外加电流保护论文.docxVIP

摘要：埋地管道作为油气的传输载体，地面工程的重要设施之一。是连接上游资源和下游用户的纽带，由于管道长期埋在地下，随着时间的推移，外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，管道会发生腐蚀、穿孔、泄漏，给国家带来严重的损失。外加电流阴极保护作为控制管道腐蚀的一种电化学方法，把被保护金属设备接在直流电源的负极上,使它被外加电流极化成阴极而受到保护，是延长管道使用寿命和增加管道安全的保证。本文主要介绍了外加电流的设计参数选择、工艺计算与校验、辅助阳极的选择、安装与施工，通过设计合理的工艺过程和方法来达到对长距离埋地管道的防腐能力。关键词 外加电流 阴极保护 埋地管道 施工技术 阳极 1.引言外加电流保护法是一种非常重要的阴极保护技术，它在实际工程中有着广泛的应用。通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境来进行保护。外加电流阴极保护主要应用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。2.设计任务要求某埋地16Mn钢质管道，长度为90公里，直径为530毫米，环氧粉末防腐涂层，处于土壤电阻率80欧姆?米环境中，设计阴极保护系统，该阴极保护系统的设计寿命为30年。3.设计参数选择3.1外加电流法阴极保护的电源的设备整流器是一种将交流电转变为直流电的装置。它结构简单、易于安装、操作简便、适应性强。适用于35℃以下的温度，这时功率不受温度及温度变化影响。3.2辅助阳极材料高硅铸铁是指14%～18% Si的铁合金，单项组织。具有向好而耐蚀性，这是由于在其表面上形成了含有SiO2的保护膜。高硅铸铁阳极在土壤中，可以单独使用，或在阳极周围充填炭质填充料。高硅铸铁为低溶性阳极材料，适用范围大，但它仍有一定的消耗率。高硅铸铁的主应用于土壤、淡水、海水。它的平均承载电流为10～50A/m2，其中消耗率一般在0.25kg/A·a以下。3.3阳极床与填充料外加电流法阴极保护系统的保护电流经由阳极床进入土壤，从土壤流入管道，通过使管道阴极极化而受到保护。阳极地床的辅助阳极通过运行工作后，表面会产生腐蚀。施工时应该周围填充料，以阻止阳极表面形成腐蚀产生膜。阳极地床的铺设可以有效保证辅助阳极的电流输出。阳极地床填充料由焦炭颗粒组成，里面含有土壤溶液和水。焦炭渣结构有很多的孔，导电性能很好。阳极床的填充料有石油焦、冶金焦、石墨颗粒和碾碎的人造石墨渣等，要求都得打到85%以上。3.3.1深井阳极床深井阳极安装在表层土壤电阻率比较高且随着深度加深土壤电阻率减小的地方。深井阳极是深度在15米以下的竖直阳极?，主要用作地表空间狭少或者地表土壤电阻率高的场合下的阴极保护系统阳极?。深井阳极可由单支或多支阳极串联构成，也可由多支阳极并联构成，目前大多选用并联式。深井阳极需要钻机钻到一定的埋深，钻孔的关闭和阳极之间的空间应填满焦炭填料。3.4 保护参数选择3.4.1保护电流密度在外加电流法阴极保护设计中必须科学合理的选择保护参数。作为设计参数选择保护电流密度时，应根据相关的标准规范和文献资料选取，往往还要参考有关的经验和以前成功的实例。在土壤中所需保护电流密度Js = 0.01mA/m2 3.4.2保护电位分布的均匀性在实施阴极保护的结构物上，各部位保护电位的分布一般是不均匀的。只要最低保护电位和最高保护电位都在有效保护范围中，在阴极保护技术上就是不可接受的。一般情况下，在辅助阳极附近的结构物表面通电点处，保护电位最负；而远离辅助阳极的各处，保护电位相对于不太负。对大型结构物使用外加电流法阴极保护时，可考虑增加外部电源的办法，以改善电位分布均匀。3.4.3保护电位和保护电位范围在同一个腐蚀体系中，保护电位和保护电流密度是相互依存的。对于埋地管道可按下列常规参数选取。① 管道自腐蚀电位：-0.55V（CSE）② 最小保护电位：-0.85V（CSE）③ 最大保护电位：-1.25（CSE） ④ 防腐层面电阻率 环氧粉末 50000Ω·m2⑤ 钢管电阻率 16Mn钢 0.224Ω·mm2 /m⑥ 保护电流密度应根据防腐层面电阻率选取： 10000～50000Ω·m2取50～10μA/m24 .工艺计算与校验4.1外加电流法阴极保护的保护长度外加电流法阴极保护的保护长度计算：2L =R = 式中 L—保护站单侧保护长度，m； ΔU—管道上允许的最大保护电位与最小保护电位之差，V； D—管道外径，m；Js—保护电流密度，A/m2R—单位长度管道纵向电阻，Ω/m；ρs—钢管电阻率，Ω·mm2D′—管道外径和内径的平均值，且D′ = D﹣δ，mm； δ—管道壁厚，mm。根据上表保护电流密度和保护距离可得管壁厚度δ=6mm，由已知数据 ρs =0.224ΩD=530mm D′= D－δ=524mm 数据代入得：R=2.27×10-5Ω/m由算出的