中华人民共和国国家标准

GB/T 21448—2008

埋地钢质管道阴极保护技术规范

SPeCifiCatiOn Of CathodiC PrOteCtiOn for UndergrOUnd SteeI PiPeline

(ISO 15589-1 ：2003,Petroleum and natural gas industries一 CathOdiC PrOteCtiOn Of PiPeline transportation SyStemS—

Part 1 ： On-Iand PiPeIineS, NEQ)

2008-08-01 实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局龙布 中国国家标准化管理委员会发布

前言

1范围

2规范性引用文件

3术语、定义和缩略语

4 技术规定

5强制电流系统

6牺牲阳极系统

7测试及监控装置的设置

• 8 附加措施

• 9 管理与维护

附录A （规范性附录）阴极保护计算公式

|<

附录B （资料性附录）条文说明

参考文献

本标准在吸收了 ISo 15589-1:2003«管道输送系统的阴极保护 第1部分;陆上管道》主要内容基 础上，結合我国管道阴极保护实践编制而成，本标准与ISo 15589-1；2003的一致性程度为非等效，主要 差异如下：

——将SY/T 0019-1997«埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》和SY/T 0036—20O(X埋地 钢质管道强制电流阴极保护设计规范》两项石油行业标准中的相关内容纳入了本标准；

——按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；

——将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述。

本标准发布之日起，SY∕T 0019—1997和SY/T 0036—200()两项石油行业标准同时废止。

本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。

本标准由中国石油天然气集团公司提出。

本标准由石油工程建设专业标准化委员会归口。

本标准由中国石油天然气管道工程有限公司负责起草。

本标准主要起草人：胡士信、张本革、石薇、熊信勇、龚亮、高红、董旭、陈枫、靳刚、葛艾天、何悟忠、 梁峰。

本标准为首次发布。

埋地钢质管道阴极保护技术规范

1范围

本标准规定了埋地钢质管道（以下简称管道）阴极保护设计、施工、测试与管理的最低技术要求。

本标准适用于埋地钢质油、气、水管道的外壁阴极保护，其他埋地钢质管道可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准荔*议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本.凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于 W⅛_β

GB/T 3620. 1钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T 10123金属和合金的腐蚀 基本术语和定义

GB/T 21246埋地钢质管道阴极保护参数测量方法

GB 50058爆炸和火灾危险电力装置设计规范

GB 50217电力工程电缆设计规范

SY/T 0086阴极保护管道的电绝缘标准

SY/T 0095埋地镁牺牲阳极试样试验室评价的试验方法

SY/T 0096强制电流深阳极地床技术规范

3术语、定义和缩略语

• 3. 1术语和定义

GB/T 10123确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

• 3. 1. 1

阳极填料 anode backfill

填塞在阳极四周的低电阻率材料，用于保持湿度、减小阳极与电解质之间的电阻，以及防止阳极 极化。

• 3. 1.2

跨接 hond

采用金属导体（多为铜质导体）连接同一构筑物或不同构筑物上的两点，用于保证两点之间电连续 性的一种作法。

• 3. 1.3

直流去耦装置 d. c. decoUPJing device

一种保护装置，当超过预先设定的极限电压时可导通电流。

例如:极化电_I池、火花间隙、二极管保护器.

• 3. 1.4

汇流点 drain POint

阴极电缆与被保护构筑物的连接点，保护电流通过此点流回电源。

• 3. 1.5

地床 groundbed

埋地的牺牲阳极或强制电流辅助阳极系统。

3. 1.6

辅助阳极 impressed-cιIrrent anode

由外部电源提供强制保护电流用于构筑物阴极保护的电极₁.

3. 1.7

（电位）缺略定位测量技术 intensive measurement technique

同时测最管地电位与垂直方向土壤电位梯度的技术。

注；通过精确测it技术可以辨別防腐层缺陷并测得⅜⅛陷处的无IR降电位'

3. 1.8

IR 降 IR drop

根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间电解质上产生的电压。

3,1.9

极化电位 PolariZed Pntentiai

无IR降电位

不含保护电流或其他电流IR嶠眄实测的构筑物对电解质电位。

3. 1. 10

绝缘接头 isoIatilIg joint

安装在两管段之间用于阅帝电连续的他绝缘组件。

例如：整体型绝缘接倒缘法兰、绝缘管接头.

3. 1. 11

测试桩 test POSt

测试装置

布设在埋地管道上，用于监测与测试管道阴极保护参数的附属设施。

3. 1. 12

通电电位 On POtentiaI

阴极保护系统持续运行时测量的构筑物对电解质电位_Ii

3. L 13

断电电位 Off POtentiaI

瞬时断电电位

断电瞬间测得的构筑物对电解质电位。

注：通常情况下，应在切断阴极保护电源后和极化电位尚未衰减前立刻测得的电位。

3. 1. 14

远方大地 remote earth

任何两点之间没有因电流流动引起的可测量的电压的区域.

注：该区域•般存在于接地电极、接地系统、辅助阳极地床或受保护的构筑物的影响区以外.

3. 1. 15

杂散电流 Stray CUrrent

在非指定回路中流动的电流B

3.2缩略语

• 3.2. 1

CCVT 密闭循环蒸气发电机组

• 3.2.2

CIPS密间隔电位測量

• 3.2.3

CSE铜/饱和硫酸铜参比电极

• 3.2.4

DCVG直流电位梯度测量

• 3.2.5

SCC应力腐蚀开製

• 3.2.6

SCE饱和KCl甘汞电极

• 3.2.7

SRB硫酸盐还原菌

• 3.2.8

TEG热电发生器

4技术规定

• 4. 1 一般规定

• 4. 1. 1新建管道应采用防腐层加阴极保护的联合防护措施或其他业已证明有效的腐蚀控制技术；已建 带有防腐层的管道应限期补加阴极保护措施。

• 4. 1.2阴极保护工程应与主体工程同时勘察、设计、施工和投运，当阴极保护系统在管道埋地六个月内 不能投入运行时，应采取临时性阴极保护措施；在强腐蚀性土壤环境中，管道在埋入地下时就应施加临 时阴极保护措施，直至正常阴极保护投产；对于受到直流杂散电流干扰影响的管道，阴极保护（含排流保 护）应在三个月之内投入运行。

• 4. 1.3管道阴极保护可分别采用牺牲阳极法、强制电流法或两种方法的结合,设计时应视工程规模、土

壤环境、管道防腐层质量等因素，经济合理地选用。

• 4. 1.4对于高温、防腐层剥离、隔热保温层、屏蔽、细菌侵蚀及电解质的异常污染等4涂件下，阴极保 护可能无效或部分无效,在设计时应给予考虑。

• 4. 1.5本标准应在有资格的腐蚀工程师，或具有实践经验的腐蚀专家指导下使用7

4.2管道条件

• 4.2. 1电絶缘

• 4.2. 1. 1 一般原则

阴极保护管道应与公共或场区接地系统电绝缘,经测试确认所提供的诲保护电流足以抵消其接 地系统造成的电流损失时除外。

当管道处在交流高压输电系统感应影响范围内时，管道上可能产畏过绝缘接头绝缘能力的高压

危险电涌冲击，电绝缘装置应当采用接地电池、极化电池或避雷器保护。

阴极保护管道应与非保护构筑物电绝缘。

电绝缘的设计、材料、尺寸和结构应当符合SY/T 0086的要求。电绝缘的主要形式有：

——绝缘接头（或绝缘法兰）；

绝缘短管；

绝缘管接头: 套管内绝缘支撑；

管桥上的绝缘支架;

——其他。

• 4.2. 1.2电绝缘装置安装位置

可在管道的下列位置处设置绝缘接头，但不局限于此:

——支线管道连接处；

——不同防腐层的管段间；

——不同电解质的管段间(如河流穿越处)；

——交、直流干扰影响的管段上，

—实施阴极保护的管道与未保护的设施之间。

• 4.2. 1.3电绝缘装置的安装

安装前,在干燥的空气中，用1 OOOV绝缘摇表对电绝缘装置进行检测，绝缘两侧的电阻值应大于 10 MQ_el

当采用绝缘法兰时,应对法兰采取适当防护措施，以保绝缘性能不受外来物的影响。

对于输送导电介质的管道,应在绝缘接头阴极(负电位)侧的内表面涂敷内涂层,涂刷长度应根据输 送介质的电阻率计算足以避免干扰电流腐蚀为准.所有密封、涂料、绝缘材料应能适应所输送的介质。

4.2.2 电连续性

対于钢质管道的非焊接管道连接头，应在管道接头处安装永久性跨接・

4.2.3接地

与阴极保护管道相连接的接地装置主要有机电装置上的安全接地、减轻感应影响的排流接地、用于 监控和信号传输的工作接地,应采用锌接地极.

在交流干扰影响区域.测试人员可触及到的管道位置应埋设均压接地装置，可使用螺旋形带状锌 阳极.

所冇接地装置均不得对管道阴极保护造成不利的影响。

4.3阴极保护准则 4.3.1 一般情况

• 4.3. 1, 1管道阴极保护电位(即管/地界面极化电位,下同)应为一％0 mV(CSE)或更负B

  电位不能比-1200 mVCCSE)更负。

  b MPa)和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢，双相不锈钢等,极 b其保护电位应比一850 mV(CSE)稍正，但在一650 mV至

  
  

4. 3. 1. 2阴极保护状态下管道的极限

• 4.3. 1.3对高强度钢(最小屈服强度 限保护电位则要根据实际析氢电位来 _____ ____ . ɪ

-750 mV的电位范围内，管道处于高PH值SCC的敏感区,应予注意。

• 4.3. 1.4在厌氧菌或SRB及其贓害菌土壊环境中，管道阴极保护电位应为一95。mV (CSE)或 更负。              O^J

  0 m至1 OoO Q ∙ m环境中的管道，阴极保护电位宜负于一 750 TlIV OOQ ∙ m的环境中的管道，阴极保护电位宜负于一650 mV(CSE)°

  
  

• 4.3. 1.5在土壤电阻率100 _I

(CSE)；在土壤电阻率P大韦Q

4.3.2特殊考虑 ʌ

当4, 3.1准则难以城金,可采用阴极极化或去极化电位差大于100 mV的判据。

注：在高温条件下SRi3的土壤中存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100 mV极化准则。

4.4设计资料及现场勘察

4.4.1设计所需资料

管道阴极保护系统设计时,需要下列技术资料：

--管道参数，如长度、直径、壁厚、材料的类型与等级、防腐层种类及等级、运行温度曲线、设计

压力孑

输送介质；

阴极保护系统设计寿命；

管道走向的带状图纸，图中标明已有的阴极保护系统、已有的外部构筑物及管道的电缆等;

阴极保护设备的环境条件；

地形地貌和土壤性能，包括土壤电阻率、PH值及引起腐蚀的细菌；

——气候条件、冻土层等；

——高压输电线路或埋地髙压电缆的位置、走向及额定电压；

一一阀室和调压站的位置；

——穿越河流、铁路、公路的位置和结构！

——套管的结构和位置'

——管洶回填材料种类；

——绝缘接头的类型与位置手

——邻近交、直流电气化牵引系统的特性参数、变电站位置和其他干扰电流源的特性；

——接地系统的类型与位置；

——电源的可利用性；

—临近可用于远距离监测的遥测系统的类型与位置。

4,4.2现场勘察

现场勘察所测项目不得少于下列内容:

—阳极地床区域不同深度的土壤电阻率：

——可能的细菌活动的腐蚀条件；

—交、直流干扰源特定参数及与管道的关系，

——4.4.1中收集到的资料不能满足设计要求的项目。

5强制电流系统

• 5. 1电源

• 5. L 1 基本要求

强制电流阴极保护对交流电源的基本要求：

——长期不间断供电；

——应优先使用市电或使用各类站场稳定可题交流电源；

——当电源不可靠时,应装有备用电源或不劎供电专用设备。

• 5.L2无电地区的电源

对于无交流市电的地区，可根据气象资料和所输介质选用：太阳能电池、风力发电机.TEG.CCVT 等直流电源。

5.1.3电源设备

强制电流阴极保护电源设备的基本要求：

——可靠性高；

——维护保养简便；

--寿命长;

——对环境适应性强i

——输出电流、电压可调；

―具有抗过载、防雷、抗干扰、故障保护等功能。

• 5. 1.4 电源设备的选择

强制电流阴极保护电源设备，一,般情况下应选用整流器或恒电位仪。当管地电位或回路电阻有经 常性较大变化或电网电压变化较大时,应使用恒电位仪.

在选择电源设备时,包括下列内容：

——与交流电源连接的匹配性］

——整流器或恒电位仪的类型+

——相关参数的显示；

冷却方式（空冷或油冷）; 输出控制的方式； 设备保护与安全要求； 标识和铭牌。

• 5. 1.5电源设备的安全要求

在防爆区域使用的电源设备应符合GB 50058的要求.

5.1.6功率选择

电源设备输出功率的选择应根据附录A进行。

5.2辅助阳极地床

• 5.2. 1 一般要求

• 5.2. L 1辅助阳极地床（以下简称地床）的设计和选址应满足以下条件：

——在最大的预期保护电流需要量时，地床的接地电阻上的电压降应小于额項压的70%；

——避免对邻近埋地构筑物造成干扰影响。

• 5.2. 1.2阳极地床有深井型和浅埋型，在选择时应考虑：

——岩土地质特征和土壤电阻率随深度的变化；

——地下水位；

——不同季节土壤条件极端变化；

—地形地貌特征；

——屏蔽作用；

——第三方破坏的可能性。

5.2.2深井阳极地床

存在下面一种或多种情况时,应考虑采用深井阳极地床：

——深层土壤电阻率比地表的低；

——存在邻近管道或其他埋地构筑物的屏蔽'

——浅埋型地床应用受到空间限制；

——对其他设施或系统可能产生干扰，

深井阳极地床的设计、安装、运行与维护等技术要求应符合SY/T 0096的规定。在计算地床电阻 时,应采用位于阳极段长度中点深度的土壤电阻率值,并应考虑不同层次土壤电阻率差异的影响。

5.2.3浅埋阳极地味

• 5.2. 3. 1与5. 2. 2条件相反时应采用浅埋型地床。

5.2.3.2浅埋阳极地床有水平式和立式两种方式，应置于冻土层以下，埋深不宜小于1 m_o

5.2 4辅助阳极

• 5.2.4. 1常用的辅助阳极有：高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极、柔性阳极、金属氧化物阳极等，其主 要性能要求见5,2, 5_B

• 5.2. 4.2选用阳极材料和质量应按阴极保护系统设计寿命期内最大预期保护电流的125%计算。

5.2.4一3阳极地床通常使用冶金焦炭、石油焦炭、石墨填充料，使用时应符合下列要求：

——石墨阳极、高硅铸铁阳极应加填充料；

——在沼泽地、流沙层可不加填充料，钢铁阳极可不加填充料；

——预包覆焦炭粉的柔性阳极可直接埋设，不必采用填充料；

——填充料的含碳量宜大于85% ,最大粒径应不大于15 mm。

5.2.4.4辅助阳极接地电阻、寿命和阳极数量计算见附录A,

5.2.5常用辅助阳极主要性能

• 5.2.5. 1高硅铸铁阳极的化学成分应符合表1的规定。阳极的允许电流密度为5 A∕π√〜80 A∕m², 消耗率应小于O∙5 kg∕（A∙ a）。阳极引出线与阳极的接触电阻应小于O. Ol。,拉脱力数值应大于阳极 自身质量的L 5倍,接头密封可靠。阳极引线长度不应小于1.5 m,阳极表面应无明显缺陷。

表1高硅铸铁阳极的化学成分

5.2.5.2石墨阳极的石墨化程度不应小于81%,灰分应不大于0. 5%,阳极宜经亚麻油或石蜡浸渍处 理，阳极的性能应符合表2的规定。阳极引出电缆与阳极的接触电阻应小于0.01 m拉脱力数值应大

于阳极自身质量的1.5倍,接头密封可路胆极电缆长度不应小于L5 m,阳极表面应无明显缺陷。

墨阳极的主要性能

5.2.5.3柔性阳极是由导电雲含物包覆在铜芯上构成,其性能应符合表3的规定，阳极铜芯截面积为 16 mm^Z,阳极外径为13 mmqj

表3柔性阳极主要性能

5.2.5.4钢铁阳极是指角钢、扁钢、槽钢、钢管制作的阳极或其他用作阳极的废弃钢铁构筑物，阳极的

消耗率为 8 kg/CA ・ a)〜10 kg/(ʌ - a)_e

• 5. 2. 5. 5混合金属氧化物阳极基体材料采用工业纯钛，其化学成分应不低于GB/T 3620, 1中对TA2 的要求,在上壤环境中（带有壊料）金属氧化物阳极的工作电流密度为IOO Λ∕m²_f阳极与电缆接头的接 触电阻应小于0.01 Ω.

6牺牲阳极系统

• 6. 1总则

牺牲阳极系统适用于敷设在电阻率较低的土壤里、水中、沼泽或湿地环境中的小口径管道或距离较 短并带有优质防腐层的大口径管道。

选用牺牲阳极时,考虑的因素如下；

——无合适的可利用电源；

——电器设备不便实施维护保养的地方；

——临时性保护；

——强制电流系统保护的补充；

——永久冻土层内管道周围土壤融化带；

——保温管道的保温层下。

牺牲阳极的应用条件是：

——土壤电阻率或阳极填包料电阻率足够低；

——所选阳极类型和规格应能连续提供最大电流需要量；

——阳极材料的总质量能够满足阳极提供所需电流的设计寿命。

牺牲阳极上应标记材料类型（如商标）、阳极质量（不包括阳极填料）、炉号。

6.2锌合金牺牲阳极

6.2.1棒状锌阳极

锌合金牺牲阳极成分见表L锌合金牺牲阳极的电化学性能见表5_α

表4锌合金牺牲阳极化学成分

表5棒状锌合金牺牲阳槌的电化学性能

也可以使用。

6.2.2带状锌阳极

带状锌合金牺牲阳极的电化学性能见表6。帯状锌合金牺牲阳极的规格及尺咽魚乙截面图例见图I_D

表6带状锌合金牺牲阳极的电化学性能

表7带状锌合金牺牲阳极的规格及尺寸

6,3镁合金牺牲阳极

• 6.3. 1棒状镁阳极

镁合金牺牲阳极的性能测试应当按照SY/T 0095进行,镁合金牺牲阳极化学成分见表8,镁合金牺 牲阳极的电化学性能见表9”

表8镁合金牺牲阳极的化学成分

談9镁合金牺牲阳极的电化学性能

如果在相似土壤环境中的阳极性能能够被证明可靠且有证据支持时，其他成分的镁合金牺牲阳极 也可以使用。

6,3.2带状镁阳极

镁锭合金挤压制造的带状镁合金牺牲阳极规格及性能见表10。

按照表11选取牺牲阳极的种类。

表11牺牲阳极种类的应

对于锌合金牺牲阳极，当土壤电阻率大于15 ∩∙ m

对于镁合金牺牲阳极，当土壤电阻率大于150

对于高电阻率土壤环境及专门用途，可选择聲南

6.5牺牲阳极填包料            夸

牺牲阳极的填包料是由石膏粉、膨润土和Kjg硫酸钠组成的混合物，常规的牺牲阳极填料配方见

，应现场试验确认其有效性， 呻时,应现场试验确认其有效性。

"i牲阳极。

表12.

表12牺牲阳极填包料配方

6.6牺牲阳极与管道的连接

牺牲阳极电缆可通过测试装置与管道实现电连接，也可直接焊接在管道上。

6.7牺牲阳极布置

6.7. 1棒状阳极

棒状牺牲阳极可采取单支或多支成组两种方式，同组阳极宜选用同一炉号或开路电位相近的阳极。

棒状牺牲阳极埋设方式按轴向和径向分为立式和水平式两种。一般情况下牺牲阳极距管道外壁

3 m〜5 m,最小不宜小于0.5 m,埋设深度以阳极顶部距地面不小于1 m为宜。成组布置时，阳极间距

IO

以2 m〜3 m为宜。

棒状牺牲阳极应埋设在土壤冰冻线以下。在地下水位低于3 m的干燥地带，阳极应适当加深埋 设;埋设在河床中的阳极应避免洪水冲刷和河床挖泥清淤时的损坏。

在布设棒状牺牲阳极时，注意阳极与管道间不应存在有金属构筑物。

6.7.2帯状阳极

带状牺牲阳极应根据用途和需要与管道同沟敷设或缠绕敷设。

6.7.3特殊用途的牺牲阳极

牺牲阳极作为接地极、参比电极等特殊应用时应根据用途和需要进行布置・

7测试及监控装置的设置

• 7. 1测试装置                                     芯＞

• 7,1. 1 一般原则

阴极保护测试装置应与阴极保护系统同步安装。测试装置应沿管道线路走勰与设置，相邻测试 装置间隔宜1 km〜3 km。在城镇市区或工业区，相邻的间隔不应大于1 km,杂躁流干扰影响区域内 可适当加密。

7.1.2特殊要求

在下列位置处，也应安装测试装置：

——管道与交、直流电气化铁路交叉或平行段;

——绝缘接头处；

--接地系统连接处；

——金属套管处；

——与其他管道或设施连接处；

——辅助试片及接地装置连接处；

——与外部管道交叉处；

——管道与主要道路或堤规交叉处：

——穿越铁路或河流处；

——与外部金属构筑物相邻处。

对不同沟敷设的多条平行管道，每条管道应单独设置测试装置,测试装置应安装在管道上方。

每个测试装置中至少有两根电缆与管道连接,电缆应釆用颜色或其他标记法进行区分,并作到全线统一。 7.2监控装置

• 7.2, 1与外部管道交叉

在与其他管道交叉时应设置监控装置,并考虑在装置中进行跨接。即从每条管道上分别引出两根 电缆连接到同一监控装置中，在装置内，电缆可直接连接或通过电阻跨接。

7.2.2金属套管处

为检测金属套管与输送管之间的电绝缘状况,应在套管和输送管两侧分别安装两根测试电缆,并将 电缆连接到监控装置中的对应接线端子上.

7.2.3绝缘接头处

管道绝缘接头两侧应分别引出两根电缆。所有电缆应直接连接或通过电阻跨接至监控装置中不同 的接线端子上。在监控装置处，根据需要安装的极化电池、接地电池或避雷器等防电涌装置，通过监控 装置中的接线端子进行跨接。

7.2.4排流点处

杂散电流干扰影响区域，直接排流、极性排流或强制排流的排流点,应在输送管、干扰体或接地体上 连接所需数目的电缆,并将电缆引至监控装置,通过监控装置中的接线端子与排流装置逬行连接。

7.2.5汇流点处

直流电源的负极与管道连接的汇流点处应设置监控装置，并在阴极回路中设置电流监控装置。当 有多个阴极连接时,应当配备分流器和阻断二极管。

汇流点处的测试装置应当单独从管道上引出测试电缆，用以测量汇流点处的管/地电位。

7.3其他监测装置

当管道穿过无人地区或很难接近的地方,应当釆用远距离监测、遥感技术或其他数据传输系统，同 时配合使用长效参比电极、极化测试探头或试片。

7.4消除IR降的测试装置

如果杂散电流干扰影响或牺牲阳极难以拆除时，应采用极化探头（试片）断电测量技术进行电位 测也

8附加措施

• 8. 1陆时保护

临时性阴极保护可采用牺牲阳极幣,在保护系统调试期间及调试后,应能很容易进行连接和断开。

为了测试临时性阴极保护效褊^试装置应当与管道同时安装。

8.2套管

不宜使用金属套管。如睁使用金属套管,套管内的输送管防腐层应保证完好.

钢套管应采用非金属礴%撑垫与输送管道实现电绝缘，钢套管不应带有防腐层。

套管两端应绝缘密圭争装排气管。也可在套管与管道之间充填具有长效防腐作用的物料，

8.3防雷保护

在雷电频发地区，绝缘接头和阴极保护设备，应当安装防雷保护装置。通常绝缘接头两侧和直流电 源输出端可安装电涌保护器，

8.4电涌保护器

为防止供电系统故障或雷击造成的管道上的电涌冲击,应采用火花间隙类的放电器，其要求如下：

―保护器电极的击穿电压应低于绝缘接头两端的击穿电压；

一保护器应具有释放出预期的故障电流或雷击电流而不会损坏的能力F

——保护器应当完全封包起来以防在大气中出现火花。

8.5阴极保护电缆与电缆连接

8.5.1电缆的选用

应釆用铜芯电缆，测试电缆的截面不宜小于4 mm∖多股连接导线，每股导线的截面不宜小 于2. 5 mm² _β

用于强制电流阴极保护的铜芯电缆截面不宜小于16 mm'用于牺牲阳极的铜芯电缆的截面不宜小 于 4 mm² _O

8.5.2 电缆敷设

阴极保护埋地电缆在地下应尽蛍减少接头，敷设应符合GB 50217的规定。

8.5.3电缆与管道的焊接

焊接位置不应在弯头上或管道焊缝两侧200 mm范围里。

可采用铝热焊方法,焊接用的铝热焊剂用量不应超过15 g,当焊接电缆的截面大于16 mπ?时，可 将电缆芯分成若干股,每股小于16 mm^Z ,分开进行焊接，

在运行中的管道上实施铝热焊时,应预订安全防范措施,并考虑：

——焊接前要对管壁完整性进行检査J

——管中流体对热量传输与散失的影响，

一焊接热量对输送介质的影响（如对某些化学品）。

在耐蚀合金管道上不应实施铝热焊接，

当有详细的焊接程序且性能可靠，并有适当的文件支持,也可使用其他，如铜针焊接、软焊、导电粘 接剂粘接、熔焊等方法。

9管理与维护 9.1阴极保护运行前的基本要求

9.1.1管道原始资料

管道管理部门应收集、管理、保存由设计、施工单位提供的和其他来源获得的文件、图纸资料和原始 资料，主要包括但不限于以下内容：

——管道走向带状图；

-一阴极保护系统及单体图；

——全线防腐层结构、分布、补伤等资料；

―管道附属设施,如固定墩，穿、跨越，阀室，套管等分布、结构、防腐保护状态,

——管道自然电位分布曲线图，对于交、直流电干扰管段,干扰长度、起止点，最大、最小干扰电位分 布曲线，最大、最小干扰电位-时间分布曲线；

——沿线土壤电阻率或土壤腐蚀性分布J

——设计、施工更改、设备合格证、说明书等其他相关资料；

—管道腐蚀穿孔分布、测试及分析记录等。

• 9. 1.2测量仪器与设备

管道管理部门应配备必需的设备和仪表、工具。至少包括：管道防腐层检测仪、接地电阻測试仪、万 用表XuZCuSO₄参比电极（便携式）、数字型电位差计。所有测量仪器和设备的要求应符合

GB/T 21246的要求。

当土壤里含有大量氯化物时,测量电位不宜使用CSE_a

本标准不排除使用其他可替代的参比电极，通常可替代参比电极有以下三询澎章碳钢，相对于

CSE的保护电位（在25 ”C）为一850 mV时相对替代参比电极的电位是：

a） 饱和 KCI SCE 为一780 mV；

b） 饱和Ag/AgCl参比电极，在25 ∩・Cm的海水中使用,其保护电位君⅞00 mV；

C）采用75%石膏、20%膨润土、5%硫酸钠填包料的锌参比电极，其咽曲位为+ 250 InV_e

9. 1.3操作人员

阴极保护岗位的操作人员，上岗前应进行专门的技术培训.

9.2运行调试

调试涉及到所有阴极保护设备、零件和系统的测试,以达到管道保护符合设计要求.

• 9.2. 1系统检测

阴极保护系统通电前,应对设备及装置进行检测，

• 9.2. 1. 1电源设备和汇流端子：

——对地绝缘电阻（在30 C下，50OV兆欧表最小10 MΩ）;

——安全接地电阻；

螺丝和螺母的松紧；

设备及附件是否安装牢固； 整流设备（二极管）的技术参数; 能否满足額定电流输岀； 电源设备输出接线是否正确。

• 9.2. 1.2油冷式电源设备还要检查：

--油位；

——油的绝缘性能。

• 9.2. 1.3绝缘接头、接地设备和金属套管的电绝缘的有效性。

• 9.2. 1.4阳极地床的接地电阻。

• 9.2. 1.5测试及监控装置：

——电缆与接线端子的标记；

——电缆连接和安全设备的完整性（绝缘与接地、防雷击保护、电气区域分类

——电缆接头端的松紧程度；

—接线是否正确。

9-2.2 系统调试

阴极保护系统调试包括通电前的检测和通电后的测试-

阴极保护系统通电前,应在所有测试装置处进行自然腐蚀电位的测量。

阴极保护系统通电后，要逐步调节保护电流，直到汇流点的电位达到极限电位。电源设备应保持在 此电位值，直到管道被充分极化达到4. 3. 1中的准则，应记录电源设备输出电压和电流。

当通电后管道电位发生正向偏移,应立刻检查极性并采取措施。

当对周围构筑物有干扰影响时,应在临近构筑物上进行同步测量。

当存在交、直流干扰影响时,应对干扰对阴极保护系统有效性的影响进行测量。测量应在阴极保护 系统运行及断电状态下进行。在这两种情况下，应至少记录24 h的连续管地电位数据。在通电状态 下,还应记录通电电流。可按4. 3的条文说明中给出的指标评价阴极保护有效性。

9.3检查与测试

• 9.3. 1 一般原则

应定期进行阴极保护系统的检査与肪_i以确认阴极保护系统是否运行正常，运行期间的管/地电 位是否符合保护准贝h

应对检查与测试所得的数据和所汝角情况进行分析,进而完成以下工作：

——评价腐蚀管理是否适当；

——指出可能存在的异常以^^^措施；

——说明对管道状况进行更嚴评价的必要性。

9.3.2投产后调试     S

在阴极保护系统运行劍,宜进行下列调查：

——防腐层检漏；ʌ

―电流衰减测量；Q

—CIPS₅

——DCVG；

——管/地电位缺陷定位测量；

——全线防腐层绝缘电阻率测试。

进一步的专项调查的类型和周期取决于很多因素，如防腐层老化变质、温度升高的影响、施工活动、 干扰影响等。

如果管道安装了阴极保护远程监测系统,并能随时检测出设备故障，可采用比上述推荐检测周期更 长的时间间隔进行功能性检查。

远程监测系统提供的结果应定期与手工测试数据进行核对,确保远程监测系统正常有效地工作。

注：将CIPS与垂盘测量出的电位梯度结合起来就是所谓的管/地电位精确测量技术，用于防腐度层缺陷定位和缺 陷处无IR降的电位测量’

如果没有杂散电流、雷电、波动的土壤条件等影响，那么 适当减小测量的周期。

9.3.4专项调查

可针对某一目的或内容进行专项调査，调査项目如下娉不局限于此：

——防腐层破损；

——阴极保护不充分］             。

——SCC_i

——细菌腐蚀；

―上壤腐蚀性

——其他。

调查应由专门培训的人员使用专用设备和仪器进行。

9.3.5监测大纲

监测大纲应至少包括以下内容：

——测试说明3

——测试位置；

——所需要的仪器设备；

一测量技术扌

——测量频次。

9.4系统维护

9.4.1电源设备

电源设施或设备，应经常进行检查,维护保养,保证完好,正常运行。

9.4.2测试装置

测试及监控装置应定期检査维护，保证完整、好用.

9.4.3阳极地床

阳极地床的接地电阻应定期检测，应对其变化,相应调整电源设备的输出电压，保证保护电流的正 常输出。对于因阳极地床接地电阻经常变化等原因，致使需经常调整保护电流输出的情况，电源设备宜 改用恒电位仪。

对失效的阳极地床,应及时维修或更换。

9.4.4地上绝缘装置

地面上安装的绝缘装置，应定期进行检测、清扫，防止灰尘、水分等外来物造成绝缘不度或短路 失效。

9.4.5仪器设备

阴极保护检测使用的仪器、仪表及设备,如参比电极等,应进行常规校验。

9.4.6 保护电位检测

当发现管道阴极保护不充分时,应立即展开调査，查明原因，排除故障。常见故障原因的相应对策 如下：

——修理或更换系统中的装置或部件；

——修补已查明的防腐层缺陷；

—调整或更换跨接了

——消除绝缘不良或短路点i

——修理失效的绝缘装置，

——增设阴极保护设施（强制电流或牺牲阳极）.

9.5技术档案

9.5.1竣工资料

管道阴极保护系统在竣工验收时,应符合下列要求：

—竣工验收的工程符合设计要求扌

——规定提供的技术文件齐全、完整,

——外观检查，工程质量符合规范规定。

竣工的阴极保护系统,在交接验收时，至少应提交下列技术文件：

——竣工图；

——变更设计的证明文件；

——制造厂家提供的说明书、试验记录、产品合格证、安装图纸等技术文件；

——安装技术记录；

——调试试验记录；

—所有阴极保护参数测试记录；

——隐蔽工程记录。

9. 5.2移交时注意事项

设计文件中配置的仪器、仪表在竣工验收时同时移交给业主，工程竣工后,各施工单位应提供9. 5. 1 中规定的技术资料作为交工依据，汇总建立技术档案交上级主管部门、生产管理部门及施工单位自存。 9.5.3检查与测试资料

本章所提及的所有检查与测试活动的结果都应有记录,有评价,应妥善保管这些资料。以作为将来 验证阴极保护系统有效性的基础。

9.5.4运行与管理资料

管道阴极保护运行时应编制运行与维护手册,操作员工应按手册的运行与维护程序工作。手册中 应包括：

——系统与系统组成的说明；

——调试报吿；

——竣工图纸；

——供货商提供的文件；

—监测设备一览表；

——系统的电位准则；

—监测大纲，

——监测进度表与对监测设备的要求；

—所有安装在管道上的监测设备的监测程序，

——阴极保护系统安全操作指南。

9.5.5 维修保养记录

对于阴极保护系统设备的维修，应记录以下内容和项目:

——整流器和其他直流电源的修理；

—阳极、阳极连接以及电缆的修理或更换+

——防腐层、绝缘装置、测试导线和段测试设备的维护、修理和更换;

——汇流点、套管和远程监测设备r6⅛>_s

附录 A

(规范性附录) 阴极保护计算公式

A. 1强制电流的计算

A. 1. 1管道保护长度的计算见式(A. 1)、式(A. 2)_:

^Rr = πCl OoOi)_P-^₍J .................................^C AM >

式中：

LP——单侧保护管道长度,单位为米(m) _J

∆V——极限保护电位与保护电位之差，单位为伏(V);

D_V——管道外径,单位为米(m)；

L——保护电流密度，单位为安每平方米(Λ∕m^z);

R——管道线电阻，单位为欧每米(∩∕m>5

——钢管电阻率,单位为欧平方毫米毎米(Q ∙ mπ√∕m);

δ—管道壁厚，单位为毫米(mmK

A. 1.2保护电流的计算见式(A.3)：

21_a = 2五 X D_1JXJHXL_lf .................................( A. 3 )

式中：

I_o一单侧管道保护电流,单位为安(A) J

D_P—管道外径,单位为米(ɪn) _J

L——保护电流密度，单位为安每平方米CA∕m²);

LP——单侧保护管道长度，单位为米(m) _D

A. L3辅助阳极接地电阻的计算：

1)单支立式辅助阳极接地电阻的计算见式<A-4):

(t>DJ(D_ll

(£ ≪L_fl)(D₁₁ ≪

3)深井式辅助阳极接地电阻的计算见式(A.6)：

(√》La)

式中：

R_v,―单支立式辅助阳极接地电阻,单位为欧(以)；

R诚——深埋式辅助阳极接地电阻,单位为欧(0)+

Rh——单支水平式辅助阳极接地电阻,单位为欧(。);

P——土壤电阻率，单位为欧米(∩* ɪn)f

L_a——辅助阳极长度(含填料)，单位为米(m)；

D_i——辅助阳极直径(含填料)，单位为米(m) _J

t——辅助阳极埋深（填料顶部距地表面），单位为米（mK

4）辅助阳极组接地电阻的计算见式（A,7）、式（A, 8）：

R_t = F% n

F=⅛ l + ~⅞-ln（0. 66h） ∏5Λ₁

式中：

R_t-辅助阳极组接地电阻,单位为欧（Q）；

F-—辅助阳极电阻修正系数，可査图A.1;

R_H——单支辅助阳极接地电阻,单位为欧（⑴；

H——阳极支数］

P—土壤电阻率，单位为欧米（Q ∙ m）；

S——辅助阳极间距，単位为米（m） _O

间距时E

极组成的阳极地床的干扰系数F

I = 2I₀

式中：

P——电源功率,单位为瓦（W）;

I—一保护电流,单位为安（A）；

V——电源设备的输出电压,单位为伏（V）F

η―电源设备效率,一般取0.7；

R-一辅助阳极组接地电阻,单位为欧（。）；

R——导线电阻,单位为欧（⑴»

R一阴极过渡电阻,单位为欧（。）；

V_f——辅助阳极地床的反电动势，单位为伏（V）L当采用焦炭填充时,取匕= 2V；

α——管道衰减因数，单位为每米（m—】）；

L——被保护管道长度，单位为米（m） _f

r_t——管道线电阻,单位为欧每米（∩∕∏ι）;

R——防腐层过渡电阻率，单位为欧米（Q - m）；

I_Q——单侧保护电流，単位为安（A） _B

A.2牺牲阳极的计算

A.2. 1单支立式牺牲阳极接地电阻的计算见式CA. 15）：

^β^⅛（^ln⅛÷⅜^ln &⅛÷ 曾    》3》"）…^CAa5

式中；                      况A

JR_V——立式牺牲阳极接地电阻，单位为欧（Q）;

P—土壤电阻率,单位为欧米（Q ∙ m）；

I_i——裸牺牲阳极长度，单位为米（m）；

D_fI―预包装牺牲阳极直径,单位为米（m）； CQ

t_ff——牺牲阳极中心至地面的距离,单位为夸曾>;

何——填包料电阻率，单位为欧米（Q・m）；歹

CJ C

成——裸牺牲阳极等效直径，单位为米（m）V 0 =上,C为周长（m） _β

^S

A. 2.2单支水平式牺牲阳极接地电阻的计算见式（A. 16）:

R = ∑⅛{^h⅛F + π⅛‰]+岩^h⅛ Vag ……（心6 式中；

Rh一水平式牺牲阳极接地电阻,单位为欧（□*

P--土壤电阻率，单位为欧米（Q ∙ m）_f

Z_e——裸牺牲阳极长度，单位为米（m）;

D_g——预包装牺牲阳极直径,单位为米（m） _f

t_g——牺牲阳极中心至地面的距离，单位为米（m） &

W——填包料电阻率，单位为欧米（Q ∙ m）_f

LC   一   -I

M一 裸牺牲阳极等效直径，单位为米（m）, 4 = 2,C为周长（m） _O

A. 2. 3多支牺牲阳极接地电阻的计算见式（A.17）：

RM =枠       .................................< A- 17

M

式中：

R_S——多支组合牺牲阳极接地电阻,单位为欧（Iυ,

A一■牺牲阳极电阻修正系数，可查图A.2_f

RQ——单支牺牲阳极接地电阻,单位为欧(Q)； ”——阳极支数。

阳槌长度/m

a)

1.5

2   3   4    5   6

阳概怅度/m C)

式中：

n 阳极支数;

B一备用系数,取2〜3；

i——保护电流,单位为安（A）；

4—单支牺牲阳极输出电流，单位为安（A）_（J

A.2.6牺牲阳极工作寿命的计算见式＜A- 20）：

.................................(A. 20 )

式中：

T_ff——牺牲阳极工作寿命,单位为年（a）；

W_f-牺牲阳极组净质量，单位为診》g）；

叫——牺牲阳极消耗率，单位为场潍年［kg∕（A ∙ a）］；

I一保护电流，单位为安（A）

附录B (资料性附录) 条文说明

B. 1 (1)范围

本章给出了本标准所涉及的内容领域和适用对象。

B.2 (2)规范性引用文件

本章引出本标准所引用的标准资料。

B.3 (3)术语、定义和缩略语

本标准中的术语和定义原则上符合GB/T 10123的要求，由于本标准的专业性，对于上述标准中不 含的术语和定义参照ISO 15589-1给出。

标准中所用缩略语列在本章的后面。

B.4 <4)技术规定

H.5 (4. 1.1)埋地钢质管道的防蚀技术主要是防腐层结合阴极保护联合措施，国内外的经验表明 这是行之有效的，在国外如美国制定有相关法规，强制推行管道的阴极保护技术，并对旧管道限期补 加阴极保护，目前国内还没有专门的法规，不过近些年来人们对阴极保护技术的认可已相当高，只是 有些部门推动还有困难，为此在规范中制定此条以便推动阴极保护技术，在这方面力争和国外先进 技术接轨。

(4. 1.2)管道腐蚀是随时间而增大的，当管道埋入地下，就开始了土壤介质的腐蚀，影响管道的 寿命，为了确保阴极保护的作用，阴极保护工程应与主体匸程同时勘察、设计和施工，并应在管道埋地六 个月内投入运行。这对管道施工工期较长的工程更为重要，所以要对强腐蚀地区管道还应施加临时阴 极保护措施。对于受到直流杂散电流干扰影响的管道，阴极保护(含排流保护〉应在泌W之内投入运 行。只有这样才能确保管道的设计寿命。

B.7 (4. 1.3)阴极保护可采用牺牲阳极法和强制电流法，方法的选用应做到破食行、经济合理。 本条给出了阴极保护方法选用时的考虑因素。

B-8 (1 1.4)本条根据ISO 15589-1提醒人们注意阴极保护的局限性,在设■就应考虑这些因素， 以防止造成阴极保护无效的后果。

B,9 ¢4. 1.5)本条是与国际标准接轨的作法，我们很高兴的看到，国内蓉年来一直在实行注册工 程师制度，其中腐蚀工程师也将提到日程上来了。编写本条文是为了将来济的执行本标准,坚决杜绝 无资质人员从事防腐蚀工程的设计和施工，

B. 10 ¢4.2. 1)电绝缘

管道电绝缘是阴极保护的必要条件,它限定了阴极保护电流的流动，确保电流用于阴极保护，实践 证明有的管道没有电绝缘,造成电流无序流动，流入了非保护部件上，使保护范围大大减小，甚至造成干 扰。国外有的文献称没有电绝缘就没有阴极保护，可见电绝缘的重要。

B. 11 (4.2.2)电连续性

电连续性是管道阴极保护的另一重要条件,是为了保证阴极保护电流能均匀的流到所要保护的各 个部分,对于常规的长输管道是采用焊接连接的，所以电连续性是没有问题的，对于机械连接的管道，因 接头电阻过大不利于阴极保护电流的流动，所以应进行电跨接。

B. 12 (12.3)接地

当阴极保护的管道或其部件需要安全接地时,这时的接地将会导致阴极保护电流的流失。为此应 对接地材料的和方法加以限定。本条给出的是常规的方法，在实践中可能还有更合适的方法,这里我 们要强调指出，接地材料由钢和铜改为锌,是国内外的公认作法,希望本标准的制订能使更多的技术人 员来推广应用这一髙新技术。

对于交流干扰的防护，通常采用帯状锌阳极平行于管道，用于接地排流，有时采用螺旋形锌带埋入 地下作均压垫，这些都是可行的技术■

B, 13 (4.3. 1. 1)本条给岀的是阴极保护最低保护电位准则,和国内外的所有标准一样采用了一 85OmV 极化电位，这里的表述是非常准确的，也就是说这个电位是极化电位,数值中不应含有JR降谡差B

B. 14 (4.3. 1.2)本条给出了一个一 1 20OmV的极限临界电位,也就是我们常说的最大保护电位,这 种提法是NACE标准中所没有的,对于高强度钢很有必要，在实践中也应严格遵守。在美国MP杂志 2003/7的报道中指出，NACE成立一个TG285任务蛆，来负责NCAE RP 0169的修订，其中一项内容 是增加对高强度钢的保护电位的上限的准则.

在电解质(土壤〉中金属材料的腐蚀率是由材料的电位E确定的.通常，腐蚀率随电位的负向偏移 而下降。当腐蚀率小于01 mm/a变成可以忽略的程度时，将不会造成腐蚀破坏，这就是保护电位 E小阴极保护的准则见式(B. 1)：

E≤E_p           .................................( B. 1 )

因为在过负的电位下由于析氢会造成某些材料的腐蚀破坏或防腐层的剥离，故保护电位范围应采 用极限负电位氏加以限制.在这种情况下，阴极保护准则见式CB，2)：

El ≤ E ≤ E_f

金属的保护电位取决于腐蚀环境(电解质〉和所用金属的种类。

阴极保护电位准则适用于在腐蚀环境中金属/电解质界面没有IR降的电位(无IR降电位/极化 电位兀

B- 15 {A.3. 1.3)本条是对特殊材料保护准则的规定，在某些条件下，在一650 mV至一750 mV的电 位范围，高PH值土壤环境里，管道会引起高PH值的应力腐蚀升裂(SCC),所以使用比一850 mV更正 的保护电位时,应当考虑这一问题"有关高PH值See,在加拿大国家能源局1996年3月发表的《加 拿大油气管道中的应力腐蚀致裂》调査 围，ISO 15589-1有所修正。

B. 16 (4.3. 1.4)本条是一个常用

菌(SRB)以及其他对管道钢材存在有害影响的细菌时，应当采用相对于铜/饱和硫酸铜参比电极比 一950 mV更负的电位来控制外腐潦

B. 17 (4.3. 1,5)随着管道建躡发展,所经环境越来越复杂，对于在土壊电阻率非常高的土壤里运 行的管道，由于自然电位偏正,您以就没有必要采用一850 mV准则了，可以考虑采用相对于铜/饱和硫 酸铜参比电极比一850 mV∏⅛⅛位,这对沙漠地区特别重要。

B. 18 ¢4.3.2)特殊考

本条给出Γ 100 mVφf(t电位准则的限定条件,ISO 15589-1给出这一准则时是作为一项上述准则 的替代，是没有办法时才使用的准则"

本标准对杂散电流干扰下阴极保护的效果的好坏没有给出，为了使标准应用范围的延伸，在这里我 们引用澳大利亚标准AS 2832.L2004中的相关内容：

受电气化铁路电流和地电流影响的埋地构筑物的保护要求：

a)牵引电流影响

在要求构筑物根据本准则评价牵引电流的影响时,应记录足够长时间的电位以确保包含最大 程度的杂散电流影响。这个时间段包括早晚用电高峰,一般为20丄如果用数据记录仪监测 电位,采样频率应每分钟至少4次.

受牵引电流影响构筑物的阴极保护电位准则根据构筑物极化时间的不同而异：

D 短时间极化的构筑物

防腐层性能良好的构筑物或已证实对杂散电流的响应为快速极化和去极化的构筑物，应 遵循以下准则；

——电位正于保护准则的时间不应超过测试时间的5%；

--电位正于保护准则+50 mV(对钢铁构筑物电位为一800 mV)的时间不应超过测试 时间的2%f

---电位应正于保护准则+ 100 mV(对钢铁构筑物电位为一 750 mV)的时间不应超过测 试时间的1%扌

—电位正于保护准则+ 850 mV(对钢铁构筑物电位为Q mV)的时间不应超过测试时间 的 0.2%。

2)长时间极化的构筑物                             _I

对于防腐层性能较差的构筑物或对杂散电流的响应为缓慢极化和去极化的构筑物，其电位正 于保护准则的时间不应超过测试时间的10%_O

b)地电流影响

要求对构筑物进行地电流影响测量时，应记录通常为20 h的电位。如果采用数据记录仪监测电 位，其采样频率应不低于1个∕miru

受地电流影响的构筑物的电位正于保护准则的时间不应超过测试时间的10%。确定电位的变化 幅度时,应对记录期间电离层扰动的程度进行评价•

B. 19 (4.4. 1)设计所鬻资料

在本条对于管道阴极保护的设计所需资料加以要求，和准一样这些都是基本要求，没有这些 资料就不具备设计条件。

B. 20 (4.4.2)现场勘察                    A

本条给出了现场勘察的要求，通常阴极保护专业设电设计前是不上现场的，如果有些参数找不 到而影响设计时，专业人员就应到现场,本条所列是现躍、测的项目，国内也是这么做的.

B.21 (5,1.1) 基本要求                 勺。

根据我国的国情，交流电源还是最经济的，因蝉是有交流电网的地区，都应以交流电源为阴极保 护的最佳方案。不过，有些交流电源可靠性较差渤⅛前的农用供电线路经常停电，这种电源作为阴极 保护用电显然不合适，应采取适当的备用电源°©

B. 22 (5. 1.2) 无电地区的电源

对于无市电地区，可作阴极保护电源的种类多种多样，其经济性是主要考虑因素，技术上都是可行 的，可靠性取决于产品的质量。太阳能电池和风力发电机还要考虑气候条件。随着科学技术的进步，对 于各种电源的认识应不断的修正。在实际应用时,要对技术上可靠性和经济上合理性比较选用。

B. 23 (5. 1.3) 电源设备

直流电源是强制电流阴极保护系统的心脏，它的可靠性也就是保护的可靠性.本条是直流电源的基 本要求。本条列出了在确定电源设备之前应考虑的一些因素，包括:是否有交流电流可用，阴极保护系 统所用设备的类型、功率、标识、输出控制、安全等，以及一般测试需要仪表等，

B. 24 (5. 1.4)电源设备的选择

恒电位仪是自动控制的整流器，自20世纪70年代以来国内发展很快,几乎占领了埋地管道、电缆 阴极保护的整个领域。在国外,恒电位仪主要用于排流、船舶、码头，所需保护电流变化幅度大、变化较 频繁的地方。

B.25 (5.1.5)电源设备的安全要求

在与工艺站场或阀室合建的阴极保护站，由于场地的限制，阴极保护电流设备如果安装在防爆区 内，应根据GB 50058的要求改制电源设备。

B- 26 (5. L 6) 功率选择

本条提供了选择阴极保护设备输出功率的计算公式。

B. 27 （5,2. 1. 1）本条是地床设计和选址的一般要求。

第1款是对地床的远地电阻做出的规定，其远地电阻值应与所选择的阴极保护设备（整流器或恒电 位仪）的输岀功率相匹配。即根据V=X 需要的最大保护电流）XR（地床的远地电阻），计算出的V 值应不超过阴极保护设备的额定电压值的70%.

第2款主要考虑的是辅助阳极的埋设位置应对周围未实施阴极保护的地下金属构筑物的干扰 最小。

B-28 （5.2. 1.2）本条提出了在选择地床的安装位置和类型应考虑的因素。

B,29 ¢5.2.2）深井阳极地床

由于深井阳极地床造价高,不易施匸、维修,所以本条列岀『一些特殊情况,在这些情况下应采用深 井型地床。深井阳极地床的设计、安装、测试在SY/T 0096中均有规定。

B.30 ¢5.2.3）浅埋阳极地床

（5.2.3. 1）本条指出了选用浅埋式地床的一些条件。

（5,2.3.2）本条是对阳极埋设方式及选用的一般要求。

由于土壤冻结后，阳极接地电阻会有较大增加，所以要求浅埋阳极在冻土层封下，以获得稳定的接 地电阻。

B.31 （5.2.4）辅助阳极

<5.2.4, 1）本条列出了几种常用的辅助阳极，在审査会纪要中要求本标挣。出金属氧化物阳极，理由 是目前国内已有应用。但到目前为止国内还没有一部土壤环境中金属罰偽阳极的标准,对其成分和 性能无法界定和检验,加上在储罐罐底使用中暴露岀的氧气去极化问穿电压问题等，我们认为目 前使用条件还不成熟。

关于阳极选用，通常应遵守下列原则：

a） 在一般土壤中可采用高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极。

b） 在盐渍土、海滨土和含硫酸根离子较高的环境中，宜采用含铭高硅铸铁阳极。这里给出了优 选含错高硅铸铁阳极的环境。土壤中氯离子或硫酸根离子含量大时，阳极是在PH值低并含 有强氧化剂和腐蚀性气体的环境中使用，又由于土壤中离子扩散慢，气体排放迟缓，可使阳 极破坏加剧。NACE加拿大1982年2月西部地区会议报告“强制电流系统用阳极的比较”中 指出，土壤中含有1,9X104 mg/L氯离子或2X IO⁴ mg/L硫酸根离子时，含铭髙硅铸铁比高 硅铸铁要好-所以，本条所述环境中推荐采用含絡髙硅铸铁阳极。

C）在高电阻率的地方宜使用钢铁阳极或柔性阳极。

d） 防腐层质量较差的管道、高电阻率环境里及位于复杂管网或多地下金属构筑物区域内的管道 町采用柔性阳极，但不宜在含油污水和盐水中使用柔性阳极<.这里给出了柔性阳极的应用条 件。柔性阳极通常是沿管道平行敷设，且距被保护管道较近，它可避免对附近地下金属构筑 物产生干扰;对防腐层破损严重，甚至无防腐层的管道也可确保阴极保护电流均匀分布。在 罐底使用其技术经济比较效果更佳。目前柔性阳极已在新疆的管道、大庆的旧管道和国家健 备库的库区管道、上海的10万π√和仪征的15万m^a大型储罐上使用_II

e） 关于金属氧化物阳极用于深井地床里可能还可行，若用在罐底是有问题的，在国标《钢制石油 储罐防腐蚀工程技术规范》制定过程中，标准编写组于2005年6月13日至16日针对已建镇 海和茂名两个罐区的10万∏?罐底网状阳极和上海白沙湾柔性阳极的保护参数进行了检测， 以验证在用金属氧化物网状阳极和柔性阳极的保护效果。结果表明：

D 釆用金属氧化物网状阳极，断电电位（镇海为647 mV〜690 mV,茂名为350 mV〜 691 mV）与通电电位（镇海为1 IOO mV~l 130 mV,茂名为1 270 mV〜1 496 mV）相差 很大,断电后去极化速度快，可能与其阳极反应产物为氧气,加速了阴极去极化过程有关。 单从茂名的断电电位350 mV〜691 mV看，网状阳极的电流分布可能存在不均匀性。

• 2) 柔性阳极的断电电位(0.90 V〜Lo V)与通电电位(0. 90 V〜1.09 V)相差极小，断电电 位的去极化速度慢，1 h后的断电电位几乎不变，保护参数十分理想.

• 3) 从测试数据看,金属氧化物网状阳极很难达到一0.85 VCCSE)的极化准则，甚至IOO mV 准则有时也难全面达到，在这次测量的四座网状阳极的罐中只有镇海3 #罐满足了 -0.85 V(CSE)的极化准则，但由于参比电极和自然电位不详,又不能下肯定的结论。

根据国外文献介绍，金属氧化物阳极主要用于双层罐底或带有防渗膜的罐底，由于阳极产物氧气去 极化的作用，很难达到一0∙ 85 V(CSE)推则，不得不改用一10。mV极化差准则.国外测试参数和本次 差不多。

根据此次检测结果和数据分析，及初步调査和反馈到的信息看，采用金属氧化物网状阳极阴极保护 技术存在一些冋题。

• (5.2.4.2)本条规定了选用阳极材料、缺布质量时，是以阳极额定输岀电流值的125%来计算.

<5. 2. 4. 3)本条规定了阳极地床使嘲険填充料的一般要求。

阳极填充料首先应是导电体，以祺繇极与土壤之间有良好的导电性,其次是成本低、来源广、耐蚀 性好。焦炭粒、石油焦炭具备其两擀件,是常用的填充料。

阳极填充料具有增大阳极尺品g小接地电阻,将阳极表面的阳极反应转移到填充料上，减少阳极 本身的消耗，延长使用寿命的儕；还可以消除气阻,使阳极正常工作。为了减少接地电阻,使阳极表面 腐蚀均匀，高硅铸铁阳极、石瀕极、柔性阳极均应加填充料，有时钢铁阳极也要采用膨润土加石灰类的 填充料，只是在一些特殊嗾中可不加填充料.

为了保证填充层的省如、与阳极表面接触良好及填充料的使用效果，对焦炭的最大粒径、焦耐烦 的含碳量、填充料厚度均作了相应的要求。

(5. 2.4.4)本条给出了辅助阳极的接地电阻、寿命、阳极数量的计算公式的出处。

B. 32 (5.2.5)常用辅助阳极主要性能

(5.2.5- 1)本条规定了高硅铸铁阳极的化学成分、性能及其规格。

高硅铸铁阳极的化学成分对阳极的性能起关键作用，特别是硅的含量直接影响阳极的耐腐蚀性和 机械性能,硅含量增加，耐蚀性提高，但脆性也增加。这次按BS 1591修改了硅的含量.

依照美国ASTM A518/518M,髙硅铸铁阳极中猛含量不大于L 5%,由此确定镒含量L 5%为上 限；结合SY/T 0036—2000,确定镜含量0. 5%为下限。

高硅铸铁阳极的允许电流密度定为(5〜80)A∕m∖这是因为这种阳极耐蚀性强，电流密度太小，经 济效果差，电流密度过大又会使消耗率急剧增加。本标准中提出的数值参考了国内外有关的资料，见 表B丄

表B. 1辅助阳极电流密度与消耗率的关系

阳极与引出导线接头的质量要求是保证该阳极获得充分使用的关键。其数值是根据匸程实际提出 来的，工程中一组阳极的支数一般都在10支左右，又是并联连接,所以10个接头并联后的总电阻小于 •i

0.001。,这对阳极系统电阻来讲影响是很小的。

• (5.2.5.2)本条规定了石墨阳极的技术要求、性能和规格，该材料一般要求经亚麻油或石蜡浸渍。浸 渍后的阳极表面电化学活性降低,孔隙中发生反应的可能性减少,从而使阳极的使用寿命延长约50%。 (5, 2, 5. 3)本条规定了柔性阳极的主要性能和规格。

(5.2.5.4)本条给出了几种常用字的钢铁阳极材料和钢铁阳极消耗率。

钢铁阳极简单易行，曾获得广泛应用，但由于消耗率高，使用时间短，近年来已渐少用，只在高电阻 率地区或小电流、短时间应用的情况下还有一定的使用价值。

(5. 2.5. 5)本条由725所为本标准提供的金属氧化物阳极的技术要求中摘取。

B. 33 (6,1)总则

见参考文献.

B. 34 (6.2) 锌合金牺牲阳极

(6.2.1)棒状锌阳极

典型化学成分、电化学性能见参考文献。关于锌阳极的应用限制，在国标GB/T 4950中是15 Ω∙ m, ISe) 15589-1提岀了 30。∙ m的应用限制，根据国内实践对于大于15 Q ∙ m的条件来说，还要看是否 潮湿，潮湿情况下有时锌阳极还可使用。

B. 35 (6. 2. 2)帯状锌阳极

见参考文献.引用文件的公司是一家合资企业，主要生产带状锌阳极出口国外。

B_r 36 ¢6.3)镁合金牺牲阳极

见参考文献.

B. 37 (6.4)牺牲阳极的选用

镁合金牺牲阳极适用土壤电阻率中150 Q・m的上限见ISO 15589-L锌合金牺牲阳极适用土壤 电阻率中15 Q・m的上限见GB/T 4950和SY/T 0019。

B. 38 (6.5〉牺牲阳极填包料

参照SY/T 0019中的内容。提供了由石膏粉、工业硫酸钠和膨润土组成的填料一悠?

B. 39 (6.6)牺牲阳极与管道的连接

见参考文献。

B. 40 (6.7)牺牲阳极布置

见参考文献。带状阳极和特殊用途的阳极属新增内容。

B.41 C7. 1-7.3) 见参考文献。

B- 42 (7,4)阴极保护电位是阴极保护系统最重要的参数，因此在测试舔中应安装参比电极，并考 虑IR降的影响。

B. 43 (8.1)临时保护

本条规定了施工工期较长(一般长于6个月)，管道埋地后永久性阴极保护系统不能及时投产的情 况下，需要增加一个临时保护系统，以防止在此期间管道因腐蚀减少其使用寿命。

B. 44 (8.2)套管

山于保护性套管对套管保护段的输送管道的阴极保护电流有屏蔽作用，建议不采用套管保护。但 是,在特殊情况下,不可避免需要使用保护性套管时,设计时应尽可能地考虑其屏蔽作用,采用屏蔽作用 最小的套管。

通常,裸钢套管能够导通阴极保护电流到管道上，假如钢套管有外防腐层，阴极保护电流就无法导 通到套管内的那部分管道。用钢接地棒使套管接地能够改善套管内的输送管的阴极保护。对于非金属 套管(和有绝缘防腐层的钢套管)，应当沿输送管底部安装牺牲阳极，并安装长效参比电极，对套管内的 输送管单独实施阴极保护•牺牲阳极引出的电缆应当经由测试装置连接到管道上。参比电极引岀电缆 应引入到测试装置里单独的接线端子上。对于混凝土套管，如果混凝土套管具有足够的导电性并加强 施在最有效的状态下运行，

B.55 (9.5.1) 蝮工襪料

阴极保护系统的设计由初步设计、施工图设计及安装程序第•整套程序构成,所有程序步骤都应有 相应的文件构成,设计文件不应局限于本条中所列，但至少应包括其内容。

B. 56 (9. 5.2)移交时注意事项

作为阴极保护系统试运后形成的系统文件，最终收录成册.

B. 57 (9∙5.3~9M-4)检测和运行维护应该达到有规程、体系及相应的程序,收集并管理工程竣工 文件.

B. 58 (9.5. 5) 维修保养记录

阴保系统长期运行中，登记所维修的记录，以备将来查用。

参考文献

ElI GB/T 4950锌-铝-镉合金牺牲阳极，

• [2] SY/T 0019埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范.

• [3] SY/T 0036埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范.

• [4] ISo 15589-1,FirSt edition 2003«管道输送系统的阴极保护 第1部分；陆上管道MCath_OdiC PrOteCtiOn Of PiPeline transportation SyStemS一Part LOn Iand pipelines).

• [5]  ΛSTM B 418： 2001 铸造和锻造锌锌阳极技术要求(Standard SPeCifiCatiOn for CaSt and WrOUght galvanic ZinC anodes).

• [6] 唐明华.油气管道阴极保护[M丄北京：石油工业出版社,1986.