牺牲阳极阴极保护系统设计

薛凤颖

摘 要：以某输油管道为例，介绍了系统阴极保护材料的选取，接地电阻的计算以及牺牲阳极的用量和使用寿命、设备材料表的编制。

关键词：牺牲阳极；阴极保护；设计

1 基本概况

某输油管道为新建管线，总长度为13km，材质为高强度钢，管径为D159mm，环氧粉末防腐层。土壤电阻率30Ω.m，设计寿命15年。选用高电位镁牺牲阳极阴极保护方式。

2 选取牺牲阳极

由于土壤电阻率较高，根据规范（如下表所示），设计采用高电位镁阳极阴极保护系统。牺牲阳极种类的应用选择如下：

式中：t为设计寿命；U为电流效率（0.5）；Z为理论电容量（2200Ah/kg）；Q为阳极使用率85%；W为阳极重量，计算后为183kg；选用7.7公斤镁阳极，则共需要24支。

3 牺牲阳极接地电阻的计算

单只立式圆柱形牺牲阳极无填料时，接地电阻计算公式为：

上述三式的适用条件为La>>d，t>>L/；其中R为立式阳极接地电阻；RH为水平式阳极接地电阻；P为土壤电阻率；Pa为填包料电阻率；L为阳极长度；La为阳极填料层长度；d为阳极等效直径；D为填料层直径；t为阳极中心至地面的距离。

多支阳极并联总接地电阻比理论值要大，这是因为阳极之间屏蔽作用的结果，可根据阳极之间的间距加以修正。

式中：R总为阳极组总接地电阻；RV为单支阳极接地电阻；N为并联阳极支数；η为修正系数，查下图可知阳极接地电阻修正系数。

选用立式无填料镁牺牲阳极，阳极长度1.5m，d等效直径0.114m，阳极中心至地面的距离为2m；则计算得出Rv=12.65Ω，R总=0.95Ω。

4 阳极输出电流的计算

阳极输出电流是由阴阳极极化电位差除以回路电阻来计算，见式：