竖井阴极保护施工

李晓凤

中石化第十建设有限公司 山东青岛 266555

1 洞库竖井的概况

黄岛国家石油储备地下水封洞库工程原油洞罐，每组洞罐包含一个进油竖井和一个出油竖井。竖井密封塞上部充水，正常水位为密封塞以上30m～40m或更高。洞室底部有0.5m高水垫层。竖井内的所有钢质材料，均需要阴极保护。竖井深150m，密封塞位于离地面负120m深处。

竖井阴极保护系统由密封塞之下管道结构的牺牲阳极保护和密封塞之上管道结构的外加电流保护结合组成。

2 牺牲阳极的安装

2.1 牺牲阳极概述

本项目选用铝-锌-铟-镉牺牲阳极，阳极规格为1400mm×(60+80)mm×65mm。阳极块数量依据设计寿命、油水电阻率、保护面积、保护电流密度、保护电位以及备用系数计算而得。按照要求阳极块均匀分布在被保护的管道外壁，安装位置位于-120m～-150m 之间。直径5m 的竖井内分布从Ф914×25.4到Ф114的大小不等的11根管道。空间的狭小，给阳极块的安装带来难度。

2.2 牺牲阳极安装步骤

牺牲阳极为支架式安装，阳极两端的阳极铁芯焊接在管道壁上，根据阳极块分布图，在管道壁上划线、确定阳极位置，对焊点的位置实施人工除漆、除锈，焊接要求阳极铁芯于管道间焊缝长度不小于10cm，且保证焊接牢固，确保回路系统导电性能良好。焊后清理焊渣，并在焊口处补涂防腐覆盖层，其防腐要求不低于管道防腐覆盖层要求。为了提高施工效率减少井内施工量，阳极块尽量在管道吊装之前安装，如此管道阳极块的安装还要考虑管道的吊装问题，确保阳极块的位置不妨碍吊装加强支架的安装。

2.3 在牺牲阳极安装中的创新

阴极保护按照专业分类在防腐册；图纸出在管道工艺配套内；项目上施工时见有恒电位仪控制柜、电缆等的施工材料一般划分到强电或弱点专业施工。牺牲阳极块安装要紧随管道的施工计划时间安装，要在管道吊装下井前焊接在管道外壁上，而两个专业的施工人员之间的配合无法达到无缝衔接。预留施工人员等待安装阳极块的时机就会造成浪费人工的情况，并且同时要管道施工人员给阳极块安装预留时间来安装阳极块，这样会影响管道施工的整体进度的推进和造成大型吊车的闲置时间。

因此，本项目将阳极块的安装工作转交给管道施工人员。安装前给管道施工人员做好施工交底工作，安装后下井前做好施工质量检查工作，确保数量、质量符合要求。当然这部分的费用相应地也划到管道施工方面。这样的调整给竖井管道的施工计划节约了时间和不必要的人力、机械的浪费和闲置，同时管道施工人员也能很好地穿插安装阳极块的时间，一举两得。图1为管道外壁上阳极块安装的安装示意。

3 外加电流保护

洞库竖井内管道和钢结构采用外加电流阴极保护，主要包括恒电位仪、防爆接线箱、测试桩、MMO阳极、参比电极、阴/阳极电缆、测试电缆等。恒电位仪、防爆接线箱以及阴保测试桩安装在竖井地面上，安装要牢固，位置、高度要方便操作。

电缆走向是2根阳极电缆，2根阴极电缆经防爆接线箱各汇流1根至恒电位仪，零位电缆经防爆接线箱至恒电位仪，2根参比电缆经防爆接线箱1根至恒电位仪，1根至测试桩。

图1 管道外壁上阳极块安装示意

封塞之上的管道垂直方向每间隔10m一个H钢制作的导向支架，导向支架的阴极保护是利用16mm2跨接电缆螺栓固定连接导向支架和竖井内管道，导向支架和就近的管道上焊接带孔50×70mm预制片，每层导向支架安装至少2个跨接电缆。预制片焊接后要进行与结构相同的防腐处理。

MMO混合金属氧化物阳极一组3个串接，每个间隔2m的距离采用电缆连接，共2组与ZFS-YJV320.6/1kV 1×25mm2电缆熔接成一个整体悬挂在竖井内，选用聚乙烯吊绳悬挂分开布置，吊绳下挂配重块，一方面是为了减轻电缆上的受力，二是为了日后维护更换方便，悬挂绳在井口H型钢上使用特制的卡件固定。

银/氯化银参比电极电缆ZFS-YJV32 0.6/1kV 1*10mm2电缆固定在一起，两组参比电极深入井内的高度有个6m的差，借助聚乙烯吊绳悬挂在井口，与MMO阳极电缆一样引出井口到防爆接线箱内。

两个阴极电缆从井口管道上焊接的预制片引出，零位也从其中1个管道的预制片上压接引出，整个的外加电流阴保就形成了一个完整的阴极保护系统。

安装以上这部分时，MMO阳极、银/氯化银参比电极都要保证竖直方向，最上面一个要在埋没在封塞之上的水中，并且要在灌水后再投入使用。

4 系统调试

在现场牺牲阳极块、外加电流部分、恒电位仪控制柜安装就位后，开始上电调试，运行模式首选恒电位模式，次之恒电流模式，第三恒电压模式，给定模式后在量程范围内进行调节，超过量程范围不与保存，设定好后此系统正式投入使用状态。在单机工作中，出现电位误差故障报警或超电位、欠电位故障报警时，恒电位状态自动转换为恒电流状态，并输出声光报警，需要对系统进行检查维护。

在竖井内管道及钢结构的阴极保护施工中，施工工期受管道及结构安装的进度牵制，施工过程无法连续性，要时刻关注施工进展，穿插施工，给施工带来一定的不便。为了防止因施工工期的不连续性引起的人、材、机械的闲置，需在前期选择专业施工人员时遵循就近原则；施工过程中要随时了解现场的进度，随时跟进施工；隐蔽工程的共检要及时；工程完成后的投用条件要满足，方能使阴极保护系统正常安稳的投入运行。