宁波牺牲阳极更改版.docx
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宁波牺牲阳极更改版
宁波埋地管道
阴极保护牺牲阳极安装
设计方案
（最新）
2015年1月16日
1工程概况.....................................1
2土壤电阻率范围...............................1
3设计原则及遵循的标准规范............................1
4设计基本参数........................................1
5牺牲阳极安装要求计算................................2
6主要材料技术规格要求................................3
7施工技术要求........................................8
8阴极保护效果检测....................................9
9材料安装清单.......................................9
10整体安装平面简图...................................10
11现场施工安装注意事项...............................11
一、工程概况
埋地管道，DN100及DN219管道2根，材质：
碳钢管线长度：
150m.防腐层：
环氧煤沥青+玻璃丝布（二布二油）。
二、土壤电阻率范围
全线管道土壤电阻率适用范围在：
20-50Ω.m
三、设计原则及遵循的标准规范
3.1严格遵守埋地钢质管道阴极保护有关的设计规范、技术标准和技术规定；
3.2采用成熟技术、材料，做到安全可靠、经济合理；
3.3《埋地钢质管道阴极保护技术规范》（GB/T21448-2008）
3.4《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97）。
3.5《长输管道阴极保护施工及验收规范》（SY/J4006-90）
3.6《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》（GB/T21246-2007）
3.7《钢质管道外腐蚀控制规范》（GB/T21447-2008）
3.8《防腐蚀工程经济计算方法标准》（SY/T0042—2002）
3.9业主方提供的其他资料、图纸。
四、设计基本参数
4.1管道基本参数;直径0.219m及0.100m,长度150m防腐层为：
二布二油
4.2管道保护电位要求：
-0.85V/-1.25V；
4.3管道最小保护电流密度取：
3mA/m2
4.4管道阴极保护设计年限为：
≧30年。
4.5管道保护被保护总面积计算：
管道面积：
0.219×3.14×150=103.1m2
0.1146×3.14×150=53.9m2
管道总面积:
103.1+53.9=157m2
被保护总面积：
管道总面积+10%设计余量=157+15.7=172.7≈173m2
4.6管道被保护总电流计算：
被保护总电流：
被保护总面积×电流密度=173×3=519mA
4.7牺牲阳极选取及使用年限、数量计算：
牺牲阳极选用镁合金阳极22Kg/支。
阳极在土壤中单支输出电流综合值取16.5mA/支。
阳极的数量：
被保护总电流÷单支阳极输出电流=519÷16.5=31.45≈32支。
阳极的使用寿命（年）：
镁阳极使用寿命（年）=
=43.2年
通过计算符合管道保护年限。
五、牺牲阳极安装要求计算：
阳极间距：
管道长度÷阳极数量=150÷32=4.68m
通过实地现场考察，选定5个安装点位。
150÷5=30米安装一组，30÷4.68=6.4≈6支。
（阳极安装选用6支一组，满足保护要求）
六、主要材料技术规格要求
6.1，镁合金牺牲阳极：
6.1.1镁合金阳极电化学性能见表3-7。
表3-7镁合金牺牲阳极的电化学性能
性能
标准型
镁锰型
备注
密度
g/cm3
1.77
1.74
开路电位
V
-1.48
-1.56
相对SCE
理论电容量
A.h/kg
2210
2200
电流效率
％
≥50
40
在土壤中，
0.03mA/cm2条件下
发生电容量
A.h/kg
1110
880
消耗率
kg/（A.a）
≤7.92
10.0
6.1.2形状、规格及尺寸
镁合金阳极形状分为D型，梯形、圆柱型、球型、半球型、棒状（包括圆棒、矩形棒），其规格及尺寸见GB/T17731-2004《镁合金牺牲阳极》。
本工程选用阳极：
阳极形状为梯形牺牲阳极，单支阳极块重量22Kg。
阳极块尺寸：
700*（150+130）*125mm
6.1.3填包料
牺牲阳极、参比电极的填包料是由石膏粉、膨润土和工业硫酸钠组成的混合物，常规的牺牲阳极填料配方见表3-9。
表3-9牺牲阳极填包料配方
阳极类型
质量百分比
％
适用土壤电阻率
Ω.m
石膏粉
膨润土
工业硫酸钠
镁合金牺牲阳极
50
50
－
≤20
75
20
5
>20
锌合金牺牲阳极
50
45
5
≤20
75
20
5
>20
注：
所选用石膏粉的分子式为CaSO4•2H2O。
填包料可在室内预装，也可在现场包装。
包装带应采用棉布袋或麻袋，阳极棒应置于袋子的中央，填料均匀分布在袋子中，且密实均匀，四周填料至少应为50mm。
填包料应拌匀，不得混入石块、泥土、杂草等。
本工程填充料配比选用：
石膏粉75:
膨润土20:
工业硫酸钠5（质量百分比%）
适用土壤电阻率：
>20Ω.m
附图1，牺牲阳极简图：
6.2测试桩
6.2桩体及底板
6.2.1桩体材质
测试桩桩体可采用钢质或复合材料。
钢质测试桩应采用内镀锌钢管（壁厚为4mm）。
复合材料测试桩的桩体材料为纤维增强塑料用液体不饱和聚脂树脂复合材料时，其技术指标和质量检测要求符合CDP-S-OGP-PL-XXX-2012《油气管道复合材料线路标识技术规格书》的相关规定。
6.2.2底板材质
钢质测试桩的底板采用钢板（壁厚为6mm厚），桩体与底板在制造厂采用焊接连接，底板预留螺栓孔，以便现场用螺帽与水泥基墩中的预埋螺栓连接。
6.2.3桩体及底板尺寸
测试桩桩体直径为D108，长度宜为2m，底板为300300mm钢板，其余尺寸详见附图2。
6.2.4测试桩桩体外壁防腐
钢质测试桩桩体外壁（包括底板）应在制造厂内涂敷聚氨酯涂料防腐或采用其它防腐和耐候性能优异的涂层防腐。
当采用聚氨酯涂料时，涂层结构为环氧富锌底漆（≥80m）+环氧云铁中间漆（≥90m）+聚氨酯涂料面漆（≥80m），涂层干膜总厚度≥250m，面漆为黄色（色号为R255，G230，B0）。
聚氨酯涂料的性能指标应符合SY/T0320-2010《钢质储罐外防腐层技术标准》的规定。
复合材料测试桩的材料本色为黄色，也可在复合材料表面涂敷聚氨酯涂料或其它涂层防腐。
6.2.5测试桩桩体上有一个可以上锁的门，每1个测试桩配置1把该工程通用的钥匙；测试门密封良好，其形式考虑露天的雨水侵蚀和防腐，其内部转轴及锁扣档片制造中有足够的强度，以防人为破坏。
测试桩门锁采取防锈措施。
6.2.6测试桩桩体内对测试门处，装有便于测试电缆连接的接线板，接线板与桩体绝缘。
6.2.7测试桩桩体底部有能使其稳固的结构，顶部留有安装测试桩铭牌的空间，便于测试桩铭牌压接或铆接。
6.2.8测试接线板
6.2.9接线板采用环氧玻璃纤维或酚醛树脂层压布板制作，见附图2。
6.2.10接线端子（又称接线柱）材质应为铜质，除非特殊说明，一般为8柱型；接线端子应适用于连接截面为2.5～16mm2的电缆。
6.2.11接线端子颜色规定：
6个端子为红色，2个端子为黑色。
6.2.12安装在接线端子上的连接片材质应为铜质。
附图2，测试桩简图：
6.3，参比电极
6.3.硫酸铜参比电极
6.3.1.概述
长效铜／硫酸铜参比电极既可将其做为反馈信号源与直流电源连接，也可做为普通参比电极埋在地下结构附近用于测量构筑物／土壤电位。
6.3.2技术要求
1）铜电极采用紫铜丝或棒（纯度不小于99.7%）。
2）硫酸铜为化学纯，用蒸馏水或纯净水配制饱和硫酸铜溶液。
3）渗透膜采用渗透率高的微孔材料，外壳应使用绝缘材料。
4）流过硫酸铜电极的允许电流密度不大于5µA/cm2。
5）硫酸铜电极相对于标准氢电极的电位为+316mV（25℃），电极电位误差应不大于5mV，其使用温度范围应为0～45℃。
6）长效铜／硫酸铜参比电极引出线应符合下列要求：
—单芯绞合铜导线，截面为1×10mm2；
—PVC绝缘层，黄色PVC护套。
7）长效铜／硫酸铜参比电极的结构可参见附图3。
8）参比电极外填包料成分为膨润土。
附图3:
长效埋地型参比电极简图：
七、施工技术要求
7.1，牺牲阳极安装基坑开挖及修复
7.1,1，基坑开挖：
先用切割机将混凝土地面进行切割，切割尺寸为2000mm*2000mm.切割后人工将混凝土块进行清除，然后人工进行基坑开挖，露出被保护管道。
（基坑深度为1500mm到2000mm）
7.1.2,基坑回填修复：
牺牲阳极、测试桩、参比电极安装到位后，先用细土进行回填。
回填完成后用水浇灌使阳极渗透。
然后平复地面，按照设计要求预制混凝土地面。
7.2所有设备材料应检验合格后方可安装
7.2.1阳极电缆与管线连接
电缆与管线的连接，采用不动火电热熔焊接。
焊接工艺要求如下
7.2.2、安装前：
在安装前，必须对电缆进行检查，以确定电缆的导电连续性，并不能有电缆外皮损伤。
7.2.3、管道开口：
开口时，开口不宜过大，以磨具刚好能放入开口为宜，在确保开口大小后，用手砂布或者锉刀除去管道上面的防锈漆，打磨粗糙，拿锉刀在打磨处打出凹凸面，保证了焊接时焊接面能够足够的大。
再用钢刷刷管道的胶皮面，刷毛，补伤时使补伤片能够很好地与管道面粘接。
7.2.4、剥线焊接：
剥线缆时，要确保线缆不能有断口氧化现象出现，剥线长度不易过长，能确保磨具对接为宜。
焊接时用电热熔焊枪先将焊接处表面加热，再将专用焊条进行融粘接于电缆与管道之上，从而形成焊点，焊点应饱满，确保线缆焊接牢靠。
7.2.5、补伤过程：
焊口处采用环氧煤沥青加玻璃丝布5油3布进行防腐，然后再用冷缠带将焊口进行包裹。
7.2.6、回填土方：
用袋子压住焊接点，先回填细沙细土，确保焊接点全部覆盖后再用机械或者人工回填。
7.2.7、焊接检查
在涂层修补前，检查测试电缆与管线的电连续性，包括以下内容：
目测检查任何一个焊点，焊接点应无裂纹、气孔及焊渣飞溅的尖点,且与母材融合；检查其焊接强度，应大于10Kg;检查电缆与管线间的电阻应小于0.01Ω。
（用拉力器与电阻测试仪进行检测）施工方应对完成的所有测试工作进行记录。
不合格的连接必须通过磨擦去除，而且不得减薄管线壁厚，新的连接点必须移到距先前焊点处至少75mm。
7.3、牺牲阳极安装要求
阳极安装埋设在管道一侧底部，距离管道0.5-3m，阳极与阳极埋设间距为0.8-1m，阳极埋深地平面1m以下。
7.4、每处安装测试桩一支，长效参比电极一个，镁阳极六套。
八、阴极保护效果检测
1）检测依据：
SY/T0023－97《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》
2）保护电位的测量在阴极保护运行后三个月内测量，测量数据应达到设计要求。
3）测量仪器：
高阻抗数字万用表、饱和硫酸铜参比电极、测试延长线。
4）测试数据有效范围：
管道保护电位值：
-0.85V到-1.25V。
镁阳极开路点位置值：
-1.47V或更负。
镁阳极释放电流量：
单支阳极输出电流大于16.5mA。
5）施工完成后有效保护测试：
对五组安装点位进行测试，所测管道保护电位值应大于-0.85V.
测试方法：
采用远参比测试法。
对五组牺牲阳极行进测试，阳极开路电位及释放电流量大于或满足设计要求。
（采用数字万用表进行测试）
九、材料安装清单：
9.1、材料清单
序号
产品名称
规格型号
数量
单价
金额
1
镁合金阳极
22Kg阳极焊5米装30Kg填充料
30套
680
20400
2
测试桩
108*4*2000mm
5支
650
3900
3
参比电极
长效硫酸铜
5个
750
3750
4
专用焊条
1卷
300
300
5
辅助材料
1套
500
500
6
材料金额：
贰万捌仟捌佰伍拾元整。
28850
9.2、安装清单
序号
施工项目
安装数量
安装单价
安装金额
1
镁合金阳极
30套
550
16500
2
测试桩
5支
350
1750
3
参比电极
5个
300
1500
4
混凝土地面开破及修复
5处
4000
20000
5
电热熔焊接
5处
500
2500
6
人员车辆调遣费
1项
6000
6000
7
施工金额：
肆万捌仟贰佰伍拾元整。
48250
8.3、材料+施工：
总费用：
28850+48250=77100元。
金额大写：
柒万柒仟壹佰元整。
十、整体安装平面简图：
十一、现场施工安装注意事项：
*现场作业区域采用警示带进行隔离，放置灭火器。
*作业时所使用的电器工具均采用防爆型。
*禁止易燃易爆物品带入作业现场。
*现场作业人员需穿戴防静电劳保服、劳保鞋、劳保手套，配带安全帽。
*作业面及作业坑均采用人工进行开挖，不准动用大型机械设备。
*作业坑深度大于2米，应采用木板支撑，防止塌方。
配备安全梯。
*对开挖出的管道进行清理，检测是否漏气。
*管道与电缆连接，用刀片手工轻轻将防腐层去掉，用砂布将连接处打磨见本色。
*焊接工艺采用电热熔方法进行连接，不准产生有明火。
连接完成后采用冷粘连体防腐胶进行防腐处理。
*阴保设备安装到位后，管道正上方50cm厚需用细沙土进行回填。
*牺牲阳极包安装前用水泡透，让充分起到保护作用。
*参比电极安装前需用水泡上12---24个小时。
*作业坑回填后，地面回复与原貌要一致或达到业主满意。
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