阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结

阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结

课程：现代阴极保护技术

班级：

学号：

姓名：

目录

1.阴极保护技术介绍

1.1阴极保护技术原理

1.2阴极保护方法

1.2.1牺牲阳极阴极保护技术

1.2.2强制电流阴极保护技术

2. 阴极保护技术在埋地管道上的应用

2.1 阴极保护技术的应用现状

2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性

3.应用实例分析

3.1 西气东输东输管道工程阴极保护

3.1.1 阴极保护设计参数选定

3.1.2 阴极保护站位置的确定

3.1.3 阴极保护系统的构成

3.1.4 管道外防腐涂层与阴极保护的协调问题

3.2 天津渤西油气处理厂管道牺牲阳极保护

3.2.1 保护电位的确定

3.2.2 阳极材料及数量的确定

3.2.3 阳极分布及埋设

3.3 长庆油田靖咸长输管道、靖惠管道、第三采油厂管道的检测与评定

3.4 油气管道阴极保护的现状与展望

参考文献

1.阴极保护技术介绍

1.1阴极保护技术原理

阴极保护是通过阴极电流使金属阴极极化实现。通常采用牺牲阳极或外加电流的方法。系统的检测主要通过每间隔一定的距离所测得的阴极保护数据来准确分析判定管道的阴极保护状态。

1.2阴极保护方法

1.2.1牺牲阳极阴极保护技术

牺牲阳极法是将需要保护的金属结构作为阴极，通过电气连接与电子电位更低的金属或合金连接，使其满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子。牺牲阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通入一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置变成一个大阴极而免遭腐蚀, 而阳极则遭到强烈腐蚀；此时阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而减缓并停止结构腐蚀进程，从而达到保护阴极材料的目的。

1.2.2强制电流阴极保护技术

强制（外加）电流是通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护阴极金属材料的目的。而给辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)施加阳极电流，构成一个腐蚀电池，也可使金属结构得到保护。

2.阴极保护技术在埋地管道上的应用

2.1 阴极保护技术的应用现状

目前，在西方发达国家，金属阴极保护防腐得到广泛应用，并取得了明显的效果。国内埋地管网阴极保护做得较好，一般都要求埋地的新建金属管道必须采用阴极保护储罐和钢质管道在改造时应逐步采用阴极保护。近年来，国内的阴极保护技术发展较快，阳极材料、保护参数的遥控遥测、保护电源等技术日趋完善。

2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性

输送油、气的钢质管道大都处于复杂的土壤环境中，输送的介质也具有腐蚀性。因此，管道的内壁和外壁均可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔，造成油、气漏失，不仅使运输中断，还会污染环境，并可能引发火灾。防止埋地管道的被腐蚀，是管道工程的重要任务，埋地管道的腐蚀，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。

3.应用实例分析

3.1 西气东输东输管道工程阴极保护

3.1.1阴极保护设计参数选定

在西气东输管道工程阴极保护设计过程中，对于设计基本参数的选取，进行了认真细致的核实。结合三层PE防腐层的结构和特点、以及国内该防腐层的生产加工能力和技术水平，同时对比分析了相关的国内外标准，最终选定阴极保护参数如下：最小保护电流密度Js=3-5µA/m2,最小保护电位V=-0.85V或更负（相对饱和Cu/CuSO4参比电极，下同），最大保护电位（通电状态下）V=-1.25V。考虑西气东输管道工程最大站间距仅为217km,最小间距141km,按双侧保护间距和Js=4µA/m2的电流密度计算，保护电流约为：2Imax=5.54A ,2Imin=3.60A。

3.1.2 阴极保护站位置的确定

阴极保护站的选位考虑了保护距离、管理因素、阴极保护数据传输、工程地质条件、二次电源供应等多种因素。全线近3900Km的管线设置了22座阴极保护站，其中与工艺站场合建13座，与线路阀室合建9座。

3.1.3 阴极保护系统的构成

阴极保护系统包括：干线、支干线阴极保护站、郑州黄河穿越管段保护、陆上直埋式黄土隧道管段保护、阴极保护测试系统、阴极保护站数据传输等内容。阴极保护数据传输及恒电位仪工作状态的异地监控，阴极保护数据传输及恒电位仪工作状态的异地监控点处的保护情况的即时监控，提高了阴极保护应用技术的自控水平。

3.1.4 管道外防腐涂层与阴极保护的协调问题

在西气东输工程中,由于管道外防腐层采用新型3PE涂层，使其电阻值大幅度提高，从而使阴极保护最小充分保护电流密度大幅度降低，其带来的好处是阴极保护电流降低，保护距离增大，但随之而来的是阴极保护对阀室、泵站、绝缘法兰等部位的漏电流敏感，稍不注意这些部位的管/地电位就比其他管段值低100-150mV，形成电位陡降的“漏斗”现象。这是在过去的环氧煤沥青涂层相配套的阴极保护中未出现过的。因此，西气东输工程对所有的管道附属设备接地、绝缘接头、锌接地电池或氧化锌避雷器、阀室埋地管线的涂层破损影响，都进行了分析和整改，从而有效地保护了阴极保护的电位分布的均匀性和有效性。以后在所有大量使用3PE或热熔环氧粉末外防腐层的阴极保护工程中的都会面临复杂的技术协调问题，要求相应的设备、工艺作出新的改进和应变。

3.2 天津渤西油气处理厂管道牺牲阳极保护

天津渤西油气处理厂主要对来自渤西海上油田生产的含水原油和天然气及污水进行处理。管道长6.05km,原油管道加聚氨酯泡沫塑料保温,外加聚乙烯作防护层；天然气外包覆2.7mm聚乙烯作防腐层。两种防腐管道采用锌合金、镁合金作为牺牲阳极保护，管道保护电位为-1.0V，保护电位分布均匀。

3.2.1 保护电位的确定

管道沿线属于盐渍土壤, 主要为淤泥土质和粉砂土质,地下水位高且CT含量大。土壤电阻率为0.28-1.2 Ω·m，管地电位为-0.68V，属极强的腐蚀环境。根据国内阴极保护工程保护度的测定结果，若取管地电位-0.85V为最小保护电位，其实际保护程度只有65%-75%。因此，为得到较好的保护效果，取-0.95V或更负的最小保护电位。

3.2.2 阳极材料及数量的确定

由于土壤电阻率较低，且管道覆盖层质量较好，而锌极又有自动调节输出电流大小的功能，因此选用锌合金阳极，共53支。为了尽快达到保护电位，在2Km和4Km处加两组镁合金阳极，每组4支。施工后经实测，单只锌阳极极接地电阻为1-2Ω，输出电流20mA，镁合金阳极接地电阻为0.3-0.6Ω，单支镁合金阳极输出电流高达200-300mA。锌阳极输出电流较小，主要由于管道保护电位已被极化至-1.05V,而而锌阳极的开路电位为-1.12V，仅差70mV,且目前防腐绝缘质量好，锌阳极能自动调节输出电流大小，因此输出电流不大。利用镁阳极是因为它有较大的驱动电位，能使管道迅速进入保护状态，大大缩短极化时间，避免了由于管道铺设到管道被极化至保护电位期间腐蚀的产生。

3.2.3 阳极分布及埋设

为了充分利用阳极的输出电流,采用单支分散分布。阳极埋设深度大于1.5m，采用水平式埋设。由于管道绝缘层质量较好，阳极距离管道300-500m，不会互相影响，可同沟埋设，