CN1148101A - 防爆厂区埋地金属网络阴极保护方法及测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防爆厂区埋地金属网络阴极保护方法及测试设备，其要点是在埋地管网、装置管道入地端地下沿管道埋设牺牲阳极逐级排流；在密排交叉的埋地钢质管网连接高密均压线，在防爆厂区周边地下设深井外加电流阳极地床，在防爆厂区或临近一级防爆区地下设浅埋外加电流阳极地床，在防爆厂区内地下沿管网走向近旁连续且间隔设牺牲阳极地床；对埋地钢质管网、铠装电缆、金属接地网、金属构筑物进行全方位阴极保护；在浅埋阳极地床上加筑防爆设施；采用LSB-1型防爆设备进行现场防爆测量。

Description

防爆厂区埋地金属网络阴极保护方法及测试设备

本发明涉及埋地金属网络阴极保护，尤其适用于防爆厂区埋地钢质管网，埋地铠装电缆网，接地网及其它地下金属构筑物的阴极保护。

目前，埋地金属网络的阴极保护技术，如钢质管网的阴极保护技术，常应用于厂区外长距离的埋地钢质管道或非防爆厂区简单的埋地钢管道或其它埋地金属构筑物，并按惯例在埋地管道上或其它埋地金属构筑物上安装绝缘法兰或绝缘设施，将保护对象与非保护对象进行电性隔绝，实施厂区埋地金属设施区域性阴极保护。该技术可以有效地抑制保护对象的腐蚀，延长其使用寿命，确保生产装置安全、可靠运行。

但是，对干防爆厂区埋地金属网络就很难采用上述传统技术进行阴极保护。其原因是：(1)防爆厂区，尤其是石油化工厂区埋地管网数量庞大，其众多的出地端与地面设备电性相连，按以往的阴极保护技术要求，为对埋地管网与地面设备之间进行电性隔绝，必须在每一个管道出地端安装绝缘设施。既耗资高且难于实施，又给设备维修带来不便。(2)采用外加电流阴极保护时，下述情况难以避免：某一绝缘法兰或绝缘设施的绝缘性能失效所产生的阴极保护集趋电流经该绝缘法兰或绝缘设施流向设备，使设备带电；或者某一绝缘法兰或绝缘设施的两侧瞬间短接产生放电火花。由上述情况产生的不安全因素，限制了在石油化工防爆厂区大量采用绝缘法兰。(3)厂区埋地密集钢质管网和其它埋地金属结构共存时，采用外加电流阴极保护埋地密集管网时，会对近旁的埋地钢质管道或其它埋地金属结构，(如铠装电缆)造成杂散电流腐蚀，产生不应有的副作用。(4)当在土壤深度小于10米的防爆厂区实施外加电流阴极保护时，其浅埋阳极地床的地电场会在埋设于该电场的任意两点金属结构间产生电位差，即跨步电压，一旦结构间瞬间短接，这一电压可能产生放电火花而引爆可燃性气体。

本发明的目的是为了克服上述埋地金属网络阴极保护技术的弊端，打破“没有绝缘设施就没有阴极保护”的惯例，提供一种防爆厂区埋地金属网络的阴极保护技术，实现对防爆厂区埋地金属网络的阴极保护。

本发明提供的防爆厂区埋地金属网络阴极保护技术，其要点是在埋地管网、装置管道入地端地下沿管道走向连续或间隔地埋设牺牲阳极逐级排流，以递减经管道而流向设备的保护电流，每对牺牲阳极埋设间隔距离为10～30米；为消除外加电流阴极保护产生的杂散电流腐蚀的副作用，采用高密均压线技术，即对于密排交叉的埋地钢质管网，沿埋地管排连接小间隔、高密度均压线，并在埋地管网交叉点连接均压线；在防爆厂区周边地下设深井外加电流阳极床，在防爆厂区或临近一级防爆区地下设浅埋外加电流阳极地床，即将3～20个外加电流阳极地床，连续或间隔(10～50米)地浅埋土壤中，用电缆串接，在防爆厂区或一级防爆区地下沿管网走向近旁连续或间隔地设牺牲阳极地床，每组牺牲阳极地床间隔为20～130米，与管道的垂直距离为1.5～5米，由上述三种地床，向埋地钢质管网施加外加电流与牺牲阳极相结合的阴极保护电流；对厂区密集管网和其它埋地金属结构共存的部位，实施全方位阴极保护，即对埋地钢质管网、铠装电缆、金属接地网、金属构筑物进行电性连接；对位于防爆厂区或临近一级防爆厂区，其埋深小于10米的浅埋外加电流阳极床加筑安全防爆设施。为确保整个阴极保护系统在防爆厂区安全运行，配备一种LSB-1型防爆测试设备测量跨步电压和短路电流，进行现场防爆测试。

LSB-1型防爆测试设备，由一个上下端分别装有旋塞(2)、(7)的容量瓶(6)，旋塞(2)上端连接一个取样胆(1)，旋塞(7)下端连接有一个平衡瓶(3)，容量瓶(6)的上部两个侧口分别装有防爆膜(13)和两支弹性电极(5)，电极(5)外接两个接地极(12)，电极(5)与接地极(12)间连接有一个测试信号灯(10)，电压表(11)和双向开关(8)组成。

上述埋地钢质管网阴极保护电位控制值为-0.85V～-1.05V；外加电流系统馈电点电位不负于-1.5V；埋地碳钢试片保护度＞90％；埋地铠装电缆阴极保护电位控制值为-0.85V～-1.20V；接地网的阴极保护电位负移值＞200mv。

与以往的埋地金属网络阴极保护技术比较，本发明的优点是：(1)打破惯例，在阴极保护系统不设绝缘法兰或绝缘设施，既节约了大量绝缘法兰或绝缘设施的制造、安装费用，也避免了由安装众多绝缘法兰或绝缘设施带来的不安全因素。(2)提供的高密度均压线技术、沿管道走向近旁连续而间隔埋设牺牲阳极和连星式浅埋阳极地床技术，可以克服对阴极保护电流的由密集埋地钢质管网和其它埋地金属结构产生的互为屏蔽作用，可以克服外加电流系统本身产生的对埋地钢质管网或其它埋地金属结构的杂散电流腐蚀的副作用，可以递减沿埋地管网流向地上设备的阴极保护电流和由此引起的不安全因素。(3)提供的LSB-1型防爆测试设备，进行跨步电压和短路电流的测试和安全分析及加筑安全防护设施技术，可以确保阴极保护系统在防爆厂区安全运行。(4)可以实施对防爆厂区埋地钢质管网和其它埋地金属结构及构筑物进行全方位阴极保护；对厂区和防爆厂区的尚未采用阴极保护但腐蚀较重的旧埋地钢质管网，采用本技术可以抑制腐蚀，延长其使用寿命，基本免于更换管道。

实施例：

在一个特大型石油化纤公司的防爆厂区，占地面积为2平方公里，  其地下埋设有密集交叉的钢质输水管网、铠装电缆网络、紫铜接地网、金属构筑物。其中输水管网总长为59公里，管径从Dg25mm至Dg1100mm，共有十几种规格，已埋地15年，尚未采用阴极保护技术，因腐蚀引起的泄漏逐年上升，已严重威胁生产。采用本发明提供的防爆厂区金属网络阴极保护技术，在防爆厂区周边设深井阳极地床6个，其井深为20～30米，在防爆厂区设浅埋地床39个，即将3～20个外加电流阳极地床连续而间隔(10～50米)浅埋土壤中，用电缆串接，呈连星式分布。同时将251组牺牲阳极地床，每组间距50～120米(根据管网密度不同而不同，密度越高间距越小)，在沿埋地钢管走向连续或间隔地分布于管侧，与管道的垂直距离为1.5～5.0米。在2～10条并行和交叉的埋地钢管上连接高密度均压线300条，相临两条均压线间距为30～100米。安装恒电位仪19台，用于为外加电流阳极地床提供阴极保护电流。并将埋地钢质管网、埋地铠装电缆网、铜接地网、金属构筑物电性连接一体，实行全方位阴极保护，投运后经测试，均无电位正移现象，即阴极保护本身未对埋地钢质管网和其它埋地金属结构产生杂散电流腐蚀的副作用。在浅埋阳极地床上加筑由细沙、沥青油毡布、混凝土方砖组成的安全防爆设施32处，应用LSB-1型防爆测试设备测试跨步电压，并进行现场防爆测试，证实在该防爆厂区实施外加电流阴极保护所产生的跨步电压不能引爆可燃气体。使用上述LSB-1型防爆测试设备时，先将平衡瓶(3)充满红颜色水，打开两通旋塞(7)和三通旋塞(2)接通大气，将空气充入容量瓶(6)，关闭三通旋塞(2)，使其通向取样胆(1)的位置，按比例将可燃气体充入容量瓶(6)，依次关闭旋塞(2)、(7)，然后将二支接地电极(12)插入不同地点，从电压表直读跨步电压值，并观察能否点亮灯泡。另外，切换双向开关(8)，用瓶内两只银电极瞬间接触产生火花，引爆可燃性气体，确定该处地电场的跨步电压能否引爆可燃性气体。上述防爆厂区埋地管网总面积为33518.5平方米，实施阴极保护后，管地电位负于-0.85V，达到完全保护的面积为31021.4平方米，占92.6％。埋地铠装电缆电位为-1.11V～-1.12V，铜接地网电位为-0.72V～-1.47V。碳钢埋地试片保护度为92.4％，达到了埋地金属网络阴极保护控制技术指标。

Claims (2)

1、一种防爆厂区埋地金属网络阴极保护方法，其特征在于：

a)在埋地管网、装置管道入地端地下沿管道走向连续或间隔地埋设牺牲阳极逐级排流，

b)对密排交叉埋地管网，沿埋地管排小间隔地连接高密度均压线，在埋地管网交叉点连接均压线，在防爆厂区周边地下设深井外加电流阳极地床，在防爆厂区或临近一级防爆厂区地下设浅埋外加电流阳极地床，在防爆厂区或一级防爆厂区地下沿管道走向的近旁、连续或间隔地埋设牺牲阳极地床，并对埋地钢质管网、埋地铠装电缆、金属接地网、金属构筑物进行电性连接实施全方位阴极保护，

c)在防爆厂区或临近一级防爆厂区，其埋深小于10米的浅埋外加电流阳极地床上加筑安全防爆设施。

2、一种防爆厂区埋地金属网络阴极保护的测试设备，其特征在于：它是由一个上下端分别装有旋塞(2)、(7)的容量瓶(6)，旋塞(2)上连接一个取样胆(1)，旋塞(7)下端连接一个平衡瓶(3)，容量瓶(6)上部两个侧口分别装有防爆膜(13)和两只弹性电极(5)，电极(5)外接两个接地极(12)，在电极(5)与接地极间连接一个双向开关(8)和一个灯泡(10)、一个电压表(11)而构成。