浅述深圳宝安国际机场卫星厅扩建项目供油工程机坪加油管线工程阴极保护系统

浅述深圳宝安国际机场卫星厅扩建项目供油工程机坪加油管线工程阴极保护系统

张永超

深圳承远航空油料有限公司

摘要：机坪加油航煤管道的阴极保护，有牺牲阳极法和强制电流法，工程中要对各个方面进行综合分析，考虑土壤的电阻率、受干扰程度、管道的长度以及工程造价等，综合考虑后选用合适的阴极保护方法，加强对管道腐蚀的防护，避免产生重大事故。

关键词：航煤管道；阴极保护；牺牲阳极；强制电流

前言

根据腐蚀原因分析和电化学保护机理，使被保护金属表面得到足够的电子，这样金属原子不容易失去电子而抑制了金属的腐蚀。其实质就是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，金属表面各点低于一负电位，使金属原子不容易失去电子而变成离子溶入电解质的过程。通常施加阴极保护电流有两种方法：外加电流和牺牲阳极保护。深圳宝安国际机场卫星厅扩建项目供油工程机坪加油管线工程于2019年11月份开工，目前正处于建设阶段，管道阴极保护系统的选择对后期机场安全运行至关重要。

1牺牲阳极系统及外加电流系统的优缺点

1.1牺牲阳极系统

1. 1. 1. 优点：

（1）安装比较简单，费用低，不需要经常维护；

（2）能有效提供均匀电流分配；

（3）不会造成管道过补，不易造成涂层破坏；

（4）适用于土壤或水电阻率低的环境，距离较短管线。

1.1.2缺点：

（1）输出电流不能控制，具有较低的驱动电压/电流；

（2）在高土壤环境下可能无效；

（3）安培电流费用高于外加电流阴极保护；

（4）更换废旧的阳极比较困难，费用比较高。

1.2 外加电流阴极保护系统

1.2.1优点：

（1）适用于储罐的内壁、地下管道电位；

（2）保护范围较大，电流可调；

（3）在大面积和大电流环境中，经济效益比较高；

（4）可远程监控，随时监测设备故障。

1.2.2缺点：

（1）具有引发杂散电流干扰的风险，可能导致过补，引发防腐层破坏及管材氢脆；

（2）受到防爆环境的限制，油蒸汽环境易产生火花事故；

（3）必须注意的是避免阴极剥离：即过补会造成涂层与管道脱落，不仅会是防腐层脱落失效还会导致金属材料产生清脆断裂。

2深圳宝安国际机场运行航煤管道阴极保护系统现状

深圳宝安国际机场该机场1991年正式通航，配套建设的机坪航煤管道采用牺牲阳极保护，管道电位运行平稳，随着深圳机场的高速发展，机场附近地铁线路陆续建设投入使用，监测到机坪航煤管道保护电位略有波动，2014年T3航站楼建成，配套机坪航煤加油管线仍然采用牺牲阳极保护方案。随着地铁线路在航站楼和机坪地面下穿过，机坪加油管线个别牺牲阳极保护电位波动时达到0.0～3.8V，直接威胁到管线防腐保护及管道使用寿命。

2.1原因分析

（1）1991年投入使用的老加油管线牺牲阳极已消耗殆尽，部分机坪跑道下面的牺牲阳极没有得到及时更换。

（2）机坪地下环境为海边养鱼池塘，水位高多淤泥海沙环境，深处电阻率逐渐减小，对管道防腐环境恶劣。

（3）管道与直流电气化铁路交叉及平行穿越航站楼和机坪，其直流系统对管线腐蚀和加油管线保护电位干扰增加，对航油管线的使用寿命威胁增大。

（4）解决方案在T3航站楼投入运行后在航煤管道加装恒电位仪外加电流保护装置，牺牲阳极实现辅助保护。

3深圳宝安国际机场卫星厅扩建项目供油工程机坪加油管线工程阴极保护

根据以上现状分析及管线牺牲阳极保护运行情况，深圳宝安国际机场卫星厅扩建工程航煤加油管道工程选择外加电流阴极保护系统。具体方案如下：

1、在T3航站楼与卫星厅航站楼加油主管线接驳处加装绝缘接头并保证其绝缘电阻大于20MΩ，安装并联LPD-100/1000火花间隙。

2、卫星厅航站楼加油管线敷设成环形，利于在四角处安装4个采集桩实现阴保在线远程调控。根据（GB/T 21448）埋地钢质管道阳极保护技术规范，测试装置选择原则：阴保测试装置应与阴极保护系统同步安装。相邻测试间隔1Km～3Km，另设置6个检测桩以加强管线排流防雷防静电作用。

3、采集桩和检测桩安装排流床，每个排流床埋设8支22Kg镁合金牺牲阳极即起到排除杂散电流和管道防雷防静电接地作用，其实测排流接地电阻值为1～2.1Ω。排流床见图1。

图1. 采集桩、测试桩排流床安装示意图

4、阀门两端管道焊接永久性跨接线，使阴保电流不受法兰接触电阻影响而顺畅导通。

5、阳极深井设计深度现场实际施工情况达不到要求，故采取打2个阳极深井间隔5米的方案，每个阳极井深度为35米，MMO阳极安装距地面15米以下，并将设计备用牺牲阳极安装到位。

6、深井位置的选择。

由于远机位设计变更，原来阳极深井位置不能安装深井阳极床，故此需另选择深井阳极床位置，远离加油管道、地铁、地下通道、建筑构筑物。

1.阳极深井处土壤电阻率

图2. 土壤电阻率ZC29B-1接地电阻测试仪表测试接线简图

a:接地棒之间距离15m

R:测量电阻0.41Ω

Ρ=2ЛaR=2×3.14×15×0.41=38.6≤50（Ω.m）满足要求。

2、阳极深井距离地铁线50m。

3、阳极深井距离下穿通道80m。

4、阳极深井距离加油管线100m。

结束语

深圳宝安国际机场卫星厅扩建项目供油工程机坪加油管线工程阴极保护系统建设及投用，将为深圳机场下一步T4航站楼扩建提供良好的借鉴经验，管道防腐层的物理保护不能完全保证管道防腐，防腐层破损是不可避免的。优秀的阴保系统是抑制管道腐蚀的可靠保证措施，但工程施工中还应注意以下几点：

1.绝缘接头要注意内防腐漆的喷刷不能沾到绝缘隔绝面，否则将影响绝缘电阻。

2.排流器的选择除了考虑质量外，还要考虑排流器的体积否则DZ47井桶安装位置不够。

3.阀门跨接线要牢固焊接，永久性使用，安装在连同阀操作对面，以免影响作业。

4.恒电位仪安装要考虑电源位置方便，除了可靠接地外还要保证与就近用电设备的等电位联结。

5.深井阳极的位置应远离管线、地铁、地下建筑构筑物。

参考文献：

[1]GB/T21246—2007，埋地钢质管道阴极保护参数测量方法[S].

[2]GB/T21448—2008，埋地钢质管道阴极保护技术规范[S].

[3]GB32167—2015，油气输送管道完整性管理规范[S].