路径: 主页 > GB/T > 第545页 > GB/T 21448-2017 | 标准编号 | GB/T 21448-2017 (GB/T21448-2017) | | 中文名称 | 埋地钢质管道阴极保护技术规范 | | 英文名称 | Specification of cathodic protection for underground steel pipelines | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | E98 | | 国际标准分类 | 75.200 | | 字数估计 | 34,351 | | 发布日期 | 2017-12-29 | | 实施日期 | 2018-07-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 21448-2008 | | 标准依据 | 国家标准公告2017年第32号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 21448-2017: 埋地钢质管道阴极保护技术规范
GB/T 21448-2017 英文名称: Specification of cathodic protection for underground steel pipelines
ICS 75.200
E98
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 21448-2008
埋地钢质管道阴极保护技术规范
1 范围
本标准规定了陆上埋地钢质管道(以下简称管道)外表面阴极保护系统设计、施工、测试、管理与维护的最低技术要求。
本标准适用于陆上埋地钢质油、气、水管道。
5.1 电源设备
5.1.1 一般要求
5.1.1.1 电源设备应使用市电或所在站场稳定可靠的交流电源,在无可利用电源的场所,可采用太阳能
电池、风力发电机、天然气发电机、TEG、CCVT等直流电源。电源设备所用外部电源应设置独立的配电箱。
5.1.1.2 电源设备的机壳应接地。
5.1.1.3 防爆区域使用的电源设备应符合GB 50058的规定。
5.1.1.4 电源设备安装环境应与设备使用环境相匹配,应采取措施确保电源设备正常工作。
5.1.2 电源设备选择
5.1.2.1 电源设备可选用恒电位仪和变压器-整流器。
5.1.2.2 电源设备应具备恒电位、恒电流或整流器运行模式。
5.1.2.3 电源设备的额定输出电流、额定输出电压宜不低于实际需要的1.5倍。
5.1.2.4 电源设备的输出功率可参照附录A计算确定。
5.1.3 电源设备基本要求
5.1.3.1 电源设备应能在下列环境条件下正常工作:
---环境温度:-25℃~+50℃;
---相对湿度:15%~90%;
---大气压力:86kPa~106kPa。
5.1.3.2 电源设备应能在下列外部电源条件下正常工作:
a) 交流供电电源:
1) 单相220(1±10%)V,频率:50(1±5%)Hz;
2) 三相380(1±10%)V,频率:50(1±5%)Hz。
b) 直流供电电源:87.5%UdN~117.5%UdN。
5.1.3.3 电源设备的输出电压不宜超过50V。
5.1.3.4 电源设备的输入端子和输出端子对机壳的绝缘电阻应不小于10MΩ。
5.1.3.5 电源设备的抗电强度应满足以下要求:
a) 交流电源输入端子对机壳、设备“零位接阴”端子对各远传接口输出端子应能承受1500V(有
效值)、50Hz的试验电压,试验时间1min,不出现飞弧或击穿现象;
b) 直流电源输入端子对机壳应能承受750V(有效值)、50Hz的试验电压,试验时间1min,不出现飞弧或击穿现象。
5.1.3.6 电源设备的防雷保护应满足以下要求:
a) 电源设备的输入、输出端子应安装适宜的雷电防护单元;
b) 当阳极电缆和管道受到感应雷影响时,阳极电缆与阴极电缆、阳极电缆与零位接阴电缆之间
的限幅电压100V~150V,过压通流容量20kA(8/20μs),漏电流不大于20mA;参比电缆和
零位接阴电缆之间的限幅电压5V,过压通流容量50A(10/1000μs),漏电流小于0.3μA(3V)。
5.1.3.7 电源设备应安装过电流保护装置;当阴极保护电源设备各路输出电流达到额定值的110%时,
应采用黄色指示灯指示,并发出报警,持续2min可自动限流。
5.1.3.8 恒电位仪无法恒电位运行时,应具备自动转换成恒电流工作方式的功能,同时具备手动锁定恒
电位工作方式的功能及手动锁定恒电流工作方式的功能。
5.1.3.9 电源设备控制精度应满足以下要求:
a) 当负载变化、电网电压在本标准规定的范围内变化时,恒电位仪的通电点电位值的变化应小于5mV。
b) 恒电流方式工作时,输出电流为2%IdN~100%IdN内,恒电流的控制精度应为±1%,且偏移量不超过50mA。
5.1.3.10 当需要实现远程测控时,电源设备应提供点对点或(和)数字通讯接口。
5.1.3.11 电源设备内的电路板和导线焊接点应进行防霉、防潮、防尘处理。户外安装时,机壳防护等级
应为GB/T 4208规定的IP55及以上;户内安装时,机壳防护等级应为GB/T 4208规定的IP31及以上。
5.2 辅助阳极地床
5.2.1 一般要求
5.2.1.1 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:
---地床材料的质量应满足阴极保护系统的设计寿命;
---在最大的预期保护电流需要量时,地床接地电阻上的电压降应小于额定输出电压的70%;
---避免对邻近埋地金属构筑物造成不可接受的干扰影响。
5.2.1.2 辅助阳极地床分为深井型和浅埋型,在选择时应分析下列因素的影响:
---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;
---周围环境规划情况;
---经济性。
5.2.1.3 采用多座地床时,各地床的输出电流应能独立调整。
5.2.2 深井阳极地床
5.2.2.1 深井阳极地床的设计、安装、运行与维护应符合SY/T 0096的规定。地床接地电阻的计算应
采用位于阳极段长度中点深度的土壤电阻率值,并分析不同层次土壤电阻率差异的影响。
5.2.2.2 深井阳极地床应安装非金属耐氯材料制造的排气管,缓解阳极与导电填料间产生气阻。
5.2.2.3 深井阳极地床处应设置永久性地床标识桩。
5.2.3 浅埋阳极地床
5.2.3.1 浅埋阳极地床可采用水平式或立式。在非永冻土地区,辅助阳极应安装在冻土层以下,埋深不
宜小于1m;在永冻土地区,辅助阳极应安装在岛状冻土之间的非永冻土层或冻融地层内。
5.2.3.2 浅埋阳极地床首末端应设置永久性地床标识桩。
5.2.4 辅助阳极
5.2.4.1 辅助阳极可选用高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极、导电聚合物阳极和金属氧化物阳极。
5.2.4.2 阳极材料和质量选用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。
5.2.4.3 阳极宜使用填充料,可使用冶金焦炭、石油焦炭或石墨填充料,填充料的含碳量宜大于85%,
最大粒径应不大于15mm。
5.2.4.4 辅助阳极接地电阻、工作寿命和阳极数量计算可参见附录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2的规定。阳极的允许电流密度为5A/m2~80A/m2,消
耗率应小于0.5kg/(A·a)。阳极引出线与阳极的接触电阻应小于0.01Ω,拉脱力数值应大于阳极自身
质量的1.5倍,接头密封可靠。阳极引线长度应不小于1.5m。阳极表面应无明显缺陷。
5.3.1 同沟敷设并行管道、同期建设管径相同或相近的并行管道、阴极保护站合建的并行管道宜采用
联合阴极保护。同沟敷设阴极保护站分建的并行管道以及非同沟敷设的并行管道宜分别实施阴极保护。
5.3.2 与高压输电线路长距离并行、与电气化铁路并行或多次交叉的并行管道,不宜采用联合保护。
5.3.3 并行管道采用联合阴极保护时,宜在汇流点及其他适当位置设置跨接线。
5.3.4 并行管道分别实施阴极保护时,宜选择各自适宜的阳极地床方式或位置,避免相互之间的干扰;
当存在干扰时应采取防治措施。
5.3.5 分别实施阴极保护的并行管道在投运时应进行联合调试。
6 牺牲阳极系统
6.1 基本要求
6.1.1 牺牲阳极系统适用于保护敷设在电阻率较低的土壤、水、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管道。
6.1.2 选用牺牲阳极时,应考虑以下因素:
---无合适的可利用电源;
---电器设备难以维护保养的情形;
---临时性保护;
---强制电流系统保护的补充;
---永冻土层内管道周围土壤融化带;
---存在阴极保护屏蔽的地方。
6.1.3 牺牲阳极上应标记材料类型(如商标)、阳极质量(不含阳极填充料)和炉号。供货商应提供完整
的文件资料说明阳极的数量、类型、质量、直径、化学成分和性能数据等。
6.2 锌合金牺牲阳极
6.2.1 化学成分
锌合金牺牲阳极成分中锌的含量应不小于99.314%,高纯锌合金中锌的含量应不小于99.99%,其
他元素含量应符合表6的规定。
6.4.2.2 对于锌合金牺牲阳极,当土壤电阻率大于50Ω·m时,应现场试验确认其有效性。
6.4.2.3 对于镁合金牺牲阳极,当土壤电阻率大于100Ω·m时,应现场试验确认其有效性。
6.5 牺牲阳极填包料
牺牲阳极的填包料由石膏粉、膨润土和工业硫酸钠组成,它们的质量百分比为75∶20∶5。
6.6 牺牲阳极与管道的连接
牺牲阳极电缆应通过测试装置与管道实现电连接。
6.7 牺牲阳极布置
6.7.1 棒状牺牲阳极
6.7.1.1 棒状牺牲阳极可采取单支埋设或多支成组埋设两种方式,同组阳极宜选用同一炉号或开路电
位相近的阳极。
6.7.1.2 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,牺牲阳极宜距离
管道外壁3m~5m,最小不宜小于0.5m,埋设深度以阳极顶部距地面不小于1m为宜。成组埋设时,
阳极间距宜为2m~3m。
6.7.1.3 棒状牺牲阳极应埋设在冻土层以下。埋设在地下水位低于3m的干燥地带或河床中的阳极,
应适当加深埋设。在冻土区,阳极应安装在冻融地层或岛状冻土之间的非永冻土层。
6.7.1.4 棒状牺牲阳极布置时,阳极与管道之间不应存在其他金属构筑物。
6.7.2 带状牺牲阳极
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、交直流干扰防护、参比电极等特殊应用时,应根据用途和需要进行布置。
7 测试及监测
7.1 测试装置
7.1.1 一般要求
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向进行布设,相邻测试
装置间隔宜不大于3km。在城镇市区或工业区,相邻测试装置间隔不应大于1km;在杂散电流干扰影
响区域内,测试装置可适当加密。测试装置宜安装在管道上方,并进行标识。
7.1.2 特殊要求
7.1.2.1 在下列位置处,应安装测试装置:
---绝缘接头处;
---金属套管处;
---与其他管道或设施连接处;
---辅助试片及接地设施连接处;
---强制电流阴极保护系统汇流点;
---辅助阳极处;
---管道定向钻穿越处;
---需要进行电流测试的位置。
7.1.2.2 在下列位置处,宜安装测试装置:
---管道与交、直流电气化铁路交叉处或平行段;
---管道与交流高压线交叉或平行段;
---与外部管道交叉处;
---管道与主要道路或堤坝交叉处;
---管道穿越铁路或河流处;
---靠近其他阴极保护构筑物的位置。
7.1.2.3 对于非同沟敷设的并行管道,每条管道应单独设置测试装置,测试装置应安装在相应管道的正上方。
7.1.2.4 每个测试装置中应有不少于两根电缆与管道连接,电缆应采用颜色或其他标记法区分,并应全线统一。
7.1.3 测试桩
测试桩类型主要包括:
---电位测试桩;
---电流测试桩;
---绝缘接头测试桩;
---管道交叉测试桩;
---长效参比电极、试片、探头、极化探头、直流去耦设施等测试桩;
---输送管与金属套管绝缘性能测试桩。
7.1.4 检查片、极化探头与电阻探针
7.1.4.1 下列情况下可安装检查片、极化探头或电阻探针:
---同步中断法不能有效测量管地电位;
---评价管道阴极保护效果;
---评价交流腐蚀风险;
---检测交流或者直流电流密度;
---检测管道在土壤中的腐蚀速率。
7.1.4.2 可采用埋地钢质检查片评价土壤腐蚀性和阴极保护效果。根据测试目的,可分别或同时使用
腐蚀失重检查片和阴极保护电位检查片。
7.1.4.3 检查片、极化探头和电阻探针应靠近管道安装。极化探头的长效参比电极应靠近试片,且应需要定期校准。
7.2 监测装置
7.2.1 与外部管道交叉
在与其他外部管道交叉时宜设置监测装置,每条管道上宜分别引出两根测试电缆连接到监测装置
中,电缆可直接连接,或通过电阻或二极管跨接。
7.2.2 金属套管处
采用金属套管穿越时,套管和输送管两侧宜分别引出两根测试电缆连接到监测装置中;应通过监测
装置检测金属套管与输送管之间的电绝缘状况。
7.2.3 电流监测装置
应对电流测试桩的每根测试电缆进行标识,以确定电流的方向。
7.2.4 绝缘接头处
绝缘接头两侧宜分别引出两根测试电缆连接到监测装置中。在监测装置中,应根据需要与防浪涌保护装置跨接。
7.2.5 排流点处
在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处,宜将来自管道、干扰源或接
地体的电缆引至......
|