一、阳极接地电阻
Ra=pln(L/r)/2πL
Ra=阳极接地电阻(ohms)
p=土壤电阻率(ohm-m)
L=阳极长度(m)
r=阳极半径(m)
需要指出的是,由于填料电阻率很低,阳极的长度和半径是根据填料袋尺寸来确定。
二、阳极驱动电位
假设被保护结构的极化电位为-1.0V,则驱动电压△V=V+1.0。
V=阳极电位:高电位镁阳极-1.75V,低电位镁阳极-1.55V,锌阳极电位-1.10V。
三、阳极发电量计算
阳极实际发电量I=△V/Ra
四、应用举例:
某埋地管道,长度为13公里,直径159毫米,环氧粉末防腐层,处于土壤电阻率 30欧姆.米环境中,牺牲阳极设计寿命15年。计算阳极的用量。由于土壤电阻率较高,设计采用高电位镁阳极阴极保护系统
1、被保护面积:A=π×D×L
D=管道直径,159mm
L=管道长度,13x103m
A=3.14×0.159×13000=6490m2
2、所需阴极保护电流:I=A×Cdx (1-E)
I=阴极保护电流
Cd=保护电流密度,取10mA/m2
E=涂层效率,98%
I=6490×10×2%=1298mA
3、根据设计寿命以及阳极电容量计算阳极用量W=8760It/ZUQ
I=阳极电流输出(Amps)
t=设计寿命(years)
U=电流效率(0.5)
Z=理论电容量(2200Ah/kg)
Q=阳极使用率(85%)
W=阳极重量(Kg)
W=8760×1.298×15/ (2200×0.5×0.85) =183Kg
选用7.7公斤镁阳极,需要24支。
4、根据阳极实际发电量计算阳极用量Ra=pln(L/r)/2πL
Ra=阳极接地电阻(ohms)
p=土壤电阻率(ohm-m)
L=阳极长度(m)
r=阳极半径(m)
7.7Kg阳极换色后尺寸为：长=762mm，直=152mm。
Ra=30×ln(2×0.762/0.152) (2×3.14×0.762) =16.9Ω
假设管道的自然电位为-0.55V，极化电位-1.0V，保护电流1298mA，则管道接地电阻为=0.35Ω，加上导线电阻，则电解电阻共计17.5Ω。
假设管道的极化电位为-1.0V，镁阳极的驱动电位为-1.75V，则镁阳极的驱动电压为0.75V。
单支阳极的输出电流为：0.75/17.5=43mA，输计1298mA电流需要阳极1298/43=30.1支，取30支。
由于根据接地电阻计算的阳极用量大于根据电流计算的阳极用量，所以，取30支阳极。
将30支阳极管道每隔433米埋设一支，然后与管道连接。
5、 牺牲阳极系统实际寿命验算：
t=WZUQ/8760I=30×7.7×2200×0.5×0.85÷（8760×1.298）=19
t=19years
