外加電流陰極保護的設計一般是根據新建或已建成結構的實際情況進行的。在參數的選擇、設計和計算中,只要與管道本身的參數一致,其設計往往是成功的。隨著時間的延長,結構上的防腐涂層逐漸老化,損傷*,所需的陰極保護電流*,有效保護范圍減小。因此,在設計時應充分考慮陰極保護所需電流密度的變化。一般的方法是對結構的保護范圍留一定的余量。
外加電流法陰極保護設計中,輔助陽極的設計壽命應與被保護結構物相匹配。對各種不同結構物均應考慮輔助陽極的可更換性。對于埋地管道的外加電流法陰極保護,其輔助陽極的壽命一般不小于20年。
輔助陽極的壽命是保障外加電流法陰極保護系統(tǒng)有效工作的關鍵。輔助陽極失效,將使陰極保護系統(tǒng)中斷工作。對于可更換的輔助陽極系統(tǒng),如船舶或其他工業(yè)設備裝置中輔助陽極系統(tǒng),從經濟上考慮不必選擇昂貴的、壽命很長的陽極。而對于不可更換或很難更換的輔助陽極系統(tǒng),如埋地管道輔助陽極系統(tǒng),則應保證其設計壽命。
外加電流法陰極保護設計時,應充分注意保護系統(tǒng)與外部金屬結構物之間的干擾問題,以及外部信號可能對保護系統(tǒng)產生干擾的問題。在被保護金屬結構物周圍往往還存在著一些其他的金屬結構物,如埋地管道周圍的情況。這就要求在外加電流法陰極保護設計時應充分考慮這一點。
另一方面,埋地管道周圍密集其他金屬結構物存在于陰極保護電場中,將不可避免的改變電場電力線的分布,產生對埋地管道陰極保護的屏蔽作用。在嚴重情況下,可在被保護結構物上形成陰極保護的死角。由此產生保護不足甚至導致陰極保護失效。同時也導致陰極保護運行成本增加。
處于直流電力輸配系統(tǒng)、直流電氣化鐵路、鄰近外部結構物陰極保護系統(tǒng)或其他直流源影響范圍內的埋地金屬結構物,易遭受雜散電流干擾影響而產生腐蝕破壞,從而導致被保護物迅速的電解腐蝕,使其陰極保護系統(tǒng)遭受嚴重的干擾破壞。當埋地金屬結構物位于交流電氣化鐵路、高壓交流電力系統(tǒng)接地體附近時,通過阻抗耦合、感抗偶合或容抗偶合,將會遭受交流干擾而產生腐蝕破壞。
外加電流法陰極保護電源設計時,應使電源的*大輸出電壓與*大輸出電流之比大于陰極保護回路的總電阻。