深井陽極地床技術(shù)在工程上的應(yīng)用

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1、深井陽極地床技術(shù)在工程上的應(yīng)用1應(yīng)用背景????西氣東輸管道工程全線采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)方案，沿線陰極保護(hù)站的設(shè)置分布是根據(jù)陰極保護(hù)工藝計(jì)算確定的保護(hù)半徑、工藝站場(chǎng)和線路閥室的位置、經(jīng)濟(jì)可靠的交流電源、日常管理、數(shù)據(jù)傳輸、檢修和維護(hù)的方便性等諸項(xiàng)因素后，本著盡可能將陰極保護(hù)站與工藝站場(chǎng)合建的原則；同時(shí)綜合考慮了工程建設(shè)周期的需要；設(shè)置陰極保護(hù)站處陽極地床的具體環(huán)境條件等因素后，確定應(yīng)在靖邊壓氣站設(shè)置一座陰極保護(hù)站。靖邊壓氣站作為需先期建設(shè)向上海供氣的東段管線的起點(diǎn)，在此建陰極保護(hù)站讓強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)盡早投運(yùn)是合理的，但安裝陽極地床的具體環(huán)境條件卻較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)

2、的情況是：????（1）該區(qū)域是輸氣管線的樞紐，靖邊壓氣站位于靖邊天然氣凈化廠東北側(cè)，靖銀首站北側(cè)，匯集有從凈化廠到靖銀管線、靖西管線、陜京管線、長呼管線及陜甘寧內(nèi)部集輸?shù)缺姸嗟倪M(jìn)站管線和出站管線地下管網(wǎng)密集、分布復(fù)雜。????（2）地形及地層巖性情況：靖邊壓氣站位于毛烏素沙漠南緣與陜北黃土高原北部接壤的過渡帶內(nèi)表層為帶狀沙丘與片狀沙丘構(gòu)成，地形較平坦；從地表到-21.5m均為細(xì)砂，下至45m未見巖石，為粉質(zhì)黃土；地下水位線隨季節(jié)不同在2.7～6m范圍內(nèi)變化；最大冰土層深度1.06m；水分析報(bào)告表明：pH值為8.02呈弱堿性，含cl-13.76mg／L、SO42

3、-16mg／L；即土質(zhì)在40m深范圍為干～稍濕性細(xì)砂或黃土。土壤電阻率高。????2設(shè)計(jì)方案????2．1地床方式的比較和確定????輔助陽極地床是強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站的主要組成部分，陰極保護(hù)設(shè)備對(duì)被保護(hù)管道的陰極極化流由此進(jìn)入土壤，經(jīng)過土壤中水分及導(dǎo)電離子的傳導(dǎo)達(dá)到管道表面，構(gòu)成陰極保護(hù)的完整導(dǎo)電回路。陽極地床一般采用兩種形式：淺埋式地床和深井地床。淺埋地床應(yīng)埋設(shè)在冰土層深度以下，深井地床一般埋深15m以下。淺埋陽極地床具有施工費(fèi)用低，技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便等特點(diǎn)。深陽極地床用于對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物可能產(chǎn)生干擾和地表土壤電阻率高的地區(qū)，比淺埋式遠(yuǎn)陽極地床有更好的

4、遠(yuǎn)地特性，可提供沿被保護(hù)管線最佳的電流分布并使電壓梯度變化減至最小。深井陽極地床有以下優(yōu)點(diǎn)：????（1）提供的電流分布比淺陽極地床均勻；????（2）對(duì)其他地下金屬結(jié)構(gòu)形成的陽極直流干擾比淺陽極地床低；????（3）比淺陽極地床受季節(jié)含水變化的影響小，接地電阻隨季節(jié)變化小。????根據(jù)靖邊站周圍管網(wǎng)密集及土質(zhì)狀況的具體特點(diǎn)，為避免對(duì)周圍管道產(chǎn)生直流干擾及降低陽極地床接地電阻，設(shè)計(jì)確定采用深陽極地床方案。深陽極地床分閉孔法和開孔法兩種，在對(duì)貴金屬氧化物管狀陽極串(繩式陽極)、分段預(yù)制封裝貴金屬氧化物陽極和分段預(yù)制封裝高硅鐵陽極等國內(nèi)外使用方式綜合比較后，考慮到靖

5、邊站表層高土壤電阻率、細(xì)砂土質(zhì)的具體特點(diǎn)，為保證填料合理密實(shí)度及現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，延長使用壽命，降低陽極地床接地電阻，采用了閉孔法方式，陽極采用分段預(yù)制式貴金屬氧化物陽極。????2．2深陽極地床????2．2．1深陽極的安裝????深陽極地床井深40m，采用閉孔陽極地床，共安裝4組在工廠封裝好的分段預(yù)制式陽極體，陽極體位于地表16m以下，處于活性區(qū)內(nèi)的陽極地床長度為24m，深陽極井非活性區(qū)用粒徑為16--32m的卵石回填；井口安裝7m長的護(hù)井套，上部設(shè)水泥套管做維護(hù)灌水及深井陽極和陽極主電纜走向標(biāo)識(shí)用；陽極體內(nèi)定位安裝好的排氣管與頂部排氣管牢固固定連通，并引至地表

6、凍土層以下；每組陽極體內(nèi)的鎧裝陽極引出電纜穿?63的排氣管后，均引至地表凍土層以下與陽極主電纜分別相連接，并采用兩個(gè)電纜專用熱收縮套將絕緣層與鎧裝分層密封絕緣。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)SY／T0096—2000(強(qiáng)制電流深陽極地床技術(shù)規(guī)范》及美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)NACER0572—2o01《外加電流深地床的設(shè)計(jì)、安裝、操作與維護(hù)》。????2．2．2分段預(yù)制式陽極體材料要求????(1)陽極組合體：外徑?219、長6m的鋼套管(20#鋼)；每組陽極體內(nèi)串接有3支采用以鈦為基體材料，表面覆蓋貴金屬氧化物組成的鈦鍍貴金屬氧化物陽極。????(2)貴金屬氧化物陽極；陽極直徑：25mm；

7、單支陽極長度：1000mm；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：AM13338一級(jí)鈦(或GB／T3620TA2)；氧化膜：IrO／TaO(氧化銥／氧化鉭)。????(3)陽極體應(yīng)采用：在工廠預(yù)先封裝，貴金屬氧化物陽極周圍應(yīng)填充高純度、低阻抗碳素填料，填充應(yīng)密實(shí)。電纜在陽極筒內(nèi)連接，接觸電阻小于0．005Ω。陽極體電纜引線應(yīng)按井深、組數(shù)要求確定的引線長度組裝，陽極兩端與電纜的密封頭應(yīng)用可靠的密封形式，且能耐陽極井中氯氣造成的酸性氣體的長期腐蝕。????(4)陽極體結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的排氣措施，并應(yīng)安裝專門的排氣管及保證現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確定位方便、定位準(zhǔn)確，及防止氣阻的發(fā)生。????3解決的技術(shù)問題????

8、與淺埋式地床相比深陽極地