Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 06018.3—2016
油气田地面工程防腐保温设计规范
第3部分：阴极保护
Specification for anti-corrosion and insulation design
of oil and gas field surface engineering-
Part 3 : Cathodic protection
2016－01－27 发布
2016－04一01实施
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY 06018.3—2016
目 次
前言
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范围规范性引用文件基本规定阴极保护准则阴极保护方式及选用原则站外管道阴极保护设计站内管道阴极保护设计
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8 储罐外底板阴极保护设计
健康、安全、环保
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前言
Q/SY06018《油气田地面工程防腐保温设计规范》是油气田地面工程设计系列标准之一。该标准分为以下 13 个部分：
第1部分：埋地管道及设备外防腐层；第2部分：地面管道及设备外防腐层；第3部分：阴极保护；第4部分：地面管道及设备绝热；第5部分：埋地管道及设备绝热；第6部分：内腐蚀监测；第7部分：内腐蚀控制；第8部分：双金属复合管选用；第9部分：耐腐蚀合金UNS N08825衬里复合钢管；第 10部分：耐腐蚀合金 UNS N08825 冶金复合钢管; 第11部分：耐腐蚀合金 UNS N08825 冶金复合管件；
一第 12 部分：耐腐蚀合金 UNS N08825 冶金复合弯管; 一第13部分：耐腐蚀合金 UNS S31603衬里复合钢管本部分为Q/SY06018的第3部分。 本部分按照GB/T 1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
本部分由中国石油天然气集团公司工程建设分公司、中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司提出。
本部分由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油石化工程建设专业标准化技术委员会归口。 本部分起草单位：中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司。 本部分主要起草人：李浩、屠海波、黄春蓉
Ⅱ Q/SY 06018.3—2016
油气田地面工程防腐保温设计规范
第3部分：阴极保护
1范围
Q/SY06018 的本部分规定了埋地钢质管道（以下简称管道）、储罐罐底外壁阴极保护设计、施工与验收的技术要求。
本部分适用于陆上油气田、滩海陆采油气田和海上油气田陆岸终端地面工程新建及改扩建项目。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 17731 4 镁合金牺牲阳极 GB/T 21246 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 GB/T 21448 埋地钢质管道阴极保护技术规范 GB/T 50698 埋地钢质管道交流干扰防护技术标准 GB 50991 埋地钢质管道直流干扰防护技术标准 SY/T 0086 阴极保护管道的电绝缘标准 SY/T 0088 钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准 SY/T 0096 强制电流深阳极地床技术规范 SY/T 0516 绝缘接头与绝缘法兰技术规范 SY/T 6964 石油天然气站场阴极保护技术规范 Q/SY 1302 强制电流阴极保护电源设备应用技术
3基本规定
3.1油气田外输管道和油气田内埋地集输干线管道应采用阴极保护；其余站外埋地管道宜采用阴极保护。 3.2石油天然气站场埋地钢质管道宜实施阴极保护，并应根据站场所处区域的土壤腐蚀性、工程特点、经济性、同区域类似工程的运行情况等因素综合确定。 3.3经调查分析，确认腐蚀会影响储罐的安全和经济运行时，应采取阴极保护措施。 3.4阴极保护工程应与主体工程同时勘察、设计、施工和投运
4阴极保护准则
4.1管道及储罐外底板的阴极保护电位（即极化电位，下同）应为－850mV（相对饱和硫酸铜参比电极，以下简称 CSE）或更负，且不能比－1200mV（CSE）更负。测量电位时，应考虑消除IR降的影响，以便对测量结果做出准确的评价。 4.2对高强度钢（最小屈服强度大于550MPa）和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢、双相不锈钢等，
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极限保护电位应根据实际析氢电位来确定。 4.3在厌氧菌或硫酸盐还原菌（以下简称 SRB）及其有害菌土壤环境中，管道阴极保护电位应为 -950mV（相对CSE）或更负。 4.4在土壤电阻率 1002·m～10002·m 环境中的钢质构筑物，最小阴极保护电位宜负于－750mV (相对CSE)；在土壤电阻率大于 10002·m 的环境中，最小阴极保护电位宜负于－650mV（相对 CSE)。 4.5当4.1至 4.4 的准则难以达到时，可采用阴极极化电位或去极化电位差大于100 mV的判据。
注：在高温条件下、SRB的土壤中、存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100mV极化准则。
5阴极保护方式及选用原则
5.1阴极保护可采用牺牲阳极法、强制电流法或两种方法的结合，设计时应视工程规模、土壤环境、 防腐层质量等因素，经济合理地选用。 5.2站外管道宜按以下要求进行阴极保护方式的选择：
a）对于距离短、管径小、寿命要求短的站外管道，可采用牺牲阳极保护。 b）对于距离长、管径较大、寿命要求长、重要性高的站外管道，宜采用强制电流保护。
5.3站内管道宜按以下要求进行阴极保护方式的选择：
a）站内管道阴极保护系统应优先采用强制电流保护方式。 b）对于站内埋地管道较少且地质条件适宜的站场，也可采用牺牲阳极保护方式。
5.4对于储罐罐底外壁的阴极保护，应考虑储罐的型式及尺寸、所处环境的土壤腐蚀性、储罐的数量及分布位置、储罐寿命、所需阴极保护电流等，并按以下要求进行阴极保护方式的选择：
a）钢质储罐罐底外壁宜采用强制电流保护，也可采用牺牲阳极保护。 b）储罐直径大于或等于 18m或土壤电阻率大于或等于 100Q·m 时，储罐宜采用强制电流阴
极保护。
6站外管道阴极保护设计
6.1设计资料及现场勘察 6.1.1站外管道阴极保护设计所需收集的资料宜包括管道沿线地区地貌，地区等级划分，土壤腐蚀性，沿线大、中型穿越情况，沿线交直流干扰情况，站场和阀室的位置及电源情况。 6.1.2现场勘察宜包含测试管道沿线土壤电阻率、辅助阳极地床所处位置的土壤电阻率、交直流干扰源所处位置的土壤电阻率和地电位梯度等。具体测试方法应符合GB/T 21246的规定。 6.2阴极保护计算 6.2.1 强制电流保护所需的计算宜包含如下内容：
a） 保护对象所需阴极保护电流量。 b）1 保护长度。 c) 辅助阳极的接地电阻。 d) 辅助阳极数量及寿命。 e） 阴极保护电源设备功率。
6.2.2牛 牺牲阳极保护计算宜包含如下内容：
a） 保护对象所需阴极保护电流量。 b） 牺牲阳极的接地电阻。
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c）‘ 牺牲阳极数量。 d）牺牲阳极寿命。
6.2.3阴极保护计算公式及方法应符合 GB/T 21448 的规定。 6.3阴极保护系统布置 6.3.1站外管道强制电流阴极保护系统应包含阴极保护电源、通电点、辅助阳极地床、电隔离设施、 测试设施等。 6.3.2当采用强制电流保护方式时，应根据阴极保护计算结果，管道系统分布图，相关站场和阀室的电源情况，沿线交、直流干扰源分布情况等因素综合考虑站外管道阴极保护站的布置。站外管道阴极保护站宜设置在工艺站场或监视阀室内。 6.3.3当采用牺牲阳极保护方式时，牺牲阳极的设置位置和数量应根据阴极保护计算结果、管道沿线土壤电阻率、地形地貌的分布等因素综合考虑 6.4强制电流保护系统 6.4.1阴极保护电源设备 6.4.1.1站外管道阴极保护系统所用阴极保护电源设备宜采用恒电位仪，当所需保护的管道数量较多时，宜采用可进行独立调试和测量的多路独立输出型阴极保护电源设备。 6.4.1.2阴极保护电源设备的性能应符合 Q/SY 1302 的规定。 6.4.2辅助阳极 6.4.2.1站外阴极保护系统所用的辅助阳极地床宜采用浅理埋阳极或深并阳极方式；具体方式应根据工程情况和 GB/T 21448 的规定选择。 6.4.2.2浅埋阳极宜采用高硅铸铁阳极，阳极性能应符合 GB/T 21448 的规定。安装方式可根据工程情况选择水平式敷设或立式敷设。阳极应置于冻土层以下，埋深不宜小于1m，应采用炭质回填料。 6.4.2.3深井阳极材料可选用混合金属氧化物、含铬高硅铸铁、钢铁或石墨，其性能应符合 GB/T 21448 和 SY/T 0096 的规定。 6.4.3临时性阴极保护 6.4.3.1当阴极保护系统在管道埋地六个月内不能投入运行时，应采取临时性阴极保护措施；在强腐蚀性土壤环境中，管道在埋入地下时就应施加临时性阴极保护措施，直至正常阴极保护投产。 6.4.3.2临时性阴极保护宜采用带状高纯锌牺牲阳极或带状镁合金牺牲阳极；设置位置和数量应根据阴极保护计算结果、管道沿线土壤电阻率、地形地貌的分布等因素综合考虑。 6.5牺牲阳极保护系统 6.5.1牺牲阳极保护可采用高纯锌牺牲阳极或镁合金牺牲阳极，宜采用带状牺牲阳极。牺牲阳极类型的选择和性能应符合 GB/T 21448 的规定。 6.5.2牺牲阳极宜通过测试桩与管道连接。 6.6　电隔离 6.6.1阴极保护系统均应采取有效的电隔离措施。阴极保护系统的电隔离应符合 SY/T 0086 的规定。
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6.6.2站外管道上的电隔离措施宜采用在管道上设置绝缘接头（或法兰）或绝缘短管的方式，绝缘接头（或法兰）的性能应符合 SY/T0516 的规定。 6.6.3站外管道阴极保护系统和站内管道阴极保护系统之间应采取电隔离措施。 6.6.4阀室内纳人保护范围的管道、阀门应与气液联动阀电子执行机构、温度与压力变送器、放空管、金属支撑等采取电隔离措施。 6.6.5对站外管道受交直流干扰影响严重的地段，可采用将管道分段隔离和分段保护的方式，在站外管道上设置绝缘接头（或法兰）进行隔离。 6.6.6电隔离装置应采取防强电冲击保护措施
6.7　测试设施 6.7.1测试装置应与阴极保护系统同步安装和投运。 6.7.2宜在站外管道上和站场绝缘接头（绝缘法兰）安装位置设置测试桩。 6.7.3测试桩应沿站外管道线路走向进行设置，相邻测试桩间隔宜为 1km。测试桩的设置原则应符合 GB/T 2148 的规定。 6.8　交直流干扰防护 6.8.1交流干扰 6.8.1.1站外管道与高压或超高压交流输电线路、交流电气化铁路之间宜保持足够的间距。站外埋地管道与架空送电线路及其交流接地体之间的最小间距应符合GB/T 50698的规定。 6.8.1.2应对沿线的交流干扰源进行调查和测试，确认站外管道是否受交流干扰影响和危害；调查和测试工作的内容及交流干扰程度的判断指标应符合GB/T 50698 的规定。当确认受到干扰影响和危害时，应根据GB/T 50698的规定采取减轻交流干扰的措施。 6.8.1.3对故障和雷电瞬间干扰的防护措施可采用故障屏蔽、集中接地、设置固态去耦合器或等电位连接器等接地装置的方式；对持续干扰可采用直接接地和固态去耦合器接地方式 6.8.1.4交流干扰防护系统的施工、调整及效果评价和运行管理应符合GB/T 50698 的规定。 6.8.2直流干扰 6.8.2.1应对站外管道沿线的直流干扰源进行调查和测试，确认管道是否受直流干扰影响和危害；调查和测试工作的内容以及直流干扰程度的判断指标应符合GB 50991 的规定。当确认受干扰影响和危害时，应根据GB 50991的规定采取减轻直流干扰的措施。 6.8.2.2直流干扰的防护措施可采用排流保护、阴极保护、防腐层修复、等电位连接、绝缘隔离和屏蔽等方式。 6.8.2.3在同一条或同一系统的管道中，根据实际情况可采用直接接地、极性排流和强制排流中的一种或多种排流保护方式。 6.8.2.4直流干扰防护系统的施工、调整及效果评价和运行管理应符合GB 50991的规定。
7站内管道阴极保护设计
7.1设计资料及现场勘察 7.1.1站内管道阴极保护设计所需收集资料宜包含站场平面布置图及防爆区域划分图、理埋地管道和金属设备的分布情况、保护区内接地系统的情况（含接地材料类型、分布数量与位置）、站场所在地的地形地貌、冻土层深度、地下水位等。 4 Q/SY 06018.3—2016
7.1.2现场勘察应对站场位置的土壤电阻率进行现场测试，具体测试方法应符合GB/T 21246 的规定
7.2阴极保护计算 7.2.1站内管道阴极保护设计应计算整个系统所需的阴极保护电流总量，应考虑接地系统泄漏电流的影响。 7.2.2站内管道阴极保护电流需求量可通过馈电试验确定。 7.3阴极保护系统 7.3.1站内管道阴极保护系统宜采用强制电流阴极保护。 7.3.2站内管道阴极保护系统应包含阴极保护电源、通电点、辅助阳极地床、测试设施等。 7.3.3站内管道阴极保护系统的设计应结合总图布局、接地体布置、被保护体位置等因素，合理设置通电点、阳极地床和测试设施，保证站内被保护区域的保护效果。 7.4阴极保护电源设备 7.4.1站内管道阴极保护系统所用阴极保护电源设备宜采用可进行独立调试和测量的多路独立输出型阴极保护电源设备。 7.4.2　阴极保护电源设备的性能应符合 Q/SY 1302的规定。 7.5　辅助阳极地床 7.5.1站内管道阴极保护系统所用的辅助阳极地床宜采用深井阳极、浅埋分布式阳极和线性阳极等，其设计寿命应与被保护体的寿命匹配。 7.5.2对于规模较大、埋地管道数量多的站场宜采用电流分布均匀、与站外管道阴极保护系统干扰影响小的线性阳极；对于规模较小、埋地管道数量较少的站场可采用深井阳极；必要时，以上两种方式均可采用浅埋分布式阳极予以补充。 7.5.3线性阳极的性能应符合 SY/T 6964 的相关规定，浅埋辅助阳极的性能应符合 GB/T 21448 的规定，深井阳极的性能应符合 SY/T 0096 的规定。 7.6　电隔离 7.6.1 阴极保护系统均应采取有效的电隔离措施。阴极保护系统的电隔离应符合 SY/T 0086 的规定。 7.6.2站外管道阴极保护系统和站内管道阴极保护系统之间应采取电隔离。 7.6.3站内管道阴极保护系统宜在站外管道进、出站场位置设置绝缘接头（或法兰）；绝缘接头（或法兰）的性能应符合 SY/T 0516 的规定。 7.6.4电隔离装置应采取防强电冲击保护措施。 7.7测试设施 7.7.1应对站内受保护的埋地管道进行测试。 7.7.2测试点的数量及位置应能反映受保护区域内管道的保护状况。 7.7.3非防爆型测试箱或测试桩应设置在站场防爆区域外。
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