牺牲阳极保护施工方案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——牺牲阳极保护施工方案

XX中南部铁路通道ZNTJ-17标输油管道电磁防护施工方案

施工方案

湖北江汉良机石化集团成都有限公司

2023.5.15

-1-

XX中南部铁路通道ZNTJ-17标输油管道电磁防护施工方案

编制人：王万志

技术负责人：王万志

审查人：朱北

批准人：曹仁斌

湖北江汉良机石化集团成都有限公司

2023.5.15

-2-

一工程简介5

1.概况51.2编制依据5二牺牲阳极法5

2.1选用牺牲阳极法52.2牺牲阳极保护原理52.3牺牲阳极法作用62.4.牺牲阳极的种类：62.5执行标准：82.6牺牲阳极的施工8三阳极的选择9四、牺牲阳极法的施工9

4.1锌阳极安装94.2阳极埋设技术措施104.3阳极电缆与管道连接11五技术资料收集整理14六阴极保护系统的调运17

6.1牺牲阳极保护测试条件1762牺牲阳极投入运行后应进行一下项目的测试176.3牺牲阳极后期维护176.4质量检验标准176.5附工程材料各类表格及管道穿越示意图17七管理职责25

7.1、项目经理职责257.2、总工程师职责257.3、质、技部职责257.4、工程队长职责267.5、协调部职责267.6、计划财务部职责277.7、物资装备部职责277.8、QHSE管理部职责277.9、后勤部职责27八质量责任27

8.1、项目经理责任278.2、项目副经理责任288.3、项目总工程师责任288.4、项目总经济师责任288.5、项目办公室责任288.6、工程管理部责任288.7、经营管理部责任298.8、QHSE控制部责任298.9、技术管理部责任298.10、施工作业操责任29九HSE措施30

9.1HSE组织机构图30

-3-

9.2施工安全定义309.3HSE承诺：319.4HSE方针：319.5HSE目标：31十生产安全事故应急救援预案31

10.1应急管理3110.2组建现场应急组织3210.3应急原则及范围3210.4应急流程表3210.5信息报告程序3310.6.应急处置3410.7应急物资与装备保障35十一应急预案36

11.1“火灾爆炸〞事件应急预案3611.2“触电〞事件应急预案3611.3高处坠落应急预案36

-4-

一工程简介

1.概况

1.1新建XX中南部铁路工程采用交流不平衡的供电方式，在这种供电方式下，电力机车的回归电流由钢轨和大地流回变电所。由于受这种入地电流的影响，位于电气化铁路两侧的地下输油管道将对周边大地产生电位差，这种阻性藕合的影响可能干扰管道上原有的阴极保护设施的正常工作。在新建XX中南部铁路沿线，有属于中石油管道公司济南输油分公司兖州输油站输油管道与电气化铁路在DK917+039发生1处交织干扰。包括：DK926+323、DK939+603、DK941+980、DK944+989、DK1044+469、DK1045+590、DK1047+760、DK1043+100~DK1047+800、DK1043+200~DK1044+500。为确保地下输油管道的正常运行免受电气化铁路的影响，地下输油管道需采取排流保护措施。根据新建XX中南部铁路工程的要求进行此项防护。

中石油管道公司济南输油分公司兖州输油站所属的输油管线管径为Φ219mm；全线恒电位强制电流阴极保护。保护电位-0.85V-1.15V（相对硫酸铜参比电极）。管道防腐层绝缘良好。

1.2编制依据

（1）.铁道部《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》TB/T28321997

（2）.《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T506982023（3）.《埋地钢质管道阴极保护设计规范》GB/T214482023（4）对铁路沿线各石油公司的输油管道现场调查和勘测资料。

二牺牲阳极法

2.1选用牺牲阳极法

新建XX中南部铁路工程的牵引供电电压为27.5千伏单线对地不平衡供电，其方式为直供加特设回线。中石油的输油管道与电气化铁路相交的地下管道在铁路里程DK917+039公里处。该地区的土壤表层电阻率在30?﹒m到80?﹒m之间。通过现场调查和测试，本项防护方案确定为牺牲阳极保护方式。即在地下输气管道与电气化铁路相交处，铁路相交处，铁路高架以外10-30m设置牺牲阳极进行阴极保护；在地下输油管道与电气化铁路平行段，输油管道每隔500m设置牺牲阳极进行阴极保护，以防止电气化铁路对地下输油管道的干扰影响。本方案极性接地装置采用锌牺牲阳极以达到管道原有的保护电位。设置排流接地后，管道将能在排除电气化铁道所产生的杂散电流甚至接触网短路所造成的影响的同时，维持了原有的保护电位。

牺牲阳极法原理用电极电位更负的金属或合金与被保护的金属连接在一起，构成新的宏观电池（见示图），在这个电池里被保护体为阴极，较负电位的金属为阳极。由于阳极的氧化反应而使阳极金属不断腐蚀溶解，即“牺牲〞掉，以实现对阴极的金属的保护。2.2牺牲阳极保护原理

把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流滚动，这时电极电位较负的金属为阳极。利用两金属的电极电位差作阴极保护的

-5-

电流源，这就是牺牲阳极法的基本原理。

示图：牺牲阳极法2.3牺牲阳极法作用

牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。由于管道金属在自然环境和工业生产环境中的腐蚀破坏、大部分为电化学腐蚀而成。因此电化学保护在管道腐蚀控制工程中占有重要地位。电化学保护法、简单易行，又不干扰邻近的设施。牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流、防电及防静电接地。2.4.牺牲阳极的种类：

2.4.1阳极种类繁多，但我们在工程中常用的镁阳极、锌阳极、铝阳极三种。

2.4.2牺牲阳极材料是根据土壤电阻率（Ω·m）选择见表2.4.2。

表2.4.2牺牲阳极材料与土壤电阻率配比土壤电阻率（Ω·m）推荐使用的牺牲阳极＞100不宜采用牺牲阳极60~100高电位的纯镁系或镁锰系镁阳极15~60镁、锰、锌、铝系镁阳极＜15镁、锰、锌、铝系或锌合金阳极＜10（含C1）锌合金或铝、锌、铟系合金阳极

2.4.3.阳极的规格、重量见表2.4.3。

表2.4.3阳极的规格、重量规格尺寸阳极保护重量有效电量（A）（mm）2602kg土壤中常用的3604kg镁阳极7008、11、14、22kg35×35×10006.8kg0.6土壤中常用的50×50×100014.8kg1.3锌阳极35×35×100010.2kg2.050×50×100022.2kg0.95.1kg1.48.1kg2.1土壤中常用的铝阳极7.5kg2.027.4kg7.2-6-

2.4.4牺牲阳极的填充料：

（1）牺牲阳极的使用效果，在很大程度上取决于被得护管道周边介质的导电性。在导电率较好的土壤中，阳极的保护作用在管道上散布的面积比在导电率差的土壤中大得多。换言之，围绕管道和阳极的电介质的导电率愈大，阳极保护的作用半径也愈大。

（2）为使阳极和土壤(电解质)之间的接触电阻减到最小。例如，在有些土壤中，锌阳极表面能形成薄膜，這些薄膜能把锌阳极和周边的电解质隔开。在饱含碳酸盐的土壤中，這种状况特别严重，此时，阳极和它周边介质间的接触电阻将无限增大，而使保护作用实际上几乎中止。为了战胜這类现象，必需把阳极装在特别的人工环境里，即装在填包料里。本工程采用。

2.4.5牺牲阳极化学填料：见表2.4.5。

表2.4.5不同的阳极、不同的适用环境需采用不同的填包料阳极填料成分名称（重量%）适用环境备注石膏硫酸硫酸生石氯化膨润P（Ω·m）粉钠镁灰纳土50-----50≤20镁阳25-25--50极755---20SYJ16-86151520--50＞2015-35--50505---45潮湿土壤锌阳SYJ20-85极755---20饱水土壤---206--020铝阳极---304030注：表中的膨润土系一种特别的硅酸盐土壤，具有较强的吸水性，在填包料中膨润土不可用粘土来替代。

2.4.6填包料：宜采用棉布袋或麻袋预包装，不可采用人造纤维织物布袋。可以在现场包封。填包料厚度不应小于50mm。应保证阳极四周的填包料一致、密实。填包料应调拌均匀，不得混入石块，泥土和杂草等。

2.4.7在将装设好阳极电缆的阳极块放入填包料之前，应将阳极表面用砂布打磨清白、除去氧化皮并去油污。在入袋装阳极时，防止阳极钢芯与电缆引出头焊接处折断；阳极所有表面需除净油污等杂质；擦洗净的阳极表面严禁用手直接拿放，并应及时装入填包中，以防污染；袋装阳极引出电缆与袋口绑扎要厚实、防止散口。袋装阳极填包料包装方法见下示图：

-7-

图：袋装阳极填包料包装方法

2.4.8牺牲阳极的使用条件

根据地下管道腐蚀的大量调查，埋地管道外壁防腐绝缘层的损坏是造成管道遭遇土壤腐蚀的主要原因。而绝缘层损坏的状况往往是不可避免的，一旦出现绝缘层损坏状况，腐蚀就在被破坏的部位猛烈进行。这对埋地钢质油气输送管道的要挟特别大。为弥补绝缘层保护的不足，目前普遍采用电法保护和绝缘层保护相结合的方法。电保护法种类好多，目前国内外广泛采用的电保护法主要是阴极保护法，由于阴极保护法效率高，投资少，施工便利。阴极保护法分为“外加电源保护〞和“牺牲阳极保护〞两种。本工程采用牺牲阳极保护法，阳极的规格为。

外加电源阴极保护对被保护的管道有足够高的效果，但对邻近的其他金属管线和设备却起着破坏作用。（由于其他金属管线无保护电流输入，因此就被作为阳极而遭遇腐蚀）。牺牲阳极保护法对不受保护的管线无不良后果，而其投资少、效率高、施工便利。

2.5执行标准：

《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2023

《阴极保护管道的电绝缘标准》Sy/T0086;

《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》Sy/T4013；《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33；《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369；

2.6牺牲阳极的施工

在管道施工中，牺牲阳极的埋设应根据设计文件规定的位置，埋设阳极的种类、型号、规格、数量、重量、填包料的组成、包裹要求、埋设深度、相互间距、电缆规格、接地要求、安装质量等组织施工，完工后填写《牺牲阳极埋设记录》，《土壤电阻率测试记录》，填写要真实，记录齐全完整，各方签证齐全。

-8-

三阳极的选择

经过计算可以得出，本工程阴极保护采用镁阳极和锌阳极，每支重量为22公斤，8支阳极为一组，每组阳极的保护长度为500米。

四、牺牲阳极法的施工

4.1锌阳极安装

4.1.1牺牲阳极的施工：牺牲阳极土壤中的施工，包括埋设前的组装、阳极的填充和埋深。

4.1.2锌阳极与阳极电缆的组装

阳极与电缆之间的联接采用锡焊。在焊接点上涂覆环氧涂料，加缠电工胶布和绝缘胶带，再包覆热收缩套，并再缠胶带保护。必需保证焊接稳固并且绝缘性能良好。

4.1.3阳极安装前准备

在组装牺牲阳极之前，应检验阳极表面是否有油污和氧化物。牺牲阳极表面的油污和氧化物能降低阳极的活性，影响阳极电流的发生，所以阳极表面如存在油污和氧化物，应采用砂纸将阳极表面打磨清白。填料包的组装可在室内或现场进行，应保证阳极四周的填料厚度一致、密实，各边厚度不小于50mm。填料应调拌均匀，不得混入石块、泥土、杂草等。每支阳极需用填料约50Kg。

4.1.4阳极电缆与PCCP管的连接

电缆与管道的焊接可以采用铝热焊法、电焊或铜焊，无论哪种焊接手段都要求：焊接稳固，焊缝均匀，焊接点电阻要求小于4×10－4Ω，焊接点强度大于焊接后铜芯电缆的承载力。焊接完成且温度降低后进行焊缝检查，合格后对焊接部位、袒露钢片、铜导线进行补口，补口材料采用热熔胶和聚乙烯热缩套(带)。在电位测试装置处，阳极电缆与管道测试电缆在测试桩内连接。

阳极电缆敷设时应留有足够余量，在焊点及其他连接处预留蛇形弯，防止电缆或焊点受力拽脱。4.1.5阳极埋设

当管道的安装与锌阳极埋设同步进行时，牺牲阳极的埋设位置，与管道外壁距离为1.5米左右，最低不应小于0.3m。阳极可埋设在管道的侧方或侧下方,视现场具体工况条件，可选择立式或卧式埋设。埋设深度必需在冻土层以下，一般要求与管道深度一致。见下图。

图1阳极位置示意图

对于已安装完的管道，阳极埋设可在管道中心位置，使得阳极包的中心位置与管道中心位置在同一高程上，施工采用人力钻孔的施工方法。钻孔直径为Ф400，阳极包采用竖向布置。

-9-

4.1.6阳极床浇水

阳极填料包放入阳极坑后，对坑内浇水，坑内水位必需完全浸没填料包，且坑内积水必需保持一段时间，以便完全浸填料包。4.1.7阳极床回填

阳极床回填时，应向阳极床内回填细土，阻止向坑内回填沙石、水泥块、塑料等杂物。过河管道部分镁阳极安装要求

对于已安装完的管道，阳极埋设可在管道中心位置，使得阳极包的中心位置与管道中心位置在同一高程上，施工采用人力钻孔的施工方法。钻孔直径为Ф400，阳极包采用竖向布置。4.1.8阳极床浇水

阳极填料包放入阳极坑后，对坑内浇水，坑内水位必需完全浸没填料包，且坑内积水必需保持一段时间，以便完全浸填料包。4.1.9阳极床回填

阳极床回填时，应向阳极床内回填细土，阻止向坑内回填沙石、水泥块、塑料等杂物。

4.2阳极埋设技术措施

4.2.1阳极布置与埋设应符合设计要求。一般阳极埋设分立式、水平式两种；埋设方向分轴向和径向；埋设位置一般距管道外壁3~5米，如地势限制，最小不宜小于0.3m；埋设深度以阳极顶部距地面不小于1米。组成布置时，阳极与阳极的间距以2~3米为宜。

经现场勘测本工程采用卧式或立式敷设。牺牲阳极径向立式埋设见示图：

立式阳极径向埋设方法

牺牲阳极轴向卧式安装，必需符合设计要求。如设计无明确规定时，依照示图安装：

-10-

牺牲阳极轴向水平卧式安装方法

4.2.2立式阳极埋设宜采用钻孔施工：间示图-6.水平卧式阳极宜采用开挖沟槽施工。见示图：牺牲阳极埋设前在设计埋设点挖好阳极坑和电缆导线沟。检查袋装阳极的电缆接头是否稳固，导电性能是否符合设计要求。检查合格后再将袋装阳极放入阳极坑内。

立式袋装阳极埋设方法

4.2.3阳极连接电缆的埋设深度应大于700mm，电缆四周填有50~100mm厚的细砂，砂的上部应根据电缆长度连续盖水泥护板或红砖保护：见示图-6所示。4.2.4镁阳极连接电缆应满足地下敷设条件要求，耐压520v，并带有绝缘保护，寻常使用铜芯电缆。现推荐使用电缆型号：VV-0.6/11*10㎡

4.3阳极电缆与管道连接

4.3.1.阳极电缆与管道连接应在管壁上焊加强板（加强板材质应与管道材质一致），加强板上再焊铜鼻子的方法连接。在焊加强板的管材表面，焊接前应将管

-11-

子表面防腐层剥除清白，放上加强板与管道四周进行角焊，焊接长度不小于100mm；铜鼻子与加强板采用铜焊或锡焊连接。焊接完毕，将焊接处进行防腐绝缘处理，防腐材料、防腐等级与原防腐层相一致。具体做法参见示图

示图：电缆与钢管连接

4.3.2电缆与管道连接也可采用铝热焊，焊接前应将管子绝缘层除去用刮刀或锉刀使欲焊处有足够大小的金属光泽表面；电缆端应剥去绝缘层，芯线应伸出50mm。电缆芯线必需清洁枯燥、无油和油脂，焊点至少离管道焊缝100mm远。进行铝热焊时，钢管应预热至100℃左右。铝热焊电缆接头见示图所示

示图.铝热焊电缆接头示意图

4.3.3铝热焊单芯电缆焊点见示图

示图.单芯电缆焊接图

-12-

4.3.4铝热焊双芯电缆焊点见示图

示图：双芯电缆焊接图

4.3.5电缆与管道焊接后，应对铝焊点进行强度试验，合格后才能进行补伤作业。补伤前应先填充热溶胶，热收缩带下的防腐层和电缆外皮应预先打毛，再外包覆热收缩带防腐。电缆与管道焊接及补伤做法见图4.2.5所示。

图：电缆与管道焊接及补伤

4.3.6每个铝热焊点所需的材料参见下表配备：

表4.2.6每个铝热焊点所需的材料

编号1234567

-13-

名称型号及规格双芯焊点单芯焊点点火剂（器）铝热焊剂10g/瓶封口胶带热熔胶热收缩带（套）单位mm个瓶卷kg数量备注现场量现场量110.50.15双芯焊点单芯焊点每点用量每点用量每点用量每点用量每点用量4.3.7阳极连接电缆和阳极钢芯连接要求

（1）阳极连接电缆和阳极钢芯采用铜焊或锡焊接，双边焊缝长度不得小于50mm，焊好后电缆接头及露出阳极端面的钢芯要防腐绝缘，绝缘材料应用环氧树脂或同工效的其他涂料。防腐终止后应对接头采用必要的保护措施，以防止接头被损坏。做法见示图所示

示图：阳极钢芯与阳极电缆连接

（2）各点确认焊接、连接、防腐处理合格后，回填土壤。在回填土将阳极布袋没设后，向阳极坑内灌水，使阳极填料包饱和吸满水后，回填表面土夯实，恢复地貌。

五技术资料收集整理

牺牲阳极保护施工，要收集《牺牲阳极材质证明文件、合格证书证及施工说明书》，《隐蔽工程（封闭）记录》、《土壤电阻值测试记录》、《牺牲阳极埋设记录》。各记录中数据确凿、完整、签字齐全，整理完毕进入竣工资料。

-14-

附：测试桩正视图

12090铭牌1202300170测试门地脚螺栓2M12×6606\1:2水泥砂浆找平层φ89㎜钢管C30混凝土200020230输气管道300500110030010080电缆基墩1500测试桩正视图300

-15-

做好工程质量月、季、年报表；严格控制不合格的原材料用于工程；负责计量器具送检与保管。7.4、工程队长职责

负责现场生产管理和施工全线调度。

按合同规定的施工规范、技术图纸，组织工程的日常施工与管理。负责施工进度计划的执行、检查、调整和监视。

组织协调工程施工，合理调配施工力量、设备机具，解决现场施工问题。负责制定施工技术文件、工艺规程和作业指导书。

负责施工前的技术交底工作，贯彻执行施工规范、技术图纸和其他技术文件，解决施工过程中的技术问题。

监视检查工程各工序的施工质量，负责全面质量管理工作。负责施工技术文件的变更联络与实施工作，及时办理工程签证。负责整个项目的技术资料的编制、整理和管理工作。

参与组织工程项目的试运、投产、竣工验交及竣工资料的送交。施工管理部下设土地外协办公室，其主要职能：负责工程对外关系的协调处理并办理各种施工证件。

协助业主进行永久性征地工作，包括征地范围的测量和地表物的统计。

协同业主办理县、乡镇、村及个人的临时占地及地面附着物、障碍物等的赔偿。7.5、协调部职责

协助项目经理处理好与业主、监理及地方的关系。参与组织施工人员的调迁工作。

制订项目经济责任制，并负责具体实施。按公司劳动工资管理规定进行日常劳资管理。

安排项目部组织召开的各类会议，负责项目部日常接待工作。负责工程项目的宣传报道工作。

全面负责整个项目部的文件控制和信息管理工作，在项目部建立严格的文件控制制度，规范收发文程序。

负责项目部与业主、监理及当地政府部门等的文件传送及接收管理工作。负责项目部内部的文件发放及接收工作。

-26-

对项目部的传真、文件、电子邮件进行统一管理、归档。7.6、计划财务部职责

负责本工程施工进度计划的编制和分解，根据现场施工进度，及时进行分析调整和修正，保证项目的正点运行。

负责项目的施工进度统计，编制统计报表，为项目经理决策提供依据。负责工程的施工费用控制、办理工程预结算。负责工程的日常财务管理、成本核算等工作。

贯彻执行国家的有关法律事务、合同管理的方针、政策、法令和有关规定。

核实招标文件中规定的工程量与现场实际工程量数据，做好索赔工作及收集整理结算资料。7.7、物资装备部职责

编制项目物资管理计划，并负责具体实施。

负责本工程的施工材料的购买、运输、保管、发放等管理工作，对所购材料的质量全面负责。负责本工程业主提供材料、设备的接、保、检、运工作。

实行限额领料制度，监视检查所属各单位材料的保管及使用状况。组织物资的统计与核销，并及时上报。7.8、QHSE管理部职责

制定有关QHSE目标计划、技术措施，监视检查执行状况；负责日常生产全过程中的HSE体系的运行。定期组织有关部门召开HSE现场分析会议，把握生产过程中的动态信息，及时向项目经理汇报。负责组织员工进行入场前的HSE教育。

深入现场巡回检查，对各种直接作业环节进行QHSE监视，及时改正违章和失职行为，督促检查隐患整改，遇有紧急状况责令其中止作业。参与项目部QHSE检查及事故的调查处理。负责有关QHSE管理记录、台帐、资料的整理、归档和上报工作。7.9、后勤部职责

负责各施工台班的吃、住、行。

负责项目及成员的吃、住、行、水、电、视、讯。负责指挥车辆、工程车辆、工程设备的油料保障。根据本工程的特点，完成项目部的其它临时任务。

八质量责任

8.1、项目经理责任

-27-

是本工程项目的最高管理者，对本工程的施工质量全面责任。负责规定本工程项目的质量方针和质量目标。计划本工程项目的质量管理体系。组织质量体系审核。

对质量管理中的重大问题进行决策。保证工程施工进度及质量目标的全面实现。8.2、项目副经理责任

是本工程项目施工生产管理主要组织者，对工程施工质量负有重要责任。贯彻执行本工程质量方针，确保工程施工进度及质量目标的全面实现。组织各施工作业队严格按标准、规范等要求实现安全生产和文明施工。参与内部质量审核，以确保质量体系有效运行。8.3、项目总工程师责任

是本工程项目的技术负责人，对工程施工质量负责。

贯彻执行本工程项目质量方针，确保施工进度及质量目标的全面实现。审批施工方案，组织重大技术攻关活动。

负责组织内部质量审核，以确保质量体系有效运行。8.4、项目总经济师责任

是本工程项目的经营负责人。对本工程项目的工程施工质量负有重要责任。负责贯彻执行本工程项目质量方针，并确保工程施工进度及质量目标的全面实现。负责组织本工程项目经营概、预算定额的管理工作。参与内部质量审核，以确保质量体系有效运行。8.5、项目办公室责任

项目综合协调部门，负责拟订本工程项目的工作计划及工作安排。负责文件和资料的管理和归档工作。负责记录本工程项目的重大事件。

负责本工程项目信息调研和综合性文字工作。负责本工程项目和项目经理印鉴的管理。负责协调各施工作业队和业务部门间的有关工作。8.6、工程管理部责任

负责组织编制实施本工程项目生产计划，组织协调日常生产工作。

-28-

负责编制施工网络运行计划，并督导运行。负责工程施工过程和验交后的服务管理。

负责编制建筑业统计报表，做好统计调查、统计分析。8.7、经营管理部责任

负责本工程项目的概、预算定额、成本的管理工作。负责所承包项目预算的编制，组织合同评审。

负责本工程项目成本计划、成本控制、核