【正文】 ］ V W/A 電容 法［拉］ F C/V 電阻 歐［姆］ Ω V/A 攝氏溫度 攝氏度 ℃ 長度 米 m 質(zhì)量 千克（公斤） kg 時間 秒 s 電流 安［培］ A 輸氣管線陰極防腐保護工程初步設(shè)計 17 參 考 文 獻 [1]《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控制工程設(shè)計規(guī)范》 SY0007－ 1999。 m/s2 壓力，壓強；應(yīng)力 帕［斯卡］ Pa N/m2 能量；功；熱 焦［耳］ J N 9 概算投資 牛居 — 青龍臺 D426 輸氣管線陰極防腐保護工程概算總投資為 萬元 。 節(jié)能措施 在恒電位儀選擇上以滿足管線陰極保護電流要求即可，以減少陰極保護運行過程中的電能消耗。只要操作人員在生產(chǎn)時嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和防火規(guī)定，可以保證本工程的防火安全。 消防設(shè)施 本工程首末站均為已建，原消防設(shè)施滿足要求，本次設(shè)計不用新增消防設(shè)施。只要操作人員在生產(chǎn)過程中嚴格執(zhí)行崗位操作規(guī)程，可以保證勞動人員的職業(yè)安全。 （ 8）增強職工安全意識，開 展經(jīng)常性的安全教育活動，提高職工在異常情況下的應(yīng)變能力。 （ 6）施工及生產(chǎn)人員必須經(jīng)過嚴格培訓，做到每個員工持證上崗。 （ 4）管道沿線設(shè)置醒目的標志樁，以避免其它施工作業(yè)危害管道安全生產(chǎn)。 （ 2）防爆區(qū)內(nèi)電力設(shè)備、儀表均選用隔爆型。 由于在設(shè)計及生產(chǎn)過程中采取了有效的措施，所以該項目的建設(shè)不會引起周圍生態(tài)的變化 。 （ 3） 管道沿線大部分為平原農(nóng)業(yè) 區(qū)，不會引起水土流失； 綠化 龍一聯(lián)及牛一聯(lián)內(nèi)原有綠化面積達標，本工程不破壞原有綠化建設(shè) 。 防范措施 輸氣管線陰極防腐保護工程初步設(shè)計 14 (1)為減小土壤的擾動，施工挖溝時，將生、疏土分開堆放；回填時分層回填土。 （ 6） 施工過程中廢棄的防腐材料、工人日常生活排放的生活垃圾等統(tǒng)一回收，統(tǒng)一處理。 （ 3） 管道采取直埋敷設(shè)方式埋于凍土層以下，對管道所經(jīng)過的農(nóng)田不會產(chǎn)生不良影響，復土上面仍可種植農(nóng)作物； （ 4） 管道采用陰極保護，一般不會產(chǎn)生管道泄漏事故。 控制措施 （ 1） 本工程的線路走向、施工敷設(shè)等嚴格執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)范，對所經(jīng)過地區(qū)的農(nóng)田、村莊等不會產(chǎn)生不良影響。 本工程新增主要污染源： 施工過程中廢棄的防腐材料、工人日常生活排放的生活垃圾等。管體表面處理至 St3 級，補口帶與原防腐層搭接 100mm，每圈之間搭接100mm。 3 特殊管段防腐 無防腐層或防腐層龜裂嚴重管段采用改性瀝青熱補口帶防腐，改性瀝青補口帶是以玻璃絲布為胎體，以改性瀝青為主要原料，是瀝青管道整體修復的理想材料。 陰極保護系統(tǒng)的運行與管理 陰極保護系統(tǒng)的運行和管理是陰極保護設(shè)施良好工作的保障，再好的設(shè)計、再優(yōu)質(zhì)的施工安裝 、再先進和完備的設(shè)備配置，如果沒有行之有效的良好的管理，也不可能使管道取得良好的陰極保護效果。 輸氣管線陰極防腐保護工程初步設(shè)計 12 表 陰極保護主要工程量表 序號 項 目 單位 數(shù)量 備注 1 陰極保護站 座 2 龍一聯(lián)和牛一聯(lián) 2 恒電位儀 臺 4 其中 2臺備用 3 輔助陽極地床安裝 組 2 20支高硅鑄鐵陽極 4 測試樁安裝 個 25 5 絕緣接頭安裝 個 2 DN400 6 電纜敷設(shè) m 2021 7 陰極保護系統(tǒng)測試與調(diào)試 km 8 轉(zhuǎn)角樁 個 27 陰極保護參數(shù)測試 陰極保護參數(shù)測試內(nèi)容以及測試方法較多，本設(shè)計僅對日常管理中基本常規(guī)檢查項目及要求提出建議，其中包括內(nèi)容和推薦使用的儀器儀表以及需要注意的事 項，具體測量方法見 SY/T002397 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測試方法》。 （ 3）補設(shè)線路轉(zhuǎn)角樁 27 個。規(guī)格為 DN400 ，絕緣接頭的材質(zhì)、規(guī)格、壓力等級、防腐等級應(yīng)與管道相同。 a）。陽極規(guī)格為 D75 1500。 每座陰極保護站內(nèi)設(shè)置 2 臺（其中 1 臺備用） 20A/20V 恒電位儀， 2 臺設(shè)備定期輪換使用。 計算結(jié)果 （ 1） 保護站設(shè)置 根據(jù)計算，陰極保護站保護距離為 29km，即單側(cè)保護距離為 ，所需保護電流為 。 m）。 L （ ） 式中： Io—— 單側(cè)保護電流（ A）。 mm2/m）； D′ —— 管道外徑（ mm）； δ —— 管道壁厚（ mm） （ 2） 保護電流 強制電流陰極保護保護電流按下式計算： 2Io＝ 2π D并且在管道的設(shè)計壽命期間內(nèi)始終維持這一電位范圍。 另外，為測試絕緣接頭的電絕緣性，在絕緣接頭安裝處設(shè)置測試樁。 （ 2） 陰極保護測試系統(tǒng) 為監(jiān)測管地電位，在管道沿線安裝測試樁。 本工程電絕緣裝置選用整體絕緣接頭。按其功能可分為： （ 1）陽極電纜 16mm2 （ 2）陰極電纜 16mm2 （ 3）參比電極電纜 10mm2 （ 4）零位接陰電纜 10mm2 （ 5）測試電纜 10mm2 電纜與管道連接采用鋁熱焊技術(shù)。 參比電極采用長效型飽和 Cu/CuSO4參比電極。每座陰極保護站配備 2 臺恒電位儀，其中 1 臺工作， 1 臺備用， 2 臺設(shè)備定期輪換使用。 選用電源設(shè)備應(yīng)具備以下基本要求： （ 1）可靠性高； （ 2）維護保養(yǎng)簡便； （ 3）壽命長； （ 4）對環(huán)境適應(yīng)性強； （ 5）輸出電流、電壓可調(diào)； （ 6）具有抗過載、防雷、抗干擾、故障保護功能。 輸氣管線陰極防腐保護工程初步設(shè)計 9 本工程管線原犧牲陽極保護系統(tǒng)已失效，根據(jù)管線的沿途情況及管道本身防腐層實際情況，綜合技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟分析，該管線適于 采用強制電流的陰極保護方式 。陰極保護方式的確定主要考慮以下主要因素： （ 1）工程規(guī)模的大?。? （ 2）有無經(jīng)濟方便的電源； （ 3）被保護 體所需保護電流密度的大??； （ 4）被保護體與周圍地下金屬構(gòu)筑物的相互影響； （ 5）土壤電阻率的大小。 （ 2） 基本參數(shù) 自然電位： （相對飽和 Cu/CuSO4參比電極） 最小保護電位： （相對飽和 Cu/CuSO4參比電極） 最大保護電位： （相對飽和 Cu/CuSO4參比電極） 最小保護電流密度： 150μ A/m2 鋼材電阻率： 設(shè)計參數(shù) （ 1） 工藝參數(shù) 管道輸送介質(zhì)為天然氣，輸送溫度為常溫，設(shè)計壓力為 。在變形小應(yīng)力小部位的金屬電極電位高，是腐蝕電池的陰極區(qū)。 因此，管線上、下兩部位電極電位不同，管線上部是腐蝕電池的陰極區(qū)，管線下部是腐蝕電池的陽極區(qū)，遭受腐蝕 。 圖 (2)管線不同部位的腐蝕 由于管線在敷設(shè)施工過程中，回填土夯實程度不如原土結(jié)實，而且管線上部又接近地面，故氧氣充足，氧的濃度大，所以管線上部金屬的電極電位高 。 (1)由于土壤結(jié)構(gòu)不同導致嚴重的宏電池腐蝕 管線沿線經(jīng)過不同土壤層，管線金屬表面與通氣性差的土壤相接觸而引起的腐蝕，如水旱田交界處，池塘岸邊、砂粘相間 的土層等。導致防腐層失效 ,管線直接暴露在腐蝕介質(zhì)中 ,從而使管線發(fā)生嚴重的腐蝕損傷 。土壤的組成、含有的氣體、微生物和酸度等化學因素，土壤的顆粒大小、透氣性、含水量等物理因素以及雨水、氣溫、風和光照等氣候因素都會引起土壤性質(zhì)的顯著變化，進而影響金屬在土壤中的腐蝕速率。 土壤本身是一個由固、液、氣三相組成的不均一的多相體系，固相部分是由不同粒徑的顆粒組成，氣 體與水則充滿在土壤孔隙中。經(jīng)過開挖探坑驗證，管線腐蝕情況與地面檢測結(jié)果基本正確，如果該處管段環(huán)境地下水位較高，腐蝕環(huán)境較為惡劣，管線將會發(fā)生嚴重腐蝕。 表 管線外防腐層絕緣電阻值的評價標準 等 級 優(yōu) 良 可 差 劣 絕緣層電阻(Ω .m2) 10000 10000～ 5000 3000～ 5000 1000～ 3000 1000 根據(jù)所 調(diào)查管線的實際情況，對管線防腐層絕緣電阻進行了評價，評價結(jié)果見附表 。其測量值代表某一段管線絕緣層電阻的平均值。因此可以看出管線絕緣層電阻的降低是管線腐蝕的先決條件。對于泡沫夾克管來說，防腐層質(zhì)量的下降將直接導致保溫層的破損，使管體金屬發(fā)生腐蝕。該項指標不僅與防腐材料本身有關(guān)，而且與施工質(zhì)量密切相關(guān)。絕緣層電阻值測量是腐蝕調(diào)查工作的重要內(nèi)容。 管線防腐層絕緣電阻評估 管線鋪設(shè)在地下，由瀝青玻璃絲布及黃夾克把管體金屬與外界土壤環(huán)境隔離 開來，而起到防腐蝕的作用?？傮w來說 ,該區(qū)域雜散電流評價等級為中。 表 雜散電流評價標準表 評價分級 強 中 弱 電位梯度絕對值 (mV/20m) 5 5～ 管地電位變化（ VmaxVave） (mV) 100 100～ 50 50 應(yīng)用表 中的評價標準，對管線沿線雜散電流進行了評價，評價結(jié)果見 附 表。該儀器的測量結(jié)果將直觀準確地反映出雜散電流的變化情況。另外，從 管地電位的大小和變化，也可以分析地下金屬管線上有無雜散電流的存在。大地是具有一定電阻的電導體，如果土壤中有地電流存在時，將會在大地上產(chǎn)生一定的 IR 降，即地電位差，我們用兩個不易極化且電位穩(wěn)定的可逆電極可以測得該電位差，一般選用硫酸銅參比電極測量電位梯度。這是由于太陽的紫外線和高能粒子的輻射，將大氣中的分子電離為帶電的正負離子，在地磁場的作用下，帶電離子沿一定的方向流動，在地球表面形成感應(yīng)電流。直流雜散電流的來源主要是直流電流電氣化鐵 路、有軌電車等接地裝置、直流電焊機、電解和電鍍車間等。這種腐蝕的形貌一般為局部針狀腐蝕，從外表上看雖然管段其他部分腐蝕非常輕微，但雜散電流的陽極區(qū)卻可能已經(jīng)穿孔。 直流雜散電流通過土壤進入管線的區(qū)域為陰極區(qū)，該電流從管線的另一處流出，這一區(qū)域為陽極區(qū)。因此，本次調(diào)查主要以 直流雜電 為主。 雜散電流狀況評估 雜散電流是從電力設(shè)備的電源導體進入到周圍土壤中的電流，該電流在另一點從土壤中返回到電源電路。通過對沿線土壤環(huán)境腐蝕性評價數(shù)據(jù)分析，埋地管線所處土壤環(huán)境腐蝕等級為強腐蝕。土壤理化性能分析評價標準見 表 。我們采用氧化還原電位評價土壤腐蝕性的標準，將土壤的腐蝕性按氧化還原電位分為四級；土壤腐蝕率反映的是土壤中無防腐層金屬被腐蝕的速度。這種腐蝕的細菌能形成群體，多造成局部腐蝕形態(tài)，對管線的危害較大。本次調(diào)查采用的是 SY/T 0599的評價標準，將土壤腐蝕性分為 四個標準 ；氧化還原電位是以鉑金電極在不同溫度下相對于甘汞參比電極（ SCE）的電位換算成 25℃標準氫電極（ SHE）的電位值。 土壤電阻率 是最早使用評價 土壤腐蝕 性的指標， 土壤電阻率越大，金屬在土壤中的腐蝕性越輕 ?？梢暂^為真實地反映出土壤的腐蝕性。 調(diào)查數(shù)據(jù)綜合分析評價 土壤腐蝕性評估 管線埋藏于土壤中，整個土壤環(huán)境作為管線的腐蝕環(huán)境其腐蝕性對預測管體金屬的腐蝕程度起著重要的作用。 雜散電流狀況調(diào)查內(nèi)容包括： 自然電位測量；管地電位測量；電位梯度測量；雜散電流測量。 作業(yè)技術(shù)依據(jù) 《 鋼質(zhì)管線及儲罐腐蝕與防護調(diào)查方法標準》 《埋地鋼質(zhì)管線外防腐層和保溫層現(xiàn)場補口補傷施工及驗收規(guī)范 》 管線線路的編號、量距及在實地標定 管線探測及腐蝕調(diào)查方法和內(nèi)容 地下管線探查 地下管線探測及漏點定位； 管線探測點的空間定位測量； 腐蝕調(diào)查內(nèi)容 腐蝕環(huán)境調(diào)查的內(nèi)容包括： 土壤電阻率；氧化還原電位；腐蝕電流；腐蝕率；地下水取樣化驗分析；土壤的理化性能分析。 坐標系 探測到的地下管線特征點（起訖點及折點），使用全球定位系統(tǒng) GPSRTK 進行三維坐標測量，坐標系統(tǒng)采用 1954 年北京坐標系。 輸氣管線陰極防腐保護工程初步設(shè)計 2 工程概況 概述 牛居 — 青龍臺Ф 426 輸氣管線陰極防腐保護系統(tǒng)達不到保護目的且管線沿途標志樁丟失嚴重，特需進行管線全線檢測。 （ 2） 管線由于電位是 自然電位，要給管線施加陰極保護，建議采用犧牲陽極保護。 （ 4） 管線腐蝕評價：根據(jù)對沿線所取的腐蝕調(diào)查數(shù)據(jù)進行管線腐蝕評價，具體分段 評價見 附 表 。具體評價見表 。具體評價見表 。 檢測 結(jié)論 工程小結(jié) 本次工程共計調(diào)查地下輸油管線 1 條，累計里程 。原管線采用犧牲陽極保護，現(xiàn)陰極保護設(shè)施已失效。 m2，防腐層電阻平均值為 1700Ω 本次對該管