4.6 跨接電纜
??? 對于鋼質管道上所有非焊接連接部位，應采用銅芯電纜跨接連接，以保證管道的電連續性。
4.7 雜散電流干擾的排除
??? 由于強制電流法在一定程度上可以減輕直流雜散電流對管道的干擾，部分干擾數據只有在項目施工完成后才能測試，因此在設計時應考慮此項因素。具體的干擾程度判斷和防護手段按照SY/T 0017—96《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》和SY/T 0032—2000《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》執行。
4.8 套管內的陰極保護
??? 陰極保護的管道中一般不推薦采用套管，除非是必須使用，并且不能采用絕緣材質的套管(如PE管、玻璃鋼管等)。在使用鋼質套管的情況下，應保證鋼質套管與燃氣管道的絕緣。有文獻報道，此時介質進入鋼質套管內部對陰極保護效果影響較小，可不必設計安裝帶狀犧牲陽極(或鐲式陽極)[10]。
5 應用范例
5.1 管道基本信息
? ??現以某市(地質條件滿足深陽極地床要求)一條新建的次高壓燃氣管道為例進行強制電流法陰極保護設計。管道材質為Q235B，規格為Ф325×8mm，長度為30km。管道起點為高壓門站，終點為市區邊緣的次高壓調壓站。外防腐層類型為3PE普通級，陽極區土壤電阻率為20Ω·m。要求陰極保護系統設計壽命為30年，絕緣裝置安裝在管道始末端(共2處)。
5.2 主要設計參數的確定
??? 保護電流密度為0.05mA/m2，保護電位為-0.95V，采用強制電流深陽極地床陰極保護，輔助陽極材料為鈦陽極(金屬氧化物陽極)，預包裝陽極體直徑為273mm，長度為18m，其中共包含9支規格為Ф25×1000的管式鈦陽極，地床深度約50m。
5.3 強制電流法設計工藝計算結果
工藝計算參數見表2，計算結果見表3。
表2 陰極保護工藝計算參數
?
△UL/V | D/m | ip/(A·m-2) | ρT/(Ω·mm2·m-1) | δ/m | La/m | d/m |
0.50 | 0.325 | 5.0×10-5 | 0.135 | 0.008 | 18 | 0.273 |
ρ/(Ω·m) | t/a | K | η | R1/Ω | Er/V | Re/(Ω·m) |
30 | 30 | 0.7 | 0.7 | 0.2 | 2 | 1.0×104 |
表3 陰極保護工藝計算結果
?
L/m | Rt/Ω | I0/A | Rv2/Ω | P/W |
3.40×104 | 1.70×10-5 | 1.73 | 0.86 | 32 |
U/V | Rc/Ω | α/m-1 | I/A | — |
6.5 | 0.23 | 4.12×10-5 | 3.46 | — |
5.4 強制電流法陰極保護工程設計
??? ① 本項目需要在次高壓調壓站內建設一個陰極保護站。采用強制電流深陽極地床陰極保護，電源設備選擇恒電位儀，考慮與SCADA系統適配，應具備標準信號采集端子，電源設備最大輸出電壓為30V，最大輸出電流為10A。
?? ?② 共設計30處測試樁。其中3處電流測試樁，25處電位測試樁，2處絕緣裝置測試樁(在管道始末端)，測試樁平均分布。測試樁設有長效埋地參比電極和與管道同材質的輔助試片。設計2處埋地檢查片，用來評價陰極保護的保護度。
??? ③ 在管道始末端的絕緣處設計避雷器2處，安裝在防爆接線箱內。對于鋼質管道上所有非焊接連接部位，采用銅芯電纜跨接連接。
??? ④ 陰極保護施工完工后，及時測試交流及直流雜散電流對管道的干擾程度，依據SY/T 0017—96《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》和SY/T 0032—2000《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》判斷是否需要采取排流措施。
??? ⑤ 陰極保護的驗收準則為：使用CSE參比電極測得的管道上任何一點的極化電位應達到-950mV或更低，測量電位時，必須考慮除構筑物與電解質界面處之外的電壓降的影響。
6 結論
??? ① 對于城市新建的燃氣長輸埋地鋼質管道，由于外防腐層性能的提高，陰極保護設計可選擇用強制電流法，其技術可靠，經濟較優。
??? ② 在強制電流法設計中，應考慮陽極地床對其他埋地構筑物的干擾，盡量選擇深陽極地床技術。
??? ③ 相對于犧牲陽極法，強制電流法的陰極保護電流在一定范圍內連續可調，其保護效果更容易滿足要求。
??? ④ 對陰極保護系統應設計一定數量的測試裝置，以方便運行管理單位測試各項陰極保護參數，進行保護效果的評價。
? ??⑤ 對于交流及直流雜散電流對管道的干擾應特別重視，在施工完成后要求及時測試，對存在的干擾應采取有效防護措施。
參考文獻：
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