ICS47.020.01 A29 中华人民共和国国家标准 GB/T16166—2013 代替GB/T16166—1996 滨 滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极 阴极保护 Sacrificialanodecathodicprotectionforseawatercoolingsystemin coastalpowerstation 2013-11-27发布 2014-05-01实施 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发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T16166—1996《滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极阴极保护》,与GB/T16166— 1996相比主要技术变化如下: ———增加了不锈钢结构物的保护方法(见4.1.6);增加了铁阳极的规格尺寸(见表1);增加了不锈 钢、铜及铜合金相对于不同参比电极的电位范围(见表3); ———修改了阳极的驱动电压(见4.3,1996年版的4.3);修改了保护电位(见第3章,1996年版的第 3章);修改了试片称重的称量精度(见7.2,1996年版的7.2);修改了牺牲阳极更换的条件(见 7.4,1996年版的7.4);修改了阳极安装的技术要求(见6.3,1996年版的6.3); ———删除了冷却器的保护电流密度(见表2,1996年版的表2); ———修改了滨海电厂埋地管网阴极保护,作为规范性附录(见附录A,1996年版的附录A)。 本标准由中国船舶重工集团公司提出。 本标准由全国海洋船标准化技术委员会船用材料应用工艺分技术委员会(SAC/TC12/SC4) 归口。 本标准起草单位:中国船舶重工集团公司第七二五研究所、青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司、 中国核电工程有限公司、华东电力设计院、华北电力设计院、沈阳电力机械总厂。 本标准主要起草人:王廷勇、尹萍、汪相辰、常娥、陈凯、许立坤、李贵年、王明韧、李海珠、符滨、曾小超、 任军兵。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T16166—1996。 ⅠGB/T16166—2013 滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极 阴极保护 1 范围 本标准规定了滨海电厂海水冷却水系统在海水和土壤环境中牺牲阳极阴极保护的设计准则、安装、 验收、保护效果检测及更换等。 本标准适用于滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极阴极保护。对滨海其他化工厂、河口电厂和高电 导率地下水地区的内陆电厂冷却水系统牺牲阳极阴极保护亦可参照使用。 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/T4948 铝-锌-铟系合金牺牲阳极 GB/T4950 锌-铝-镉合金牺牲阳极 GB/T17731 镁合金牺牲阳极 DL/T5394 电力工程地下金属构筑物防腐技术导则 SY/T0029 埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法 3 保护电位准则 3.1 碳钢、不锈钢、铸铁、铜合金等组成的设备、部件和管道,保护电位范围应达到-0.85V~-1.10V (相对于铜/饱和硫酸铜参比电极,下同)。 3.2 钛与钢、铸铁、铜合金等组成的设备,钛表面保护电位不应负于-0.80V。 3.3 不锈钢制成的设备、部件和管道,保护电位范围应达到-0.35V~-1.10V。 3.4 铜及铜合金制成的设备、部件和管道,保护电位范围应达到-0.50V~-0.65V。 4 牺牲阳极阴极保护设计 4.1 牺牲阳极材料的选择 4.1.1 阳极应选用符合GB/T4948、GB/T4950、GB/T17731等有关规定的材料,或电化学性能优于 上述标准规定并通过鉴定的材料。 4.1.2 电阻率为小于100Ω·cm的海水和淡海水介质中,应采用铝合金牺牲阳极。 4.1.3 电阻率为100Ω·cm~200Ω·cm的淡海水介质中,应采用锌合金牺牲阳极或适宜的铝合金牺 牲阳极。 4.1.4 电阻率大于200Ω·cm的冷却水中,应采用镁合金牺牲阳极或适宜的铝合金牺牲阳极。 4.1.5 海水冷凝设备的保护应选用适合高温介质中使用的铝合金牺牲阳极。 4.1.6 在海水中单独使用的不锈钢、钛合金、铜合金及其混合结构物,宜采用铁阳极。 1GB/T16166—2013 4.2 牺牲阳极规格的确定 阳极的规格应根据设备、部件、管道的结构、检修间隔的时间、需要保护的年限来确定。推荐的铁阳 极、铝合金牺牲阳极规格见表1。 表1 不同设备的阳极选型和布置原则 设备名称 阳极种类常用阳极规格/ mm×mm×mm阳极布置原则阳极使用寿命a/ a 取水头及引 水钢管铝合金阳极 (200+280)×150×800 铝合金阳极(200+280)×150×1200 栅条支撑梁后架及钢管 内壁15~20 25~30 粗格栅铝合金阳极 (115+135)×130×500 铁阳极 85×(80+100)×500 低潮位以下的导轨两侧 和栅条上均匀分布6~8 4~5 细格栅铝合金阳极 (115+135)×130×500 铁阳极 85×(80+100)×500 导轨和栅条的背面6~8 4~5 旋转滤网铝合金阳极 80×100×1000 铁阳极 85×(80+100)×500 平均低潮位以下的导轨 和框架 二次滤网 铝合金阳极 (115+135)×130×500 沿钢管内壁圆周方向均布 凝汽器铝合金阳极 500×120×40 铁阳极 85×(80+100)×500 水室均匀分布,钛合金管 的凝汽器底、侧、顶板上的阳 极安装在距管板大于 600mm处,铜合金管的凝 汽器底、侧、顶板上的阳极安 装在距管板小于400mm处 收球网 铝合金阳极 (115+135)×130×500 要装在不影响栅网启、闭 的筒体上,维修时更换阳极 也可装在紧接设备两端母 管上6~8 4~5 管道铝合金阳极(115+135)×130×1000 (115+135)×130×500 铝合金阳极(200+280)×150×800 (200+280)×150×1200 管道内壁均匀布置,阀门 处加装一块,入孔处加装 一块10~12 15~20 a是介质电阻率为25Ω·cm~35Ω·cm范围内的阳极使用寿命。 4.3 牺牲阳极发生电流量计算 阳极发生电流量按公式(1)计算: If=ΔE/R …………………………(1) 式中: If———每支阳极发生的电流的数值,单位为安培(A); ΔE———阳极驱动电位的数值,单位为伏特(V);锌合金阳极取ΔE=0.20V,铝合金阳极取ΔE= 0.25V,镁合金阳极取ΔE=0.65V,铁阳极取ΔE=0.25V; 2GB/T16166—2013 R———阳极接水电阻的数值,单位为欧姆(Ω)。阳极接水电阻根据阳极安装方式,平贴阳极按公 式(2)计算,支架阳极按公式(3)计算: R=ρ L+B+2H…………………………(2) R=ρ 2πLln4L r-æ èçö ø÷1 …………………………(3) 式中: ρ———海水介质电阻率的数值,单位为欧姆厘米(Ω·cm); L———阳极长度的数值,单位为厘米(cm); B———阳极宽度的数值,单位为厘米(cm); H———阳极高度的数值,单位为厘米(cm); r———阳极截面当量半径的数值,单位为厘米(cm);按公式(4)计算: r=C/2π …………………………(4) 式中: C———阳极截面周长的数值,单位为厘米(cm)。 4.4 牺牲阳极使用寿命核算 牺牲阳极的使用寿命应符合表1的要求。阳极使用寿命应能达到设备检修间隔时间的整数倍,可 按公式(5)计算: Y=Q·G 8760Im×1 K…………………………(5) 式中: Y ———阳极设计寿命的数值,单位为年(a); Q———阳极实际电容量的数值,单位为安培小时每千克(A·h/kg);锌合金阳极取Q=780A· h/kg,铝合金阳极取Q≥2400A·h/kg,镁合金阳极取Q=1100A·h/kg,铁阳极取Q ≥900A·h/kg; G———每支阳极净重的数值,单位为千克(kg); Im———每支阳极平均发生电流的数值,单位为安培(A);按公式(6)计算: Im=(0.6~0.8)If …………………………(6) 1/K———阳极利用系数,取值0.85。 4.5 保护面积计算 4.5.1 根据几何尺寸分别计算不同材质、不同表面状态的被保护设备、部件、管道的浸水面积。 4.5.2 凝汽器等管束式冷却设备的管束保护内表面积按公式(7)计算。 S=12nπD2…………………………(7) 式中: S———管束保护内表面积的数值,单位为平方米(m2); n———每个水室中管束的根数; D———冷凝管的内径数值,单位为米(m)。 4.6 保护电流密度的选取 保护电流密度按表2选取。 3GB/T16166—2013 表2 不同设备、部件、管道的保护电流密度 单位为毫安每平方米 设备名称材质表面状态 钢、铸铁 涂漆 裸露铜合金 钛合金不锈钢 涂漆 裸露钢筋混凝土 内钢筋 取水头部及引水钢管 粗格栅及细格栅 旋转滤网 二次滤网40~50 20~3080~100 —— — — —— — — —— — 70~80 —— 150~200— 2~5 — 凝汽器 收球网10~30— 150~20050~60 — — — — — — — 150~200 — 管道 25~35 — — — — — — 4.7 保护电流的计算 被保护设备、部件、管道所需要的保护电流按公式(8)计算: I=∑in·Sn 1000………………………