浅谈阴极保护系统在石油炼化项目的应用.pdf

l 工程建设与设计 I 白口豳n 踟l 劬胁州c c I 浅谈阴极保护系统在石油炼化项目的应用 T h eA p p l i c a t i o no fC a t h o d i cP r o t e c t i o nS y s t e mi nP e t r o l e u mR e f i n i n gP r o j e c t 李鑫 ( 华陆工程科技有限责任公司，西安7 1 0 0 0 0 ) UX i n ( I - h a l u E n g i n e e r i n g & T e c h n o l o g y C o L t d ，X i a l l7 1 0 0 0 0 ，C h i n a ) 【摘要】地下管道外防腐涂层与阴极保护的联合防腐方式是行之有效的减缓地管腐蚀的主要方式。结合项目实际情况介绍以外加 电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护系统在石油炼化项目中的应用体会，为相关工程提供经验借鉴。 A b s t r a c t T h e c o m b i n e d a n t i c o r r o s i o n m e t h o d o f a n t i e o r r o s i v e c o a t i n g a n d c a t h o d i c p r o t e c t i o n o f u n d e r g r o u n d p i p e l i n e i s a n e f f e c t i v e w a y t Om i t i g a t et h ec o r r o s i o no f g r o u n dp i p e C o m b i n e dw i t ht h ea c t u a ls i t u a t i o no f 也ep r o j e c t t h ea p p l i c a t i o no f c a t h o d i cp r o t e c t i o ns y s t e mw i t h a u x i l i a r y c u r r e n t a n d s a c r i f i c i n g a n o d e i s i n l z o d u c e d , i n o r d e r t o p r o v i d e r e f e r e n c e t o r e l a t e d e n g i n n e e r i n g 【关键词】外防腐涂层；牺牲阳极阴极保护系统；联合保护方式 【K e y w o r d s e x t e r n a l c o r r o s i o n c o a t i n g ；s a c r i f i c i a l a n o d e c a t h o d i c p r o t e c t i o n s y s t e m ；j o i n t p r o t e c t i o n m e t h o d 【中图分类号1 T E 6 2 4【文献标志码I a【文章编号】l 0 0 7 9 4 6 7 ( 2 0 1 7 ) 0 9 - 0 0 7 2 - 0 3 D O I 1 0 1 3 6 1 6 j c n k i g e j s y s j 2 0 1 7 0 9 1 3 1 1 阴极保护系统 1 1 阴极保护系统的类型及优缺点 阴极保护分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护 法，其中外加电流系统分为浅埋和深井。具体选择哪种类型主 要取决于保护对象和对周围构筑物的干扰影响、电源的可利 用性及土壤电阻率等因素。2 种保护方式各有优缺点，如表1 所示。 表1两种保护方式的优缺点 【作者简介】李鑫( 1 9 8 4 ) ，男，陕西西安人，工程师，从事石油化工 建设与研究。 7 2 1 。2 阴极保护系统的选择 本项目属于老厂扩建项目，土地面积有限，新建装置布置 紧凑，各新建装置坐落于厂区的多个位置，导致地管施工战线 长臣施工区域土壤污染严重，几乎都是油污土，地管面临较大 腐蚀风险。为延长地管使用寿命并考虑工程造价，本项目采取 了外防腐涂层和阴极保护联合的防腐技术。防腐涂层可以大 大减少保护电流的需要量，改善保护电流分布，增大保护半 径，使阴极保护变得更为经济有效。阴极保护可有效地防止涂 层破损处产生的腐蚀。鉴于以上因素，本项目采取外防腐涂层 和阴极保护联合防腐形式，其中阴极保护以外加电流为主，牺 牲阳极为辅。 2 地管阴极保护施工 2 1 牺牲阳极阴极保护系统 本项目距离主管道较远的管道和装置( 如火炬装置) 采用 牺牲阳极阴极保护系统。该系统将被保护管道和一种电位更 负的金属或合金( 即牺牲阳极) 相连，使被保护体阴极极化以 降低腐蚀速率。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池 中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金 万方数据 属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，从而实现 了对阴极的被保护金属体的防护。 牺牲阳极阴极保护系统主要由镁阳极、电缆、参比电极、 测试桩及被保护体组成。镁阳极不能直接埋人土壤中，而是埋 在导电性较好的填包料内。阳极填包料可以吸收水分，其本身 电阻率较低，使用填包料可以减低阳极的接地电阻。 牺牲阳极阴极保护系统通过测试桩将镁阳极和地管连 接，便于后期维护和管理。 2 2 外加电流阴极保护系统 外加电流阴极保护是在回路中串入个直流电源，借助 辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，从而使被保护金属变 成阴极，实施保护。外加电流阴极保护系统主要由恒电位仪、 辅助阳极、电缆、参比电极和被保护体组成。恒电位仪是一个 整流设备，将直流电馈入管道、大地和辅助阳极回路，是系统 中最重要的设备。其输出的电流大小可以依据通电点处电位 进行调解，保证管道电位的稳定，输出电流和输出电压是其最 重要的参数。本项目恒电位仪布置在就近的变电所内，电缆出 恒电位仪后沿外线桥架敷设，进装置界区后，出桥架直埋敷设 至阳极或者阴极。恒电位仪一用一备，通过控制柜进行切换运 行。辅助阳极是外加电流阴极保护电流回路的重要组成，电流 通过辅助阳极流人大地，在表面发生阳极反应。辅助阳极的设 计和安装质量直接影响阴极保护系统的使用寿命。参比电极 埋设在通电点管道附近，用于测试管道电位，是恒电位仪的控 制信号来源，一旦出现故障，将直接影响恒电位仪的输出。 3 阴极保护安装的注意事项 3 1 阴极保护施工工艺流程 阴极保护施工工艺流程为：前期准备( 设计交底、图纸会 审、材料准备及施工机具准备) 一测试桩定位及安装一阴极电 缆焊接一参比电极安装一镁阳极安装一预验收检测一深井阳 极安装 隐蔽回填一接线箱及恒电位仪安装接线及调试。 3 2 阴极保护材料到货及时性 阴极保护材料必须和地管材料同步到场。在地管施工阶 段同步完成阴极保护施工。如果阴极保护材料不能按时到场， 将造成地管施工无法完成，严重影响后续管沟回填及装置区 的地坪施工，对工程进度以及现场文明施工造成极大影响。 3 3 阴极保护电缆和地管铝热焊 地管和阴极保护电缆连接都是铝热焊，必须在地管安装 完成后水压试验前完成焊接。焊点位置必须清理干净且距离 管道焊缝大于l O O m m 。焊点需采用与地管相同的防腐形式。 公用工程设计l ，k O t i l i t i * s O t s i g n l 3 4 阴极保护系统和外界的电绝缘 必须要采用良好的防腐层将地管与外界电绝缘，否则会 需要较大的保护电流密度。其次要将地管与非保护金属构筑 物电绝缘，否则电流将流失到其他金属构筑物上，造成其他金 属构筑物的腐蚀以及管道阴极保护效果的降低。例如，地管和 接地网之间的绝缘，地管和接地网导通情况，一般只有在后期 阴极保护系统调试才能发现，这时候装置区地坪已完成硬化， 要想找到接触点难度很大。 3 5 地管的热处理工作 本项目部分地管采取N A C E 材料，地管和地上管道之间 使用绝缘法兰。因N A C E 焊口全部焊后热处理，温度高达 6 5 0 。C 。地管和地上管道之间的绝缘法兰垫片采取四氟乙烯绝 缘垫片，如果在热处理过程中没有采取保护措施，极易造成垫 片受热损坏。 3 6 阴极保护系统内的电导通 和系统外的电绝缘相对应的是阴极保护系统内的电导通， 所有地管之间进行跨接，特别是装置内给排水管9 2 间由集水 坑连接，集水坑两边的给排水管道必须进行跨接保证电导通。 3 7 深井阳极并的钻井 深井阳极井般都在18 m 以上，对于地质条件复杂的现 场。项目土建阶段如果有桩基工程，建议在桩基施工阶段直接 利用旋挖钻机完成深井阳极并的钻并。避免后续旋挖钻机二 次进场，缩短阴极保护施工周期，及早完成钻井施工为装置区 地坪施工，为现场文明施T N 造条件。 3 8 辅助阳极排气 阴极保护系统阳极电化学反应过程中会伴随气体产生。 阳极产生的气体需及时排出，避免形成气阻影响阴极保护系 统的运行。因此，深井阳极系统排气管外部应缠绕丝网防止排 气口堵塞。 3 9 阴极保护系统电缆敷设及接线 电缆敷设时应在电缆上、下各均匀铺设1 0 0 m m 厚的细沙 层并盖砖。砖应超出电缆两侧各5 0 r a m 。当电缆与其他地管交 叉时，电缆在管线上3 0 0 m m 敷设。阴极保护系统接线质量非常 重要，需认真核对图纸，保证阴、阳极接线正确，严禁电极接反。 3 1 0 参比电极安装 参比电极采用预包装长效硫酸铜参比电极。埋设前参比 电极本体应在水中浸泡2 4 h 以上，以确保参比电极充分浸润。 为确保参比电极的正常工作，参比电极顶部安装一根直径 ( F 转第9 2 页) 万方数据 l 工程建设与设计 C o m w u e “, a n & m j 蛳斯脚c c 2 3 万人，需求规模1 7 6 万A d ，占地规模8 28 0 0 m 2 ；旅客最高 聚集入数：旅客最高聚集人数为18 4 0 人；主站房：55 0 0 m 2 ，可 适当增加办公、餐饮及商业建筑面积。 5 3 公交枢纽 功能定位：以服务综合交通枢纽的客流集散为主，兼顾生 态新城内部的公交需求；年限：2 0 3 0 年；枢纽换乘方式：以常规 公交进出枢纽，主要有铁路、长途客运、轨道交通、常规公交方 式；公交场站规模：占地规模约为3 00 0 0 m 2 。还可利用高架线 下地面l 层作为公交场站用地。 5 4 出租车场规模 功能定位：以服务综合交通枢纽的客流集散为主；年限： 2 0 3 0 年；枢纽换乘方式：主要与铁路、长途客运换乘；下客车辆 停车需求：需布置1 3 个下客车位；上客车辆蓄车需求：需布置 1 6 个上客车位，预留6 4 个蓄车位。 5 5 社会车场规模 年限：2 0 3 0 年；枢纽换乘方式：主要与铁路、长途客运换 乘；社会车辆泊位：考虑接送客入库停车需求，则社会车泊位 2 4 5 个。 5 6 轨道交通布局 规划扬州地铁1 号线在枢纽核心区内设站，利用东广场 地下空间布设轨道交通站厅、站台及换乘大厅。 6 综合客运枢纽规划布局 围绕高铁扬州南站，结合东、西广场，在站房两侧布置长 途客运站、公交枢纽、旅客集散中心，与站房通过专用连廊紧 密联系，构成紧密型换乘系统。大型车辆车场布置于铁路高架 桥下方，将站前广场大面积开放，用于人流集散、景观、商业综 合开发。 7 结语 综合客运枢纽是综合运输体化发展的必然结果，也是 城市未来发展的大势所趋。近年来，全国各大、中型城市都在 积极开展综合客运枢纽的规划和建设。不过这是一项复杂的 系统工程，不仅涉及交通工程的内容，更与城市规划、建筑设 计、土木工程等方面紧密联系，在未来的研究中更需要在大量 的实践中渐悟。d b 【收稿日期 2 0 1 7 - 0 3 1 5 仕接第6 3 页) 警机制。需要对信息传输中可能存在的风险进行评估和分析， 并制定解决对策，确保事故发生时，可以第一时间进行处理，有 效将损失降至最低。( 2 ) 加强系统的维护和管理。对智能电网系 统通