，具体阐述阴极保护在蒸汽热网埋地管道屮的应用：2013年无锡协联热电拟对市区解放环路

3、Aj各埋地蒸汽管道进行全面改造，其一就是对各埋地蒸汽管道加装阴极保护，用以延长管道使用寿命。1、设计依据GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21246-2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》SY/T0017-2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》NACERPO169-96《埋地或水下金属管道系统的外部腐蚀控制》无锡市区地下水位、水质状况2、设

4、计技术指标保护电位：管道保护电位负于-0.85V（相对于饱和Cu/QiS04参比电极）设计使用年限：t>20年3、设计方案阴极保护方法冇强制电流保护和牺牲阳极保护两种。根据本管道所处的环境状况与外涂层性质（本设汁埋地蒸汽管道外套钢管防腐层采用环氧煤沥青防腐层，防腐结构为一底三布五油：底漆-沥青-玻璃布-沥青-玻璃布-沥青-玻璃布-两层沥青），本管道宜使用牺牲阳极法。牺牲阳极的作用有两方面：一是对管道实施有效保护：二是起排流作用，排除杂散电流干扰。4、牺牲阳极保护设计计算4.1、保护面积本项目埋地蒸汽管道外套管的外表而积为6692m2,详见表1

5、:表1埋地蒸汽管道外套管的外表面积序号芯管mm外套管mm长度m面积m21DN2000426210028102DN300053010001664.23DN4000630150296.84DN450072085019214.2、平均保护电流密度平均保护电流密度:根据本项目管道周围工况条件、涂层品种、设计使用寿命等情况，考虑到需要阴极保护的管道为蒸汽管道的外套管，奋一定的温度；并参考其它工程实践经验，选取木管道平均保护电流密度为0.8mA/m2。4.3、阳极材料选用镁合金牺牲阳极，阳极的化学成分和电化学性能应符合GB/T21448-2008规范的规

6、定，见表2、表3:表2镁合金阳极的化学成分合金元素A1ZnMnMgFeNiCuSi化学成分wt%5.3〜6.72.5〜3.50.15〜0.60余量<0.005<0.003<0.02<0.1表3镁合金阳极的电化学性能项目名称开路电位V，SCE实际电容量A•h/Kg电流效率%驱动电位V消耗率Kg/A•a表面溶解性能指标•1.56>1110>500.65^7.92均匀4.4、阳极规格型号镁合金阳极的规格型号如下：型号：MG-22；规格(mm):700X(130+150)X125；重量：22kgo4.4.1、填充料配方在土壤环境中，为了降低牺牲阳极接

7、地电阻和活化阳极电化学性能，镁阳极需配有专用化学填充料，一起投入使用。填充料的成分如下：石粉：15%；工业硫酸镁：35%；膨润土：50%。4.4.2、填料包规格尺寸MG-22型阳极（22Kg/支）用的填料包尺寸为4）3OOX1000mm。4.5、阳极用量的计算4.5.1、阳极接地电阻阳极采用立式埋设，阳极接地电阻按公式（1）计算R=-^-fln^-+-ln4^+lg+^-111^（1）vMl2p式中：Rv—立式埋设阳极接地电阻（Q）;P—土壤电阻率，按25Q*m计；lg-裸牺牲阳极长度，单位为米（m）:取0.7;Dg—预装牺牲阳极直径，单位为

8、米（m）:取0.3;tg—阳极中心距地面距离，取2米计；Pg—填包料电阻率，单位为欧米（Q*m）：取0.5;dg—裸阳极等效直径，单位为米（m）,dg=C/2ji,C为周长，0.0844。将相关数据代入（1）式，求得MG—22型阳极的Rv:9.34Q4.5.2、单组阳极接地电阻的计算：/?=（2）计算得出，Rg=5.664nn—单组阳极数量，取4只；f一备用系数，取2.4。4.5.3、阳极的发生电流单只阳极的发生电流按公式（3）计算Ia=AE/Rg(3)式中:Ia—单只阳极发生电流值，A;△E—阳极驱动电位，V，镁阳极取0.65V;Rg—单组

9、阳极接地电阻，0。将相关数据代入（3）式，求得Ia:0J15A4.5.4、保护电流保护电流按公式（4）计算I=ZS*i（4）式中：1一所需保护电流，A;S—蒸汽管道