管道外加电流阴极保护方案（精选11篇）由网友“响当当人物”投稿提供，下面是小编收集整理的管道外加电流阴极保护方案，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
篇1：管道外加电流阴极保护方案
设计方案
上海xxx设计研究总院 二一二年十二月三日
一、概述
管道由1条DN1428低碳钢焊接管组成，总长约1.5Km,采用顶管和开挖排管相结合的施工方法进行敷设。
根据类似工程数据，管道埋设深度土层的平均土壤电阻率5～10Ω・m。
全部钢管外防腐均采用熔融环氧粉末防腐涂层。顶管连接焊缝处采用专用液态环氧树脂补口涂料涂封。 二、设计方案
本工程敷设的管道口径较大、埋设深度深、采用顶管方法敷设在中继间切割及密封焊接会造成该处管道外涂层损伤。因此管道阴极保护选用外加电流方法。
管道设计采用独立的外加电流阴极保护系统。清水管道在两端各设计1个阴极保护站。每个阴极保护站在距管道30～50m处设计1座深井阳极、在靠近排气管处埋设1支长效硫酸铜参比电极、在阴极保护站设计安装1台直流电源。
中间流量井1处需采用电缆跨接确保管道良好电连续连接。
本工程顶管施工完成后大部分工作井不拆除，由于其混凝土井壁、井底会对外加电流产生屏蔽使井内浸在水中或土中的管道无法获得有效保护，为此在每个井内设计安装埋设2支镁合金牺牲阳极对井内管道实施阴极保护。 三、设计依据的标准及规范
1、GB/T21448-埋地钢质管道阴极保护技术规范。 2、GB/T21246-埋地钢质管道阴极保护参数测量方法。 3、SY/T0086-95阴极保护管道的电绝缘标准。 4、SYJ4006-90长输管道阴极保护施工及验收规范 四、设计指标
1、阴极保护设计使用寿命。有效保护期间管道极化电位应满足以下第2或3条要求。
2、施加阴极保护后，管道阴极极化电位为-0.85~1.25V（相对于CSE电极），应考虑排除IR降。
3、在阴极保护极化形成或衰减时，测取被保护管道表面与土壤接触、稳定的参比电极之间的阴极极化电位差不应小于100mV。
4、当土壤或水中存在硫酸盐还原菌，且硫酸离子含量超过0.5%时，通电保护电位应达到-0.95V或更负（相对于CSE电极）。 五、技术设计 5.1、设计参数 管道自然电位：-0.55V 最小保护电位：-0.85V 最大保护电位：-1.25V
管道金属电阻率（普碳钢）：0.135Ω・mm2/m平均保护电流密度：0.002A/m2平均土壤电阻率：10Ω・m 钢管外径×壁厚：1428×14mm 5.2、设计计算
5.2.1单位长度管道纵向电阻计算： R0?
?T
??(D??)??
,
式中：R0――单位长度管道纵向电阻（Ω/m） ρT――管道金属电阻率（Ω・mm2/m） D’――管道外径（mm） δ ――管道壁厚 (mm) 将有关计算参数代入上式后：
R0 =0.135/[3.14×(1428-14)×14]=2.172×10-6 5.2.2最大保护距离计算 2L0?
8?VL
??D0?Js?R0
式中：2L0――两侧保护长度或两站最大间距（m）
VL――最大保护电位与最小保护电位之差（V）（取0.4V） D0――管道外径（m） JS――保护电流密度（A/m2）
R0――单位长度管道纵向电阻（Ω/m）
7.5――衰减系数 将有关参数代入上式后：
2L0 =[8×0.4÷（3.14×1.428×0.002×2.172×10）]
=12.82km
计算结果表明，两站最大保护距离12.82Km大于清水管道长度1.5Km。在管道2端设计阴极保护站能满足保护要求。 5.2.3管道连接和绝缘
保护管道与非保护地下金属结构应无金属连接或搭接。 5.2.4保护电流计算
I0 = D0×π×L×JS
式中：I0――管段保护电流（A） L――管道长度（m） 将有关数据代入后：
I0 = 1.428×3.14×12300×0.002
=110A
DN1428清水管保护电流110A。考虑排气管和排水井管保护电流，设计计算总保护电流为112A。
5.2.5深井阳极接地电阻计算 RV?
-6
?
?a2?L
?ln
2???Ld
式中：RV ― 深井阳极接地电阻 （Ω）
L ― 阳极长度，（含填料）（m）取24m d ― 阳极直径，（含填料）（m）取0.35m
ρa ― 阳极埋点平均土壤电阻率，（Ω.m）取10Ω.m 将有关数据代入后：
Rv=(10/2×3.14×24)×ln(2×24/0.35) =0.327Ω
5.2.6 回路总阻抗计算
Rz=Rc+Rl+Rg 式中：Rz ―回路总阻抗（Ω）
Rc ―阴极过度电阻（Ω）本工程为0.5Ω，
Rl ―电缆总电阻（Ω）本工程（0.2Km/16 mm2×1 单芯电缆1.16Ω/Km取电缆长度100m）为0.232Ω
Rg ―辅助阳极接地电阻（Ω）本工程按0.327Ω 经计算：Rz=1.06Ω 5.2.7直流电源设计计算
Vo=2+1/2I0×Rz 式中：Vo ― 电源输出电压（V）
I0― 保护电流（A）取110A 2 ― 阳极反电压（V）
经计算：V0=60V
清水管道设计选用输出75V/75A直流电源。设备输入电源为三相四线380V; 50HZ; 12KVA交流电源。 5.2.8直流电源选型
用于外加电流阴极保护的直流电源可采用手动调节的.可调式整流器，也可采用自动跟踪调节的恒电位仪。手动调节的可调式整流器具有结构简单，环境适应好，可靠性高，维护简单等优点。适用于被保护结构周围介质变化较小不需要进行频繁调节以及对可靠性要求高和设备维修不方便的场合，例如地下管道、储罐的外加电流阴极保护系统。 恒电位仪通常用于被保护结构周围介质变化较大，需连续进行跟踪调节的场合。如船舶船体、大型海水泵的阴极保护系统。恒电位仪的优点是，可自动跟踪系统变化条件快速调节输出使被保护金属结构始终处于设定的保护范围内。恒电位仪由于结构相对复杂，元器件较多，且电子元件易受环境因素、老化以及强电磁冲击干扰造成失效，因此性相对可调式整流电源其可靠较低、维护维修技术要求及成本较高。
根据本工程情况，管道位于地面下4～6m深处土壤介质基本稳定，不需要频繁调节。因此，外加电流阴极保护系统的直流电源设计选用可调式整流器。
可调式整流器箱体结构为室内安装型，可安装在单独阴极保护间内也可安装在电气控制室。采用单独设计的阴极保护间时，建筑面积应≥16m2；通风良好。电源电缆截面积
应≥6mm2。电源配电箱应安装有防雷及漏电保护装置。 5.2.9牺牲阳极设计
每个工作井内设计埋设2支22Kg镁合金牺牲阳极。牺牲阳极电缆与排气管或排水管连接。 六、施工设计 6.1、主系统部分
外加电流阴极保护主系统由电源设备、辅助阳极地床、参比电极及连接电缆组成。 阴极保护站内安装1套独立的电源配电箱为直流电源及日常维修提供电源。直流电源输入为三相50Hz 380V/20KVA交流电。
1. 辅助阳极采用深井式地床，地床位于距管道垂直距离30～50米处。阳极井深≥70米，井内安装埋设12支组装式金属氧化物阳极及导气管。
2. 深井地床地表砌筑井座井盖用以保护导气管。
3. 深井地床附近安装1个阳极接线箱，12根阳极电缆在接线箱内并联后由阳极汇流电缆引到直流电源。
4. 在站内距排气管0.2m处埋设1支长效硫酸铜参比电极，埋设深度为地面以下1.5m。
5. 电缆应按国家标准图集D164的要求铺沙盖电缆盖板敷设，埋设深度不小于0.8m。 6. 电缆选型为：
阳极电缆 YJV220.5KV/1×14mm2 阳极汇流电缆 VV220.5KV/1×25 mm2 阴极电缆 VV220.5KV/1×25 mm2 参比电极电缆 VV-0.5KV/2×10 mm2 电源线 RVV-0.5KV/3×6 +1×4mm2 6.2、辅助部分
阴极保护辅助部分主要包括：测试桩的安装，部分绝缘装置的跨接等。 1. 测试桩的安装
为便于及时掌握阴极保护设施的运行情况，大约间隔1Km安装1个测试桩。测试桩规格为Φ108×4×2900mm。
每支测试桩附近管道上方埋设1支长效硫酸铜参比电极，埋设深度为地面以下1.5m，
参比电极电缆引入测试桩。
测试桩内的测量零电缆可焊接在排气管或排水井管上，焊点必须按规定的方法密封。 2. 跨接
为了确保阴极保护管道的电性连接，管道中间的绝缘接头和螺栓连接的法兰应采用跨接电缆连接。跨接电缆型号为VV22-0.5KV/1×25mm2，管道与电缆的连接采用铝热焊方法焊接，焊点必须按规定的方法密封。
绝缘接头2侧焊接的跨接电缆引入接线桩，在桩内连接；螺栓连接的法兰2侧直接用电缆跨接。 七、施工技术要求
1．直流电源的安装应严格按说明书进行。电缆与设备的连接应先连接铜鼻子，然后再与设备相应的接线柱连接，并保证电气连接良好。
2．阳极井的具体位置由设计人员根据设计及现场实际情况确定。辅助阳极安装施工应注意保护好阳极及电缆，特别应注意防止破坏电缆外皮。
3．阳极接头的密封质量决定了阳极地床的使用寿命，故焊点的密封应严格按有关工艺进行并严格检验。
4．电缆敷设上方间隔50米应埋设1个水泥电缆标志。
5．采用铝热焊时，不允许1个焊点焊两根电缆，焊点必须按规定的方法密封。 6．施工过程中，应及时测量并记录有关数据。
篇2：阴极保护(外加电流)
阴极保护(外加电流)
阴极保护材料分类
嵊州市三元防腐工程有限公司
黄经理 13221590137
目录
阴极保护材料分类 ................................................................................................................... 1 名 称：贵金属氧化物管状阳极 ........................................................................................... 1 名 称：预包装高硅铸铁阳极体 .......................................................................................... 2 名 称：贵金属氧化物网状阳极 .......................................................................................... 2 名 称：高硅铸铁阳极 ........................................................................................................... 3 名 称：贵金属氧化物带状阳极 .......................................................................................... 3
名 称：贵金属氧化物管状阳极
主要性能：重量轻，导电性能好、性价比高、强耐腐蚀等。 详细信息：
由于电极表面为高催化活性的氧化物层所覆盖，在表面的一些缺陷处露出的钛基体的电位通常不会超过2伏， 因此钛基体不会产生表面钝化膜击穿破坏（在土壤中使用时，外加电压一般控制在60伏以下）。 混合金属氧化物阳极还具有极优异的物理、化学和电化学性能。其涂层的电阻率为10-7Ω.m， 极耐酸性环境的作用， 极化小并且消耗率极低。通过调整氧化物层的成份， 可以使其适于不同的环境，如海水、淡水、土壤中。 混合金属氧化物阳极在地床中于100A/m2， 工作电流密度下使用寿命可达20年， 其消耗速率约0.1mg/A.a， 在电流密度达到5000A/每平米，电极也不会出现钝化和被溶解现象，性能可靠，价格低廉。 对浅表土壤、深层土壤容器保护条件下,阴极保护用阳极，在100A/m2电流密度下，使用寿命 ≥20年；对海水介质条件下阴极保护用钛阳极，600A/m2电流密度下，使用寿命≥20年。 由于混合金属氧化物钛阳极具有其它阳极所不具备的优点， 它已成为目前阴极保护领域最理想和最有前途的辅助阳极材料。 常用贵金属氧化物管状阳极尺寸如下表：
名 称：预包装高硅铸铁阳极体
性 能：消耗率低、接地电阻小、输出电流电压稳定、施工方便。因此，该阳极体在阴极保护施工中，得到了广泛的应用。
适用范围：外加电流阴极保护系统的辅助阳极。 详细介绍：
预包装高硅铸铁阳极体主要由阳极、焦炭填料、导气管和钢套管等组成，阳极采用高硅铸铁阳极，先用支架将高硅铸铁阳极固定在钢套管的中心，装上导气管后 在其四周填充焦炭填料。根据不同的施工需要，高硅铸铁阳极可以采用以下型号：Φ50*1500或75*1500，本产品大大缩短了施工现场的工作时间，将 原来施工现场进行的操作在工厂里完成，提高了工作效率的同时保证了工程质量。 尤其对于土壤电阻率高的地区，如新疆等西北地区地处我国内陆，降水稀少，地表干旱，严重缺水；当土壤环境为沙石、戈壁等时，土壤电阻率极大，从而导致 阴极保护系统无法正常运行，加速管道的腐蚀速率。此阳极体与预包装贵金属氧化物阳极体是专门针对此类环境研发的。阳极深入地下几十米的潮湿土壤中，有效降 低阳极的接地电阻，大大提高阴极保护系统的覆盖范围，延长管道等地下构筑物的寿命。节约阴极保护系统的运行和维护成本。是高土壤电阻率理想的阴极保护材 料。
名 称：贵金属氧化物网状阳极
性 能：适用于不同环境（如海水、淡水、土壤等）、电流分布均匀、产生的杂散电流少、安装简单（不需回填料）、质量容易保证（大量工作已经在工厂内完成）、寿命长等
使用范围：外加电流阴极保护系统的辅助阳极，海水、土壤、淡水等钢筋混凝土阴极保护。 详细介绍：
贵金属氧化物网状阳极主要用于混凝土的'阴极保护，通过低压直流电流向被保护的钢筋结构提供保护电流，从而抑制钢筋腐蚀。网状阳极可对已建成的钢筋混凝土结构中途实施阴极保护>，也可对新建钢筋混凝土结构从一开始就实施阴极保护。
贵金属氧化物网状阳极尺寸如下表：
名 称：高硅铸铁阳极
详细信息：
高硅铸铁阳极广泛用于海上石油钻井平台、地下管道、地下电缆等设施的外电流 的阴极保护。我公司的高硅铸铁阳极生产执行GB8491-87《高硅耐蚀铸铁件》，同时符合SY/T0036-《管道外加电流阴极保护系统设计规范》 常用高硅铸铁阳极尺寸如下表：
名 称：贵金属氧化物带状阳极
主要性能：具有很高的化学稳定性，即使在低PH值和含有氯离子环境中也有良好的化学稳定性；尺寸稳定；低而均匀的涂层损耗率: 1-6 mg/A. a；可在高电流密度下工作；具有优异的导电性能。
适用范围：海水，阳极产物主要为Cl2；土壤、淡水、微咸水、海水，阳极产物主要为O2或Cl2或二者皆有。 详细介绍：
贵金属氧化物阳极是在钛基材（ASTMB 265一级钛）上覆盖一层具有电催化活性的金属氧化物（钌铱钛等金属的氧化物）而构成，氧化物涂层极化小并且消耗率极低，通过调整氧化物层的成分，可以使 其适于不同的环境，如海水、淡水、土壤介质中，由于贵金属氧化物阳极具有其它阳极所不具备的优点，它已成为目前最为理想和最有前途的辅助阳极材料。
带状贵金属氧化物阳极目前已经作为网状阳极阴极保护系统的辅助阳极在国内外广泛应用新建储罐底板的阴极保护，我公 司生产的MMO钛阳极涂层在阴极保护的各种环境中损耗率都很低，约为2mg/A.a，寿命可达到30年以上。具有很高的化学稳定性，即使在低PH值和含有 氯离子环境中也有良好的化学稳定性 ；尺寸稳定；低而均匀的涂层损耗率: 1-6 mg/A. a；可在高电流密度下工作；具有优异的导电性能等特点。
篇3：外加电流阴极保护的组成结构
高硅铸铁阳极阳极的原理是当电流经过阳极流动时，阳极表面物质会发生氧化，形成一种保护膜，这种保护膜因其优异的耐酸性能可以降低阳极本身的腐蚀速度。但是这种氧化膜不耐碱所以当这种阳极处在在干燥并且含有高硫酸盐的环境中使用时，阳极表面的阳极膜形成困难，而且很容易被周围物质破坏。柔性阳极是由铜芯和能够导电的聚合物组成，聚合物中一般是添加碳粉。
在这个组合中，显而易见的是起导电作用的是中间的铜芯，而包覆在周围的聚合物主要是电化学反应。阳极在土壤中使用时，需要用焦炭粉来作为回填料一起组成阳极地床。虽然柔性阳极的电流密度与其他阳极相比较并不高，但是它可以在需要阴极保护的设备周围做连续的地床，这样就可以给设备提供更均匀更有利的保护工作。在真正施工过程中，管道防腐层自身的差异，或者在施工设备周围有其他不同的作业设施都会影响到柔性阳极的使用，更有可能导致柔性阳极输出电流的不一致，当柔性阳极输出的电流过于大的时候，电缆中间的铜芯就会加快腐蚀速度，聚合物中的'碳粉也会在很短的时间内被消耗殆尽，最终造成柔性阳极的损坏。
所有能发出直流电的电源，都是可以作为外加电流阴极保护系统的电源。在外加电流阴极保护系统中使用的电源的类型有：整流器、恒电位仪；太阳能电池；发电机；风力发电机；热点电池。整流器和其他外加电流系统的电源类型相比较，经济节省操作简单。外加电流阴极保护系统的电源，其基本要求有：输出恒电位、恒电压、恒电流；
同步通断功能；数据远传、远控功能。恒电位仪的输出电压限定在50V以内，当工程需要更高的输出电压时，必须做好对阳极地床的防护措施。恒电位仪的基本要求：电位误差必须控制在10mV之内；高硅铸铁阳极最早开始在美国使用，最初只是在实验室中应用，到80年代初期，这种阳极开始在工业生产中大量使用。这种含硅14.5%铸铁阳极被发现在海水中很容易发生腐蚀，所以以后在海水中使用阳极都会添加铬这种金属，加入铬的作用是为了减小原始阳极的腐蚀速度。改用这种设计的阳极后，几乎能适应全部介质的环境如海水，淡水，咸水、土壤等等。
篇4：外加电流法阴极保护的基本技术条件
为实施阴极保护并能获得良好的保护效果，被保护体系必须满足一些重要的基本条件。
环境介质必须是电解质体系。被保护金属结构物所处的环境介质必须是电解质体系，一是通过电解导电，保证辅助阳极能把电流输送到被保护结构物表面；二是保证在阴极/电解质界面和阳极/电解质界面能发生必要的电化学反应，通过氧化还原反应的平衡以实现有效的阴极保护。 被保护金属结构物的电连续性。对于任何阴极保护体系，必须保证被保护金属结构物具有良好的电连续性，这是一个最基本的必要条件。对于不具有良好电连续性或导电性不良的结构物，阴极保护电流流动的电阻大，将会产生较大的'电压降，从而增大保护电流需要量，显然这不是不经济的。此外，同样的保护电流也会由此而缩小保护范围，降低保护效果。对于导电不良或不具有电连续性的各部件之间可以采用跨接电缆，以改善电连续性。例如，对于埋地管道而言，管道之间的连接形式一般有插接式、法兰连接式、焊接式等。焊接管道具有良好电连续性，其他连接形式接头的电阻较大，采用跨接电缆可改善非焊接管道的纵向导电性能。 山东管道阴极保护防腐
篇5：外加电流阴极保护的基本原理与引用范围
阴极保护利用将金属表面各点电位达到一致，从而减少电子的流失来减缓金属腐蚀。实现阴极保护的方式有：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。下面介绍的是外加电流阴极保护的基本原理与引用范围。外加电流阴极保护是指通过外界强加电流进入阳极地床输入到土壤中，电流在土壤中流动到我们想要保护的建筑结构或工业机械中，并从顺延这电流的移动路线回到电源设备。这样被保护设备的电流一直处于电流移动的状态，从而因电子不会流失而得到保护。又因为电流是被强制加入的，所以这种阴极保护的方式又被称为强制电流阴极保护。受传统习惯的影响，在建设大型储罐时，总是需要存储罐底板下方铺设一层沥青砂，用柬防止地下水的上浸，从而达到减缓储罐底板腐蚀的`目的。但事实证明，受储罐渡位的变化以及储罐底板变形的影响，沥青砂层很快就会开裂、粉化，达不到阻止地下水的目的，另外，潮湿空气进入储罐底板和沥青砂的缝隙后，由于受温度变化的影响，也会有水分析出，凝聚，引起储罐底板的腐蚀。对于安装了阴极保护的储罐，沥青砂的存在阻碍了阴极保护电流的流动，影响储罐底扳的阴极保护效果。正确的做法是不使用沥青砂，而使用细沙，涂覆储罐底板，同时施加阴极保护。这样不但节约投资，保护环境，也会减缓储罐底板的腐蚀。当使用网状阳极阴极保护时．自储罐中心到边缘，阴极保护电位逐渐升高（变正），谜是基础中含氧量不同所引起的，越靠近储罐边缘，含氧量越高，储罐底板越难以极化。在判定阴极保护状态时，最好使用100mV阴极极化作为判断指标。
强制外加电流阴极保护方式常常被用于保护高土壤电阻率中的中大型建筑结构及工业设备，引用范围非常广泛。牺牲阳极阴极保护的用各种金属的电位差异，使需要保护的金属设备提供电子，使其整体一直处于电子过剩的状态。在这种阴极保护方式中，附加的比较活泼的金属被腐蚀，所以也被成为牺牲阳极阴极保护。
牺牲阳极阴极保护的优点主要有：不需要额外的外部电源；维护简单安装方便；大部分情况都比较容易再次增加阳极；电流分配均匀；费用少。牺牲阳极阴极保护的缺点：可驱动金属内部的电流电压较低；当需要保护的结构物的表面涂层质量不好时需要的阳极就会比较多；而且当在土壤环境的高电阻率的情况下可能会无效；替换已经坏掉阳极时施工比较困能费用也相对昂贵。牺牲阳极材料应该具备的条件：为了避免析氢反应的发生电位虽为负但不能太过于负；选择的阳极极化率要小，输出的电流要稳定；电容量要大，价格不能太高，而且材料来源艺充分。
篇6：外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法
摘 要：外加电流阴极保护的大部分施工内容是在地面以下，属于隐蔽工程。地面以下同时又有地下管网和接地网。在施工过程中，阴极保护阳极和线缆等一旦跟接地网有接触或接地网与地下管接触，造成短路接地，导致阴极保护系统不能正常工作。
关键词：电化学腐蚀；阴极保护；风险；解决办法
外加电流阴极保护的目的就是防止金属电化学腐蚀。腐蚀过程可表示如下：
氧化反应：Fe---→Fe2++2e
还原反应：O2+2H2O+4e---→4OH-
2H2O+2e---→H2+2OH-
外加电流阴极保护，简单点说就是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。在工程中主要是用于保护金属管道和储罐不被电化学腐蚀。下面就讨论外加电流阴极保护系统在金属管道和储罐防腐应用过程中，容易出现的问题、风险和解决办法。
篇7：外加电流阴极保护施工过程中存在的风险和解决办法
在对金属管道阴极保护施工过程容易出现两种情况：第一种情况是地下管网在出地面后没有与地上部分进行金属绝缘隔离。第二种情况是地下接地网与地下管道接触，造成短路导通，造成阴极保护系统不能正常工作。
1.1 就第一种情况而言
因为地上管道及与管道连接的'设备是与接地网连接的，也就是说，地上管道是与接地导通的。所以要使阴极保护系统正常工作，必须将地上管道与地下管道之间做隔离，隔离措施可以有两种方法：第一方法是在地上管道与地下管道之间加装绝缘隔离接头；第二种方法是在地下管道与地上管道之间加装法兰隔离措施，在法兰处加装绝缘垫片，同时在法兰螺栓处加装绝缘套管和绝缘垫片。采用这种的法兰连接方法后，法兰两侧的管道就被电气隔离了。法兰连接后，要求做连续性测试，如果测试结果是导通的，说明垫片有破损或者某个套管有损伤导致法兰导通。如果测试结果是断开的，说明采用这种措施达到了电气隔离的目的。阴极保护系统实际应用过程中，大部分采用第一种方法，也就是在地下管道与地上管道之间加装绝缘隔离连接头。
1.2 针对第二种情况来说
篇8：码头钢管桩外加电流阴极保护系统设计及施工
马龙，张海军，李伟祥
东方建设（天津）防腐工程有限公司 300457
摘要： 外加电流阴极保护作为控制钢管桩腐蚀的一种电化学方法，能有效阻止码头钢管桩表面的电化学腐蚀。在国内，目前普遍选择牺牲阳极法作为阴极保护方法，而在国外码头的防腐保护中，外加电流法已经成为一种最常用的阴极保护方法。
*
关键词：外加电流；阴极保护；钢管桩；腐蚀
1 引言
目前，钢结构在海洋环境中的局部腐蚀速度远大于平均腐蚀速度（约为平均腐蚀速度的5～10倍），这种局部腐蚀会造成结构物腐蚀穿孔或应力集中，成为码头结构物的安全隐患。外加电流阴极保护作为控制钢管桩腐蚀的一种电化学方法，能有效阻止码头钢管桩表面的电化学腐蚀。在国内，目前普遍选择牺牲阳极法作为阴极保护方法，而在国外码头的防腐保护中，外加电流法已经成为一种最常用的阴极保护方法。
天津港北港池集装箱码头三期工程位于天津港东疆港区。码头全长2300米，共38个结构段，为目前世界上最大的钢桩结构码头工程。采用外加电流阴极保护系统对其钢管桩进行阴极保护，系统的控制采用自动控制和手动控制相结合的方式，并配备了遥感遥控的功能和可视化软件系统，使防腐工作从过去的粗放型管理一步跃进为可视化、数字化、远程化，专
业化的先进管理模式。1给业主提供了专业的防腐控制形式。本工程设计保护年限达到50年。
本工程为全世界最大的钢管桩阴极保护系统工程。
篇9：码头钢管桩外加电流阴极保护系统设计及施工
2.1设计指标
针对天津港集装箱码头钢管桩存在水位变动区、海水全浸区和海泥三个防腐区的实际情况，通过技术论证和经济比较，参照国内外有关技术规范和大量成功的实际工程经验，确定对钢管桩水位变动区和部分海水全浸区采用外加电流阴极保护与长寿命防腐涂层联合保护，对钢管桩海水全浸区和泥面以下15m部分长度裸露钢管桩采用外加电流阴极保护。 根据工程整体设计原则，确定钢管桩防腐保护的'技术指标为：码头上浸入海水中的桩体进行为期50年的外加电流阴极保护。相对码头50年的使用寿命，做到同寿命保护。本工程阴极保护最大负电位（相对于Ag/AgCl参比电极，下同）控制在C1.10 V以下，避免涂层因析氢而导致电剥离损坏；本工程阴极保护最大负电位确定为C0.8 V。本防腐工程将通过对保护电位的严格监控措施，杜绝保护电位超过保护范围的现象。 *
马龙（1981－）：毕业于南京工业大学腐蚀与防护专业，现从事阴极保护行业工作，先后主持过多个码头桥梁防腐项目的设计和施工。 Email：malong1983@gmail.com.电话：022-66280861.
2.2 保护面积及电流计算
根据天津港北港池集装箱码头所处的地理位置、介质电阻率、海水流速、波高、码头结构形式和钢管桩材质、表面状态、涂层种类、涂层厚度以及涂层使用寿命等实际情况，本工程钢管桩各腐蚀区选择和所需的保护电流计算结果见表1。
表1 钢桩各区保护电流统计表 保护电流密度取值(mA/m2)
桩数 桩径
根
m
25 水位变动区 面积 保护电流m2A
面积
m2
30 水中涂料区
保护电流
A
100 水中裸钢区
20 泥下区
面积 面积 保护电流m2A m2A
1515.31344.7
53.1 8238.9A 53.1 8238.9B C
47.5 6341.51.21.047.1 6072.81.047.1 6072.8920.2433.6433.6D
E
49.7 6647.1F G
47.5 5715.71.21.250.5 4870.41.250.5 3214.73164
312.9362.6362.6
10450.0
H
H1
合计 总计
1769.8
2.3 主要设备选型及设计
通过计算本工程共需安装MMO钛管阳极
464个，尺寸为?25mm×1000mm，额定输出电流
30A以上，辅助阳极与水中电缆套管应具有良好的绝缘密封性能，本工程采用一体式产品，对阳极头采取了可靠的绝缘密封措施，确保接头的长效防水，并对紧固件提供有效保护。靠近辅助阳极的保护外壳、连接法兰及其绝缘密封材料，应具备抗氯气腐蚀性能。图1 所示为本工程所有一体式阳极。
本系统我们共采用了29台额定输出电流450A的变压整流器，同时考虑到变压整流器柜所处的环境条件，其保护性外壳应能抵御海水飞溅、盐雾、雨水、紫外线和海洋腐蚀介质的侵蚀，测量
图1 一体式阳极结构图导线和仪器的连接点应做好相应的绝缘密封，其绝缘密封等级为IP65
【2】
。直流电源的布置应根据电源的
位置、码头的结构型式、平面布置条件、维护管理和经济因素综合确定，本工程确定将直流电源分散布置在码头后沿后浇托架上，如图2所示。
根据设计原则要求，每台直流电源需配置3个参比电极，本工程外加电流阴极保护系统共须安装87个永久性银/氯化银参比电极。其安装如图
3 图4 所示
图2 变压整流器控制柜安装示意图 图3 辅助阳极参比电极布置示意图
图4 辅助阳极和参比电极安装示意图
2.4 远程监控系统
以前的外加电流阴极保护系统，由于变压整流器控制柜（恒电位仪）的质量不稳定，自控能力低，需要专人时时维护和管理。上述原因造成了该保护法后期管理的难度，因而随着牺牲阳极材料质量的提高，逐渐在工程中采用了牺牲阳极保护法。但近年来，随着材料技术的发展（混合金属氧化物涂敷钛质，使用寿命50年），电子技术的发展和PLC控制模块的广泛应用，外加电流阴极保护法的变压整流器控制柜的电气元件质量越来越稳定，自动能力
【3】
强；并且随着通讯技术的发展，做到了远距离监控和远程编程。
外加电流阴极保护系统的监控设备可采用恒电位仪、控制板或控制台。根据平面布置和维护管理条件，可采用控制室集中控制，也可分散布置于工程结构的相应位置上。对本工程监控设备的要求如下：
①监控设备应能适应所处的环境条件，当采用户外分散布置时，其保护性外壳应能抵御
海水飞溅、盐雾、雨水、紫外线和海洋腐蚀介质的侵蚀，测量导线和仪器的连接点应做好相应的绝缘密封，其绝缘密封等级为IP65。
②监控设备应具有测量、调节并显示钢结构自然腐蚀电位、保护电位、电源设备的输出电流和输出电压的功能。
③监控设备应设有手动检测接线端子和备用参比电极接线端子，以便对仪器仪表、测量线路、参比电极的使用状态进行校核。
④监控系统应具备数据采集、远程信号发射、接收功能，能对保护系统的状态进行实时监控。
篇10：码头钢管桩外加电流阴极保护系统设计及施工
本工程位于天津港东疆港区，主要的施工工序（水下安装设备、水上电缆桥架安装、套管固定、电缆敷设等）均要在码头下方进行，施工时受海浪、潮汐影响较大施工难度高。
并提高的重点环节的质量因此在制定施工工艺及工艺流程时对环境情况进行了充分的考虑，
要求，以确保系统的正常施工、运行。
外加电流阴极保护系统工程包括：钢桩电性连接、阳极（参比电极）安装，负极连接施工，电缆铺设，变压整流器安装调试，系统试运行，系统验收，日常维护等工序。本工程的施工工艺流程图5所示：
图5 施工工艺流程图
保证电流分布均匀及排除杂散电流干扰，所有钢管桩与混凝土内的钢筋均需保证电连接成一个整体。采用φ14钢筋连接，另外所有暴露在大气中的电性连接材料都要进行防腐处理。
辅助阳极和参比电极通过钢桩上的远离式托架附在钢桩上（见图6）。阳极（参比电极）顶部位于低水位（+0.5m）以下至少2米的位置，这样阳极（参比电极）在任何时候都保持
淹没在海水中。钢桩托架有上下两层，每层托架都设有电性连接螺丝，从而达到钢桩托架的外加电流保护。另外为了保证阳极托架的固定可靠，可以在安装后使用水下电焊将托架与钢桩焊接。在安装阳极组件时，应注意不要损坏阳极表面，以及电缆的绝缘外皮。冬季施工要注意防冰凌。
根据外加电流阴极保护的工作原理，为保证此项工程顺利、有效、安全的进行，该部分工程在现场提供一个系统的工作面后进行。这样可以保证施工期间的船舶机械作业及电焊不会影响系统安装及调试。同时根据钢桩的腐蚀原理在这段期间内钢桩的腐蚀是可以忽略的。
阴极汇流点同钢桩焊接，焊接要求双面焊。焊接完应对焊口进行防腐处理（涂刷环氧树脂）。
电缆接头处由专业电工进行操作，并填充环氧树脂密封。 图6 辅助阳极安装图
4 系统调试
第五系统位于集装箱码头三期的49～60 排架，共有钢管桩108 根。系统的安装工作在 年1 月18 日安装完毕，并经过验收合格。在公司内部建立了远程控制系统的服务器，并对钢管桩的原始电位进行了测量。在确保系统安装正确的情况下我方开始了调试工作。TCT3 第五系统于2007 年1 月31 号和2 月1 号进行调试，经过两天的现场调试和远程监控系统的调试，到2 月1 号，变压整流器的输出电流为：106A，输出电压为：5.07V，三个永久参比电极（Ag/AgCl）测出的保护电位均达到设计要求（-800mV~-1100mV）。调试结果如图7所示
图7 电位时间曲线图
5 结语
系统的控制采用自动控制和手动控制相结合的方式，并配备了遥感遥控的功能和可视化软件系统，使防腐工作从过去的粗放型管理一步跃进为可视化、数字化、远程化，专业化的先进管理模式；
通常码头钢桩采取牺牲阳极阴极保护一般设计寿命为30年，而目前码头的整体设计寿命达50年或更长。外加电流阴极保护设计寿命一次能达50年，和码头整体结构寿命设计保持
了一致；
水下辅助阳极、参比电极采用东方建设防腐公司的专用技术进行二次密封，保证其设计使用寿命。
参考文献：
[1] 胡士信, 阴极保护工程手册, 化学工业出版社, 北京, 10月. [2] 任元会，工业与民用配电设计手册，中国电力出版社，10月
[3] 佟复夏，无线遥测静态应变系统的研究，中国铁道科学，第4期
篇11：电流阴极保护系统管理探讨论文
电流阴极保护系统管理探讨论文
摘要：本文系统地描述了强制电流阴极保护系统的建设和运行现状，总结分析了强制电流阴极保护系统在建设和生产运行管理中存在的主要问题，提出了下一步强化强制电流阴极保护系统运行管理的思路和方案。
关键词:钢质管道；强制电流阴极保护；管理
1技术简介
强制电流阴极保护系统是阴极保护防腐措施之一，是一种将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。主要由整流电源、参比电极、阳极地床和连接电缆组成。外部电源通过阳极地床将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，腐蚀受到抑制。而阳极表面则发生丢电子氧化反应，本身存在消耗。主要技术参数：自然电位在0.4～0.7V间，保护电位在0.85～1.25V间，末点电位不低于0.85V，闭孔地床电阻不超1Ω，开孔地床电阻不超4Ω。由于强制电流阴极保护系统具有驱动电压高、适应条件宽、保护范围大等优点，已经成为重要的阴极保护技术措施，主要用于大口径外输管道及站内储罐等设备上。
2系统现状
为了控制腐蚀作用，我厂加大了强制电流阴极保护系统的建设力度，阴极保护对埋地管道和站内容器的覆盖率逐年提高。通过对系统建设情况统计，运行年限绝大部分在15年之内，已经实施保护管道占转油站以上外输管道总数的89.2%。截止2014年底有效运行率仅42.3%，远低于公司要求的标准。
3系统维护情况
3.1现场检测为掌握有保护系统存在的具体问题，先后对11做站场的阴极保护系统进行现场测试。
3.2系统修复根据系统测试情况，于2015年对存在问题强制电流阴极保护系统实施维修，维修恒电位仪12套、阳极地床2座、接线箱14个，截止目前已使13套系统恢复运行，有效运行率达到了92.3%。
4问题分析
4.1存在的主要问题
（1）系统无效运行一是由于焊接质量差或未焊接、防护措施不过关、维修破坏等原因，造成接线点虚接或脱落，致使系统无效运行。二是在系统发生参比电极失效、恒电位仪故障等问题后，不能及时发现并采取措施，致使系统长期故障运行，缩短了使用寿命。
（2）系统缺少维护通常情况下，应该定期实施恒电位仪内部清理灰尘、保持干燥，参比电极浇水等维护措施，这样才能确保设备的正常运行。但现场测试发现：个别恒电位仪内部存在较厚的灰尘和蜘蛛网，甚至底部少量积水，加速了设备部件的老化，导致出现数据显示故障、仪表测量偏差大、自动控制失灵等问题，个别参比电极由于未及时浇水，致使电极内部的水分流失到土壤中而失效。
（3）管道外防腐层破损一般情况下，在管道外防腐层出现严重破损时，由于电流的流失，导致系统难以达标运行。
4.2原因分析
（1）管理和监督措施不到位对于强制电流阴极保护系统的运行管理没有建立有效的监督和考核机制，系统出现故障后未被及时发现和修复。
（2）缺少专业的维修维护队伍目前使用的恒电位仪基本上都是外地生产，本地负责销售和维修，受到技术水平限制，部分阴极保护系统的故障需要厂家技术人员进行维修，导致维修时间过长。另外在阴极保护系统发生故障后，报修程序较复杂，导致维修不及时。
（3）操作人员技术水平低大部分现场操作人员对阴极保护系统的运行操作、参数设置、简单的'故障处理等方面的技术知识掌握不足。例如在查看设备运行情况时，只简单记录显示的参数，对于参数是否正常不了解，设备出现故障时不能及时发现，也不能及时上报；对恒电位仪运行参数的合理设置范围不清楚，不会重新进行参数设置；不会利用检测桩进行阴极保护电位测试等。
（4）管道外防腐修复不及时管道外防腐层的检测可以及时发现防腐层的微小破损点，如果维修及时，可以较小的投入防止破损进一步扩大，避免强制电流阴极保护系统因负载超限而烧毁或者自动停机，保证系统对管道的保护效果。
5认识及建议
（1）强化新建强制电流阴极保护系统的施工管理从源头上杜绝施工缺陷对后续运行管理的不良影响。一是在施工过程中确保系统各部分的施工质量，特别是隐蔽工程的质量要达到图纸和规范要求；二是在验收过程中，严格按照标准要求，除了进行恒电位仪、阳极地床、输出反馈电路、参比电极等部分的性能测试，还要通过测试桩进行管道全程的保护电位测试，确保新建系统各项指标达到设计要求。
（2）完善强制电流阴极保护系统的运行管理体制一是建立并完善一套强制电流阴极保护系统维修维护管理制度，包括生产管理、运行考核机制、技术培训等系列制度和管理规定，明确各管理部门、操作人员的职责；二是定期实施强制电流阴极保护系统运行效果的监督考核。
（3）加强阴极保护装置的监测与维护一是定期对设备设施进行监测。每半年组织对阴极保护系统的设备设施进行监测，提高设备运行效果；二是建立《阴极保护管理手册》，从日常管理和维护入手，为基层队配备便携式参比电极、万用表，监测管道保护电位，及时调整运行参数，及时维护，提高保护装置的有效运行率。
参考文献：
[1]王巍;牟义慧;王子喻;;炼油厂埋地水管网的腐蚀与阴极保护[J];腐蚀与防护;2008年01期.
[2]杨林;庆哈埋地管道阴极保护技术研究[D];东北石油大学;2012年.
[3]马强;;长输管道外防腐层的检测与评价[J];承德石油高等专科学校学报;2009年03期.
★ 钢铁冶炼实习报告
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