三相分离器内壁阴极保护技术研究与应用
阴极保护_精品文档
阴极保护引言：阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法，主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。
通过采取适当的措施，将金属材料的电位移到更负的方向，从而减少金属材料的腐蚀速度。
本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。
一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。
金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中，受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。
通过施加外加电源，将金属材料的电位移向更负的方向，实施阴极保护，可以有效地减缓金属的腐蚀过程。
具体而言，阴极保护主要包括两种方式：1) 通过阴极电流的施加，在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽，从而降低腐蚀的速率；2) 通过阳极材料的提供，以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。
二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域，并且有着重要的经济和社会效益。
以下是几个常见的应用领域：1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。
通过在管道表面施加电流，降低金属管道的腐蚀速率，延长其使用寿命。
这种方法具有效果明显、使用方便等优点，已被广泛采用。
2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中，容易受到海洋环境的腐蚀。
阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度，延长船舶的使用寿命。
通过在船体附近安装阴极保护系统，将船体电位负化，以减少腐蚀。
3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施，经常接触到腐蚀性介质。
阴极保护可以在油罐内外表面施加电流，降低其腐蚀速率，保护油罐的安全运营。
三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法，具体选择方法应根据不同情况和需求作出。
以下是几种常见的阴极保护方法：1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一，通过外接直流电源，在金属结构和电源之间建立电路，施加足够的电流来实现保护。
通过控制电流大小和施加时间，可以有效地减缓金属的腐蚀速度。
阴极保护原理讲义PPT课件
在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位， 待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然 电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极 化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定， 以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得 低于－1.10VCSE。
阴极保护原理讲义
第一章 绪 论 第二章 阴极保护基本原理 第三章 阴极保护主要参数 第四章 阴极保护准则 第五章 牺牲阳极保护阳极材料 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 第七章 辅助阳极的选择 第八章 恒电位仪操作规定 第九章 阴极保护参数的测量 第十章 阴极保护的运行管理 第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题 第十二章 阴极保护站常见故障处理
二、参比电极
为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的 参比电极。
饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性 和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）
被保护结构 钢铁（土壤或水中）
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜 参比电 极
氯化银 参比电极
高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸 水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化， 形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材 料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。 除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋 在低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲 刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大， 搬运和安装时易损坏。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
采油厂油气水分离器内壁阴极保护技术
（ 中原油 田分 公司采油工程 技术研究 院 ， 河南濮 阳 ４ ７ ０ ） ５ ０ １ 摘 要： 阐述 了在三相分 离器 内， 用外加 电流阴极保护 技术进 行 防腐蚀保 护 的方法 。对油 田污水 介质 中阴 应
极保护参数 和阴极保护 现场实施 中的有关 问题进 行 丁分 析讨论 关键 词 ： 田 ； 油 三相 分离器 ；内壁 ；防蚀 ；外加 电流阴极保护
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ： ｈｓｐ ｐ ｒｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｉ ｒｓ ｅ ｕ ｒｎ ａ ｈ ｄｃｐｒｔｃ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓｄ ｉ ｈ ｅ ｈ ｓ ｅ — ｓｒ ｃ Ｆ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓａ ｍｐ ｅ ｓ ｄｃ ｒｅ ｔ ｔｏ ｉ ｏ ｅｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙｕ ｅ ｎ ｔ ｒｅｐ ａ ｅｓ ｐ ｎ ｃ
ＺＨＥＮ ｕ ｌｎｇ Ｘｉ － ｉ
（ ｉ Ｐｒ ｄ ｃ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｏ ｌ ｏ ｕ ｔ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｓ ｉ ｔ ，Ｚｈ ｎ ｙ ａ ｔｏ ｈ ｃ ｌＣ ． ｄ ｏ ｔ ｏ ｇ ｕ ｎ Ｐｅ ｒ ｃ ｍｉａ ｏ ，Ｉｔ ．，Ｐｕ ａ ｇ ４ ７ ０ ，Ｃｈ ｎ ） ｙ ｎ ５ ０ １ ｉａ
术 在 三相 分 离器 内首 次 成 功 应 用 的 实 例 ， 决 了包 解 括安 全 防爆 的一 系 列技 术 问题 。
３ 阴极保 护参数的确定
最 佳 保护 电位 和保 护 电流是 阴极 保护 系 统 的关
键参数 ， 因油 田产 出水 中的电化学 保护参数可借鉴 资料很少 ， 所以只能 由实验研究确定。 ３ １ 测 定 阴极极 化 曲线 ． 为测定三相分离器 阴极保护参数 ， 采用现场三
ｔｃｉ ｅ ｔｏｎ
三相分离器操作规程
中原油田三相分离器操作规程1 范围本标准规定了三相分离器的运行操作及管理方法。
本标准适用于原油生产过程中油、气、水低压三相分离器的操作和管理。
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，仅所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。
SY/T 6552—2011 石油工业在用压力容器检验TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程3 投产前期准备3.1 投产前检查3.1.1 检查三相分离器内部安装构件、防腐层应齐全完好、不锈钢波纹填料（即聚结板）应完好无堵塞、外加电流阴极保护系统应完好，内部构件之间应连接紧固无松动。
3.1.2 检查与三相分离器连接的各条工艺管线应安装正确，阀门应灵活好用并处于关闭状态，各法兰连接、密封部位应紧固无松动。
3.1.3 检查三相分离器人孔法兰应处于密闭状态。
3.1.4 检查三相分离器油、水室浮子液面调节器应无卡堵，油仓、水仓出口应通畅，连杆调节机构应灵活好用。
3.1.5 检查三相分离器集水管应通畅，集水管高度应适合。
3.1.6 检查三相分离器压力表、温度计、安全阀等安全附件应齐全完好，仪表量程、型号应适应工艺需要，在有效期内检定合格。
3.1.7 检查三相分离器油、污水和天然气流量计应处于有效期内，电子显示表头应电源充足，待用状态完好。
3.1.8 投产前应进行检测，检测内容按照SY/T 6552—2011执行，此外还须进行密封性试压检测，具体内容按照TSG R0004—2009执行。
3.1.9 填写检查记录，评估检查验收意见3.1.10 检查合格后，在三相分离器操作阀组上挂“备用”操作牌。
3.2 试压3.2.1 试压前拆除三相分离器安全阀，试压期间关闭截断阀。
3.2.2 向三相分离器内部注入清水，并从三相分离器顶部排放余气，上升到规定压力后，停运升压工艺关闭阀门。
3.2.3 观察三相分离器压力变化情况，稳压30 min后压力不下降为合格。
阴极保护技术在三相分离器内壁保护的应用探讨
一
０２
电流密度（ ｍ ） ｍＡ／ 极阳极 极化 曲线
艺
妇 ｙ ０
－
０
０ Ｏ２ ０４ ｌ Ｉ２ Ｉ６ ０ ６０ ８ ｌ ４ ＿
电流（ ） ｍＡ
图 ２ 三 种 阳 极 材 料 阳极 极 化 性 能
因此 阳极选用 稀贵金属 阳极 ， 质轻 体积 小 ， 强腐蚀 它 耐
微 需 保持在 ５ ℃ 一６ ℃ ，其 温 度有 利 于腐 蚀 介质 的 运动 ， ０ Ｏ 从 至 稳 定 的 电位 ； 铂 阳 极 也 可 以 很 快 极 化 并 达 到 稳 定 的 电 但 石 而加快 了腐蚀 速率 。水介 质 中 Ｓ 、 ＲＢ ＴＧＢ含量高 ， 细菌腐蚀 位 ， 所 需 的 极 化 电流 较 大 ； 墨 阳极 的极 化 稳 定 性 较 差 。
性介 质的腐蚀 ， 电流密 度 高 ， 耐 能在 ｌ Ａ ｍ２的 电流 密度下 ｋ／ 长期工 作 ， 击穿 电压 可 达 １０ 在海 水 介质 中的消 耗率 耐 ６ Ｖ，
Ｎｏ．１ ２ ３， ０１１
现代商 贸工业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｄ ｓ ｙ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａｅＩ ｕｔ ｎ ｎ ｒ
２１ 年第 １ ０１ ３期
阴极保护技术在三相分离器内壁保护的应用探讨
袁 献 忠 刘 强
（ ． 然气川 气 东送 管道 分公司 ， １天 湖北 武汉 ４ ０ ０ ； ． ３ ０ ０ ２ 北京 中佳荚 菲创世科技 有限公 司， 北京 １ ０ ８ ） ０ ０ ３ 摘 要： 主要 阐述 了在 三相 分 离器内， 如何应 用外加 电流 阴极 保护技 术进 行防腐保 护 。 关键 词 ： 田 ； 相分 离器 ； 油 三 内壁 ； 防腐 ； 加 电 流 阴极 保 护 外
三相分离器外加电流阴极保护技术的改进与应用
（１）偏酸 性 介 质 及 ＨＣＯ 阴极 去极 化 剂 的 存 在有 利 于 碳 钢 但在分离器上应用尚属首 次。在推广应用中 ，我们解决了以下
的 电 化 学 腐 蚀 。 随 着碳 酸 氢 根离 子浓 度 的增 加 ．碳 钢 的 腐 蚀 速 几 个技 术 难题 。
度 随 之缓 慢 增 大 。 其 腐 蚀机 理 ：
触 。经现场 观察 发现 ：其 内壁 的腐蚀 程度随 接触介质 有所 不
同 ，顶 部 气 相 的 接 触 部 位 轻 度 点 蚀 ；油 相 接 触 部 位 腐蚀 较轻 ；
油 水 交 界处 沟槽 腐 蚀严 重 ；水 相 接触 部 位 为片状 腐 蚀 和坑 蚀 。
１．２产生 腐蚀 的主要 原 因
技 术创 新 ｉ ４７
三，·－＿＿ｌＩ 相Ｉ ｜Ｉ＝．．Ｉ－ 分 离器 外 加 电流 阴极 保 护
技 术 的 改 进 与 应 用
◇ 中原 油 田采 油二 厂 地 面工程 项 目管理 站 王春 花
本 文 通 过 三相 分 离 器 腐 蚀 类 型 及 厚 因 分 析 ，提 出 了现 阶 段 的 内 防腐 技 术 的不 足 点 ， 改 进 和 完善 了三 相 分 离 器 外 加 电 流 阴极 保 护 技 术 ，应 用 于 三 相 分 离 器 本 体 保 护是 安全 可 靠的 ，并取得 了较好 的保护效果 ，尤其是 防止 点蚀 ，沟槽腐蚀效果 明显，保 护度在９５％ 以上 ，保护 面１００名。该 技术投 资少 ，效果 显著 ，操 作简单 ，管理方便 ，具有 一定 的推 广 价 值 。
４．１参 比 电极 的布 置 参 比 电极 应 布置 在 最 能 反 应 分 离 器 筒体 保护 电位 的 位 置 ；
阳极 反应 ：Ｆｅ— Ｆｅ“ ＋２ｅ
阴极保护PPT课件
高保护效果。
定期维护与检测
03
定期对阴极保护系统进行检查和维护，确保系统正常运行，延
长使用寿命。
降低成本与可持续发展的挑战
降低能耗优化阴极保护Fra bibliotek统的设计和运行，降低能耗，减少对环境的影响。
资源回收与再利用
研究阴极保护材料的回收和再利用技术，降低资源消耗和环境污 染。
政策支持与标准制定
推动政府出台相关政策，鼓励阴极保护技术的研发和应用，同时 制定相关标准，规范行业的发展。
排流保护法利用排流器将 干扰源与被保护金属进行 电气隔离，从而消除杂散 电流对阴极保护系统的影 响。排流器可以等效为一 个电阻，通过调整电阻值 可以控制排流量的大小。
排流保护法广泛应用于存 在杂散电流干扰的场合， 如电气化铁路、高压输电 线路等附近金属设施的保 护。
可以有效消除杂散电流对 阴极保护系统的影响。
硅基阳极
硅基阳极具有较好的电化 学性能和稳定性，可用于 强酸、强碱等腐蚀环境。
石墨阳极
石墨阳极价格低廉，导电 性好，但易受到氧化和高 温的影响。
电解质
硫酸盐
硫酸盐是常用的电解质之 一，具有较高的离子导电 性和稳定性。
氯化物
氯化物也是常用的电解质 之一，具有较低的离子导 电性和稳定性。
硝酸盐
硝酸盐具有较好的离子导 电性和稳定性，但易分解 产生氧气。
01 定义
02 工作原理
03 应用范围
04 优点
05 缺点
外加电流法是通过外加电 源的方式，将被保护金属 与电源负极相连，利用电 流通过电极反应使被保护 金属得到阴极极化的方法 。
外加电流法通过外加电源 提供电流，使被保护金属 得到阴极极化。电流的大 小和方向可以通过电源进 行控制，从而实现精确的 阴极保护。
三相分离器操作规程
中原油田三相分离器操作规程1范围本标准规定了三相分离器的运行操作及管理方法。
本标准适用于原油生产过程中油、气、水低压三相分离器的操作和管理。
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，仅所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。
SY/T 6552—2011 石油工业在用压力容器检验TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程3投产前期准备3.1投产前检查3.1.1检查三相分离器内部安装构件、防腐层应齐全完好、不锈钢波纹填料（即聚结板）应完好无堵塞、外加电流阴极保护系统应完好，内部构件之间应连接紧固无松动。
3.1.2检查与三相分离器连接的各条工艺管线应安装正确，阀门应灵活好用并处于关闭状态，各法兰连接、密封部位应紧固无松动。
3.1.3检查三相分离器人孔法兰应处于密闭状态。
3.1.4检查三相分离器油、水室浮子液面调节器应无卡堵，油仓、水仓出口应通畅，连杆调节机构应灵活好用。
3.1.5检查三相分离器集水管应通畅，集水管高度应适合。
3.1.6检查三相分离器压力表、温度计、安全阀等安全附件应齐全完好，仪表量程、型号应适应工艺需要，在有效期内检定合格。
3.1.7检查三相分离器油、污水和天然气流量计应处于有效期内，电子显示表头应电源充足，待用状态完好。
3.1.8投产前应进行检测，检测内容按照SY/T 6552—2011执行，此外还须进行密封性试压检测，具体内容按照TSG R0004—2009执行。
3.1.9填写检查记录，评估检查验收意见3.1.10检查合格后，在三相分离器操作阀组上挂“备用”操作牌。
3.2试压3.2.1试压前拆除三相分离器安全阀，试压期间关闭截断阀。
3.2.2向三相分离器内部注入清水，并从三相分离器顶部排放余气，上升到规定压力后，停运升压工艺关闭阀门。
3.2.3观察三相分离器压力变化情况，稳压30 min后压力不下降为合格。
阴极保护法
阴极保护法阴极保护法是一种常用的金属腐蚀防护方法，通过在金属表面施加一定的电流，使其成为阴极而得以保护。
该方法被广泛应用于各种金属结构和设备的保护，以延长其使用寿命并降低维护成本。
原理阴极保护法的原理基于电化学反应，即利用外加电流使金属表面的活性变化，从而减少或避免金属的腐蚀。
当金属处于电化学反应环境中时，其表面会发生氧化或还原反应。
阴极保护法通过在金属表面施加一定的电流，使金属表面成为阴极并进行还原反应，从而阻止腐蚀反应的发生。
具体而言，阴极保护法有两种常见的应用方式：外部电流阴极保护和阳极保护。
外部电流阴极保护外部电流阴极保护是通过将外部电源与金属结构相连，施加一定的电流，使金属结构成为阴极，从而防止腐蚀反应的发生。
这种方法适用于金属结构埋入土壤或浸泡在水中等介质中的情况。
在外部电流阴极保护中，首先需要在金属结构表面涂覆一层电绝缘层，以防止电流外泄。
然后，在金属结构上设置一个或多个阴极，通常使用铝或镁合金制成。
外部电源将电流引入阴极，通过电解液传输到金属结构表面，从而防止腐蚀反应的发生。
阳极保护阳极保护是通过在金属结构周围放置一个或多个阳极，将阳极与金属结构相连，并通过电解液使阳极产生一定的电流，从而保护金属结构。
这种方法适用于金属结构暴露在大气中或液体流动环境中的情况。
在阳极保护中，阳极可以使用铝、镁或锌等活性更高的金属制成。
阳极和金属结构之间通过电解液连接，形成一个电化学反应环境。
阳极通过电解液中的氧化反应生成电流，而金属结构则成为阴极，从而防止金属的腐蚀。
应用领域阴极保护法被广泛应用于以下领域：1.石油和天然气工业：阴极保护法可用于石油和天然气管线、储罐等设备的保护，减少金属的腐蚀，延长设备的使用寿命。
2.水处理行业：阴极保护法可用于水处理设备、管道等金属结构的防腐保护。
3.船舶和海洋工程：阴极保护法可用于船舶、海洋平台等金属结构的防腐保护，延长使用寿命。
4.建筑行业：阴极保护法可用于混凝土结构中的钢筋防腐，防止钢筋锈蚀。
阴极保护馈电试验方法的研究
阴极保护馈电试验方法的研究随着现代化建设的不断推进，各种工程建设和设施建设也越来越多。
在这些建设中，阴极保护技术得到了广泛的应用，成为了工程建设和设施建设中不可或缺的一部分。
阴极保护技术是一种有效的防腐蚀措施，可以延长设施的使用寿命，节约维护成本。
在阴极保护技术中，馈电试验是非常重要的一个环节，本文将对阴极保护馈电试验方法进行研究。
一、阴极保护技术的基本原理阴极保护技术是通过在金属表面施加电流，使金属表面处于阴极极化状态，从而防止金属的腐蚀。
在阴极保护技术中，阴极的保护作用是通过将金属表面电位移动到电化学反应的保护区域，从而使金属表面处于被保护的状态。
阴极保护技术的基本原理是利用外加电流，使金属表面的电位移动到保护区域，从而防止金属的腐蚀。
二、阴极保护馈电试验的意义阴极保护馈电试验是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验可以检验阴极保护系统的性能，确保阴极保护系统的正常运行。
阴极保护馈电试验可以检测阴极保护系统的电流输出是否符合要求，检测阴极保护系统是否存在缺陷，以及检测阴极保护系统的电位是否正确。
阴极保护馈电试验可以有效地保护金属结构，延长设施的使用寿命，节约维护成本。
三、阴极保护馈电试验方法的研究阴极保护馈电试验方法是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验方法的研究可以有效地保护金属结构，延长设施的使用寿命，节约维护成本。
1、阴极保护馈电试验的基本要求阴极保护馈电试验是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验的基本要求包括：检测阴极保护系统的电流输出是否符合要求，检测阴极保护系统是否存在缺陷，以及检测阴极保护系统的电位是否正确。
2、阴极保护馈电试验的具体方法阴极保护馈电试验的具体方法包括：测量阴极保护系统的电位差，测量阴极保护系统的电流输出，以及测量阴极保护系统的阴极保护效果。
(1)测量阴极保护系统的电位差测量阴极保护系统的电位差是阴极保护馈电试验中非常重要的一个环节。
污油污水罐内壁强制电流阴极保护的应用
污油污水罐内壁强制电流阴极保护的应用赵常英;贾光猛;秦海燕;朱家祥【摘要】目前国内污油污水罐普遍采用牺牲阳极保护,但存在阳极消耗快,输出电流不可调,需定期开罐更换阳极等问题,这不仅增加了维护投资,而且延误了正常生产.为解决上述问题,采用强制电流进行阴极保护是最有效的方法之一.结合华北油田郭一站的1 000 m3污油污水罐,介绍了罐内壁采用强制电流进行阴极保护的方法,通过在罐内悬挂金属氧化物阳极和安装长效锌参比电极,不仅使阳极输出电流可调,延长了阴极保护系统的使用寿命,而且实现了可在罐外对罐内不同点的保护电位进行监测.工程实践证明,华北油田鄚一站1 000 m3污油污水罐采用强制电流进行阴极保护,其防腐效果良好,目前已正常运行1年多了,各项参数均控制在合理的范围内.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】3页(P73-75)【关键词】污油污水罐;强制电流阴极保护;氧化物阳极;锌参比电极【作者】赵常英;贾光猛;秦海燕;朱家祥【作者单位】中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552;中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552;中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552;中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552【正文语种】中文多年来，污油污水罐内壁一直采用牺牲阳极进行阴极保护。
在SY/T 6536-2012《钢质水罐内壁阴极保护技术规范》[1]中，对牺牲阳极的应用给予了诸多规定，但目前国内关于在罐内采用强制电流阴极保护技术则一直处于空白状态，标准[1]中只是等同采用了NACE 0388-2007《钢质储水罐浸水内表面外加电流阴极保护推荐作法》[2]的规定：“当储罐内所需保护电流过大且有适合电源时，可采用强制电流阴极保护”。
油田污油污水罐内的腐蚀介质腐蚀性强，消耗阴极保护电流大，牺牲阳极消耗快，寿命短，已难以满足油田储罐正常运行的防腐保护要求，因此无论从生产运行还是填补国内标准空白而言，开展罐内强制电流阴极保护技术研究都是十分必要的。
阴极保护系统参考资料
50
属连接，使被保护金属表面有过剩的电子而被阴极 极化，从而了防止金属腐蚀。
▪ 特点：不需要直流电源，阳极材料必须采用电位更 负的有色金属。保护电流利用率高，不会产生过保 护，对邻近的地下金属设施干扰小。
▪ ⑶常用牺牲阳极材料 ▪ 铝合金阳极：有足够负的电位、高的理论电流输出，
但在中性、弱酸和碱性介质中，铝表面容易形成一 层高电阻AI2O2氧化膜，使铝的电位向较正值方向移 动。主要用于海洋内的金属保护。
8
▪ ⑷自然电位：管道在没有进行阴极保护送电时，所 测得的管道对地电位。
▪ ⑸管道沿线的土壤电阻率：土壤电阻率越低，管道 腐蚀就越高。
▪ ⑹覆盖层电阻：覆盖层电阻的好坏直接影响阴极保 护的输出功率和保护距离。
9
3.阴极保护基本形式
A. 牺牲阳极保护 ⑴牺牲阳极保护结构图
牺牲阳极
e
被保护体
10
▪ ⑵牺牲阳极基本原理 ▪ 采用比被保护金属电位更负的金属材料与被保护金
①恒电位控制范围 恒定的电位可在－200mV～－2000mV范
围内连续可调
22
PS—1恒电位仪的工作原理 ▪ 通过采集到的通电点电位值与仪器所控制的
电位值进行比较，自动调整仪器输送到管线 上的直流电流，使通电点与控制电位保持恒 定。
23
主要电路组成
控制电路
比较电路
信号参比电极
过流复位
稳压电路
触发电路
阴极保护系统维护
1
一、阴极保护的重要性和必要性
▪ 在2003年10月第四届全国腐蚀大会上，腐蚀学会理 事长柯伟院士介绍了《中国工业与自然环境腐蚀问题 调查与对策》课题进展的报告，指出我国的年腐蚀损 失约为5000亿元，如能应用近代腐蚀科学知识和防 腐蚀技术，腐蚀的经济损失可以降低25%~30%。对 于全国数万公里的埋地管道，阴极保护是行之有效的 防蚀技术。
阴极保护研究现状
第1章阴极保护研究现状1.1 研究背景及意义随着我国管道建设并行及交叉情况的不断增加，多路阴极保护系统间干扰问题不断的暴露出来，再考虑到这类干扰数量大、难发现、安全隐患大等特点，有必要开展并行及交叉管道阴极保护系统间干扰相关技术研究。
在研究手段上，阴极保护数值模拟技术的发展为研究上述干扰问题提供了一个有效的技术手段，已经具备了定量研究防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、阳极地床间距、防腐层漏点分布等因素与干扰程度之间关系的能力，并在此基础上建立有关多路阴极保护系统干扰程度评断、检测方法、缓解措施的技术规范和标准，确保油气管道安全平稳高效运行。
多路阴极保护系统间干扰主要特点有：干扰点数量大、常规检测难发现和安全隐患大。
干扰点数量大的原因源于干扰的形式多样性。
首先，各管道独立的阴极保护系统将会大大增加管道线路上阳极地床的分布密度，受干扰的管道每经过一次地床附近将会在地床附近强电场作用下强制吸收电流，并在远离地床的交叉点或防腐层缺陷点释放所吸收的电流，产生腐蚀区或孔烛；其次，各条管道防腐层性能、阴极保护电位和土壤电阻率等方面的差异很可能会导致在管道交叉点附近一条管道从另外一条管道吸收电流，导致一条管道在一定区域内欠保护，另一条保护电位提高的情况；最后，地床埋设间距不合适将会导致地床之间的强干扰，导致恒电位输出不正常。
预测一条长输并行管道线路来自阴极保护系统间干扰的地方可能多达上百处，这些干扰点因各条管道防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、与阳极床间距等因素的不同干扰严重程度各异。
阴极保护常规电位通常是在阴极保护枯处进行测量，测试桩一般间距1公里左右，而阴极保护系统间干扰通常的作用范围在地床或管道交叉点附近百米量级，所以仅靠日常的阴极保护电位测量很难发现这种局部直流干扰。
应该建立针对并行和交叉管道阴极保护系统间干扰评价、检测方法、缓解措施相关的技术规范和标准。
从杂散电流角度讲，多路阴极保护系统之间的干扰属于稳态直流干扰范畴，如果长时间干扰程度严重会对被干扰的管道造成巨大安全隐患，特别是在交叉点附近出现防腐层漏点的情况下，局部腐她速度会剧烈增加。
阴极保护原理及维护
-0.8V
-0.8V
电流 e
阴极
管道整理课件
阳极 e
7
5.阴极保护途径 实现阴极保护有两个途径，即：外加电流和牺牲阳极阴极保护。
6.阴极保护须具备的条件
从技术可行性上讲，阴极保护必须具备三个使用条件： 1.管道纵向连续导电，确保阴极保护电流畅通，是阴极保护的必要条件之 一。法兰、丝扣部位需要电缆跨接。 2.具有足够绝缘电阻的管道覆盖层。覆盖层的主要作用是隔离土壤介质， 阻止形成腐蚀电池。覆盖层绝缘电阻愈大，需要的阴极保护电流愈小。 3.管道与其他非保护构筑物之间电绝缘。电绝缘可以防止阴极保护电流流 失，减轻杂散电流干扰等。
整理课件
12
三、外加电流阴极保护
1.外加电流阴极保护原理
利用外部电源和辅助阳极地床迫使电流通过辅助阳极从周围介质中流向 被保护结构，从而消除腐蚀。
管道
阳极
管道
阳极
整理课件
13
1.外加电流阴极保护原理
榆济线设计时，外部电源用的就是
恒电位仪，辅助阳极用的深井阳极地床。
阳极地床距被保护结构一定距离，
恒电位仪的正极与阳极地床连接，负极 与管道连接。电流通过阳极地床进入土
整理课件
39
8.土壤电阻率测量
土壤电阻率的测量通常采用四极法，工具使用接地电阻测量仪，它是在地表 面沿直线方向均布四支电极，电极间距一般为管道埋深。在外侧两个电极上输入 电流，在内侧两支电极上测量电压降，记录表显电阻R值并计算土壤电阻率。
土壤电阻率按下式计算： P=2x3.14xaxR: a: 电极之间的距离 R:仪表测得的电阻值 P: 深度为 a 地层土壤电阻率。
目录
一、阴极保护原理
二、牺牲阳极阴极保护
阴极保护技术钢质储罐施加阴极保阴极保护技术
阴极保护技术钢质储罐施加阴极保阴极保护技术河南汇龙合金材料有限公司技术介绍阴极保护是最有效的腐蚀控制措施，但对不完全熟悉它的人来说，有点神秘，显然，许多人感觉到阴极保护是一种复杂的方法。
实际上，阴极保护的基本原理很简单，其复杂性在于阴极保护的应用过程中。
美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。
采用阴极保护技术延缓钢铁构筑物的腐蚀主要有两种方法：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。
阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。
外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。
该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。
根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。
自1824年阴极保护技术发现以来，阴极保护技术已广泛应用于石油石化等各行各业各个领域的钢铁构筑物的腐蚀防护。
各国关于钢质储罐施加阴极保护的规定：英国：在侵蚀性环境中的油罐，阴极保护是涂层保护的有效补充。
日本：1981年高压力协会石油储罐防腐蚀指南：新建的和已建的储油罐都应进行阴极保护。
美国：1984年环境保护局的法规：新建油罐应在一开始就要考虑涂层和阴极保护；已有涂层的旧罐应追加阴极保护。
我国：SY0007-1999钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范3.0.5：储罐罐底板外壁应采用阴极保护，储罐内壁除经调查证明不需设阴极保护外，一般应采取阴极保护措施。
阴极保护在核电厂的应用
阴极保护在核电厂的应用发布时间：2021-06-21T03:10:13.561Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年7期作者：方思军[导读] 在核电厂中，阴极保护系统主要应用于安装在PS泵房内的鼓形滤网、敷设在GA廊道核电厂房贝类捕集器之前的重要厂用水管道、核岛厂房溢流堰之前的互相独立的四条重要厂用水管道以及PS泵房中的吸水暗渠连通管、重要厂用水泵吸水管、人孔管和循环水过滤系统泵吸水管进行外加电流阴极保护；中国中原对外工程有限公司北京市 100044摘要：阴极保护是使被保护设备阴极极化，从而消除电化学腐蚀。
分为外加电流法和牺牲阳极法，核电厂中主要采用外加电流法对设备进行保护，以鼓网的阴极保护系统举例介绍该系统的组成以及安装控制要点。
关键词：核电；阴极保护；鼓形滤网；恒电流；恒电位在核电厂中，阴极保护系统主要应用于安装在PS泵房内的鼓形滤网、敷设在GA廊道核电厂房贝类捕集器之前的重要厂用水管道、核岛厂房溢流堰之前的互相独立的四条重要厂用水管道以及PS泵房中的吸水暗渠连通管、重要厂用水泵吸水管、人孔管和循环水过滤系统泵吸水管进行外加电流阴极保护；对安装在PS泵房的钢闸门、细格栅及除污机以及安装在重要厂用水排水管和虹吸井的钢闸门进行牺牲阳极阴极保护。
1、工作原理阴极保护，就是对被保护的金属施加一定的阴极电流，使被保护金属的电极电位向负方向偏离于其平衡电极电位，当被保护金属的局部阳极位置和阴极位置之间的电位差降为零时，局部腐蚀过程被抑制；随着阴极极化的增加，当结构上所有阴极位置的电位均达到最活性阳极位置的开路电位时，整个被保护金属各局部没有电位差，金属腐蚀丧失了驱动力，阳极腐蚀电流降为零，见下图1。
金属腐蚀反应方程式：※阳极反应：Fe→Fe+++2e※阴极反应：O2+2H2O+4e-→4OH-※阴极反应：2H2O+2e-→H2+2OH-阴极保护作用下，阳极区与阴极区的电位差△E=0，金属腐蚀反应驱动力为0，金属腐蚀反应速度I降低为0，金属阳极区的腐蚀反应被抑制。
中央空调换热器内壁外加电流阴极保护方法与设计说明
河南汇龙合金材料有限公司刘珍为大家讲解中央空调换热器内壁外加电流阴极保护方法与设计说明河南汇龙合金材料有限公司刘珍为大家讲解换热器由于循环水的温度变化较大，且空气湿热，流速较快，循环水中的杂质较多，容易对管道产生较严重的腐蚀，而一旦发生泄漏，就需要整机停机检修，对用户的使用体验影响极坏，因此换热器内壁采用外加电流是比较合理且经济实用的阴极保护方式。
1、计算方式：在前面的几个工程实例介绍中，公式的介绍与应用已经作了比较详细，在此就不再复述：2、设计，安装说明：首先恒电位仪的设计主要还是根据计算来确定型号。
辅助阳极的设计，采用贵金属氧化物阳极作为辅助阳极体，在其他工程中，有的热水器中还采用了铝作为辅助阳极，通过铝的二次反应产生的胶体形成表面膜，防止腐蚀和结构。
在辅助阳极的安装上，有悬吊式和插入式两种，悬吊式主要是通过上方的容器口放入里面。
由于这个工程中的换热河南汇龙合金材料有限公司刘珍为大家讲解器是封闭式的，因此采用了在换热器表面开孔，将阳极体插入的方式进行安装。
在参比电极的选择上，由于容器中通常都是液体，如果采用硫酸铜参比电极，会很快流失掉。
现在通常采用的参比电极为高纯锌参比。
如果采用高纯锌参比就要注意一个问题，我们通常使用的保护电位参数都是以铜/硫酸铜为标准，铁在硫酸铜参比下的保护电位为-0.85v~-1.2v之间。
在使用高纯锌做参比时，要考虑保护电位的变化，通常铁在高纯锌作参比下的保护电位为+0.25v~0.05v之间。
在我们北京换热器阴极保护工程中，我们保护的对象是铜，那么保护电位又出现了变化，我们可以依据这样的计算来推导出保护电位：铁的保护电位为-0.85~-1.25v之间，铜的保护电位为-0.5v~-0.65v之间，他们之间的绝对值电位差为0.35v~0.6v之间。
被保护体相对Cu/CuSO4电极-0.85v的电位相对锌参比电极的电位值为+0.25v。
(来自《阴极保护工程手册》第79页)。
阴保材料汇报
阴保系统常见故障处理
测定管内电流，再通过比较各点电流的大小来确定漏电点的电位。 (3)绝缘法兰漏电的测定。当绝缘法兰漏电而导致阴极保护系统故障时，则 可通过在绝缘法兰两侧管段上，分别测量管地电位，若保护侧为保护电位，非 保护侧为自然电位，则绝缘法兰正常。否则，有问题存在，也可在非保护侧测法兰端 部的对地电位，如此电位比非保护管道或其它金属构筑物的电位要负，则此绝 缘法兰漏电。 测定流过绝缘法兰的电流，也可用来判定绝缘法兰的性能。若绝缘法兰非 保护端一侧，能测出电流，则法兰漏电；若测不出电流，绝缘法兰不漏电。 (4)近间距电位测量法CIPS 在测试桩上测量保护电位只能反映管道的整体保护水平，不能说明管道各点都 得到了保护。采用近间距测量方式，是沿管道每隔1—2米测量一次管地电位， 可以准确的检测出没有得到保护的管段。 雅站漏电点的检测就是利用近间距电位测量法，检测到消防检漏电比较严 重，就在消防栓的附近挖开发现了管线上的绝缘层的破损，而产生了漏电的现 象。
事件四、雅站在7月9日的大雨中部分阳极床的接线盒进水，阳极电缆与大 地相连，使阴极保护的恒电位仪电位突然升高，而保护电流下降的现象，经 电气人员排除以后，并及时投用雅站的阴保。
雅克拉采气厂采处一队
阴保系统常见故障处理
1、保护管道绝缘不良，漏电故障的危害 雅站阴极保护在投入运行一段时间后，出现了在规定的通电点电位下， 输出电流增大，管道保护距离却缩短的现象，输出电流量增大，其值已超过 管道的保护电流需要，但保护电位仍达不到规定指标的现象。发生上述情况 的原因，主要是被保护金属管道与未被保护的金属结构物“短路”，这种现 象称之为阴极保护管道漏电，或叫“接地故障”。接地故障，使得被保护管 道的阴极保护电流流入非保护金属体，在两管道的“短接”处形成“漏电 点”，这就会造成阴极保护电流的增大；阴极保护电源的过负荷和阴极保护 引起的干扰。 2、造成管道漏电的原因 (1)施工不当，交叉管道间距不合规范； (2)绝缘法兰失效或漏电，绝缘法兰使用一段时间后绝缘零件受损或变 质，使法兰不再绝缘，使得两法兰盘侧不再具有绝缘性能，阴极保护电流也 就不再有限制；不再具有绝缘性能。从上述原因看，漏电点只可能发生在保 护管道与非保护管道的交叉点，或保护管道的绝缘法兰处，但雅站地下管网
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三相分离器内壁阴极保护技术研究与应用
陈秀玲 刘强 郭学辉(中原油田分公司采油工程技术研究院)
李凤春陈普信(中原油田分公司采油一厂)
李 力(中原油田分公司销售公司)
摘要 主要阐述了在三相分离器内,
如何应用外加电流阴极保护技术进行防腐
保护。
此项技术在三相分离器上应用是可
行的,也是安全可靠、简单易行的;能够
达到理想的保护效果,保护面为100%,
保护度可达95%以上;可降低成本66%,
具有较高的推广价值。
主题词 中原油田三相分离器防腐阴极保护 应用
11三相分离器腐蚀与防腐现状
三相分离器传统的防腐方法是采用防腐涂层与牺牲阳极保护相结合的方法,但这种方式在结构复杂的罐内存在保护死角,在使用一段时间底层处理不好的焊接等处涂层会出现脱落现象;同时牺牲阳极块在这种强腐蚀性环境中保护周期短,不能随时更换,更不能随时监测其保护状态,造成本体及焊缝处腐蚀穿孔渗漏,严重影响油田正常生产,甚至造成大面积油井减产。
而外加电流阴极保护方法,能克服这些弊端。
三相分离器内壁腐蚀严重部位是油水分离界面线以下与水质接触的部位,因此首先对其底部水介质进行分析。
分离器产出水具有矿化度高, HCO3—、Cl—含量高,多价金属离子含量高,电阻率低,硫酸盐还原菌含量高和p H值低的特点。
为了降低原油的粘度,三相分离器内温度需保持在50～60℃,其温度有利于腐蚀介质的运动,从而加快了腐蚀速率。
水介质中SRB、TG B含量高,细菌腐蚀也较严重;同时H2S等腐蚀性因素的存在也会加重腐蚀。
碳钢在该水介质中的腐蚀为强电解质中的电化学腐蚀,是造成腐蚀速率高的主要原因。
外加电流阴极保护技术,即是对钢体施加阴极电流,使其电极电位从平衡电位向负移动至免蚀区,强行抑制阴极表面的腐蚀化学反应,来实现对阴极的保护。
采用一恒电位仪与罐内辅助阳极连接形成电回路,给大罐罐体加上阴极电流,使其阴极极化,以达到保护的目的。
21面临的技术难题及解决方案
外加电流的阴极保护方法,目前在很多领域都得到较广泛的应用,但应用在三相分离器上,国内外未见有报道。
这与目前存在的以下几个较大的技术难题有直接的关系:
(1)电极的选择、阳极板设计与测试。
因油田水介质腐蚀性强,三相分离器长年运行,停产更换会严重影响生产,再加上保护区域与电极之间面积比要大等特点,对电极有较高的要求。
根据现场介质及工艺条件,通过对锌、Ag/ AgCl电极、Cu/CuSO4进行对比实验,参比电极选用性能稳定易于安装的Ag/AgCl参比电极。
辅助阳极材料有多种,常用的为石墨、铂、稀贵金属合金。
为确定最佳阳极材料,对这三种材料的阳极进行了优选。
通过稀贵金属阳极、微铂阳极、石墨阳极的阳极极化曲线分析,可以看出:施加很小的阳极极化电流即可使稀贵金属阳极很快极化至稳定的电位;微铂阳极也可以很快极化并达到稳定的电位,但所需的极化电流较大;石墨阳极的极化稳定性较差。
选用了适合介质条件的稀贵金属辅助阳极。
稀贵金属阳极质轻体积小,耐强腐蚀性介质的腐蚀,耐电流密度高,能在1kA/m2的电流密度下长期工作,耐击穿电压可达160V,在海水介质中的腐蚀率小。
根据三相分离器的形状及结构特点,设计时为保证电流的均匀分布,辅助阳极应为与罐底形状相似的有一定弧度的板状结构,阳极外面是为保证电流均匀分布而包覆的环氧树脂胶合板做成的绝缘屏蔽层,板中间引出一个电缆接头。
接头与电缆连接处要密封绝缘,防止水介质渗入而造成的电缆芯电
82油气田地面工程第21卷第4期(200217)333防腐化工
解,所以阳极板电缆接头是最大的技术难点,而且辅助阳极要有一定的强度与刚度,避免因被保护体的振动或介质的冲击造成的影响,其结构设计与安装必须保证与被保护体绝缘、密封无渗漏。
综合以上考虑,对阳极板进行如图1所示的设计。
图1阳极板设计示意图(纵剖)
(2)电缆线从罐内引出的密封方法。
因三相分
离器属于易燃易爆压力容器,不能从大罐本体上打孔。
所以从人孔盲板上设计引线器,将电缆引出,在设计要求的压力下,室内和现场应用均达到不漏不渗,密封性能达到生产要求。
(3)安全措施。
整个阴极保护的电路系统均采用护管封闭;电缆接头及护管接头用环氧树脂浇铸,成为与介质隔离的密闭系统;整个系统的罐内部分均在水位线以下,直流电供电系统设置了电路异常时的自动保护功能;罐外电缆用PVC 管保护后埋地引入操作间。
这些措施确保了该系统的安全运行。
31保护参数的确定由于介质的不同及被保护体的接触表面积大小等因素的影响,保护电位和保护电流要根据现场实际情况确定,必须对现场的介质进行分析。
提取现场三相分离器产出水介质作为实验介质,并将温度保持在50℃;因罐内流速很低,接近静态,可以采用静态模拟现场;大罐内为密闭无氧,则对溶液介质除氧充氮,采用恒电位法进行阴极极化。
(1)极化曲线分析。
测得阴极极化曲线后发现,碳钢在现场水质中亦呈现出典型的阴极极化曲线。
极化值达390mV 时出现析氢现象,为防止析氢对钢体的伤害,极化值要保持在η<390mV 。
(2)最小保护电位的确定。
对不同保护电位下的挂片进行实验,结果表明,保护电位越负,保护
效果越好,保护电位达到-0195V (相对于Cu/CuSO 4参比电极)时,保护度达到98114%,已接近最高保护能力;从经济的角度出发,最小保护电位定为-0195V (即极化值保持在η>230mV )。
41现场实验情况及保护度分析
(1)电位控制情况。
现场分离器因其涂层好坏程度,以及介质的温度、油品含水、流速等存在一些差别,其自腐蚀电位及保护参数自然就有一些差别,并且会随着这些影响因素的变化产生一些波动,但总的来说是比较稳定的。
极化值(负移量)都在250～380mV 之间。
说明保护不存在过保护或欠保护。
(2)保护电流及电量消耗。
对于旧的分离器(或防腐涂层不完好的),规格为φ3000×9600时(内表面积约为60m 2),恒电位仪输出电流为40V /5A ,耗电功率为200W ,仅相当于一个大灯泡的
耗电量,其用电成本可忽略不计。
对于有完好涂层的分离器其用电就会更小。
(3)现场保护度挂片分析。
为验证现场保护的
实际保护度,在罐内头部(Ⅰ
)、中部(Ⅱ)、尾部(Ⅲ)水位线以下安装挂片。
保护片与罐体处于电导通,未保护片与罐体绝缘,通过对比计算其实际保护度,结果表明,保护度均达到93%以上,平均保护度达到95%以上,结果较理想。
该技术目前已在中原油田分公司文一联合站6#分离器和文三联合站7#分离器上得到应用,运行效果比较理想,受到用户好评,2002年可望在全局油田推广。
实施这项技术前每一台分离器的成本消耗为20万元,实施后每一台分离器成本消耗为618万元,节约成本的幅度为66%,其经济效益相当可观。
这是一套阴极保护系统管一台分离器时的经济效益分析,实际上一套阴极保护系统管多台分离器时,其经济效益更高。
此项技术在三相分离器上应用是可行的,也是安全可靠、简单易行的;能够达到理想的保护效果,保护面为100%,保护度可达95%以上;可降低成本66%,具有较高的推广价值。
(本栏编辑 樊韶华)
9
2油气田地面工程第21卷第4期(200217)333防腐化工。