外加电流阴极保护的设计一般是根据新结构或现有结构的实际情况进行的。在参数的选择、设计和计算中,只要参数与管道本身一致,设计往往是成功的。随着时间的延长,结构上的防腐涂层逐渐老化,损伤增加,使得所需的阴极保护电流增大,有效保护范围缩小。因此,在设计时应充分考虑阴极保护所需电流密度的变化,通常的方法是为结构的保护范围留有一定的余量。
在外加电流阴极保护设计中,辅助阳极的设计寿命应与保护结构相匹配。对于不同的结构,应考虑辅助阳极的可更换性。对于埋地管道的外加电流阴极保护,辅助阳极的使用寿命一般不小于20年。
辅助阳极的使用寿命是保证外加电流阴极保护系统有效运行的关键。辅助阳极的故障将中断阴极保护系统。对于可更换的辅助阳极系统,如船舶或其他工业设备中的辅助阳极系统,从经济角度来看,没有必要选择昂贵、寿命长的阳极。对于不能更换或难以更换的辅助阳极系统,如埋地管道的辅助阳极系统,应保证其设计寿命。
在外加电流阴极保护的设计中,应注意保护系统与外部金属结构之间的干扰,以及外部信号可能对保护系统的干扰。在受保护的金属结构周围还有一些其他的金属结构,如埋地管道周围的情况。这就要求在外加电流阴极保护的设计中要充分考虑这一点。
另一方面,埋地管道周围的其他金属结构存在于阴极保护电场中,必然会改变电场电力线的分布,对埋地管道的阴极保护产生屏蔽作用。在严重的情况下,在保护结构上形成阴极保护死角。这将导致阴极保护不足甚至失效。同时,也增加了阴极保护的成本。
直流输配电系统、直流电气化铁路、相邻外部结构的阴极保护系统或其他直流电源影响范围内的埋地金属结构容易受到杂散电流干扰而腐蚀损坏。导致被保护对象快速电解腐蚀,对阴极保护系统造成严重干扰破坏。埋地金属结构位于交流电气化铁路和高压交流电力系统接地体附近时,通过阻抗耦合、感抗耦合或容抗耦合受到交流干扰,产生腐蚀破坏。
在外加电流阴极保护电源的设计中, 大输出电压与 大输出电流的比值应大于阴极保护电路的总电阻。
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