埋地管道现代阴极保护的几个前沿技术

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1、NACE中国分会2010年技术年会暨石油化工腐蚀控制技术研讨会现代阴极保护的几个前沿技术路民旭北京科技大学腐蚀与防护中心2010年11月25日，武夷山1阴极保护理论自上世纪三十年代由英国科学家Davy提出以来，已经具有80多年的历史。后经法拉第、贝克曼等科学家和工程师发展，逐渐成为一个成熟技术，在国民经济的各个方面都得到了广泛的应用，极大地减轻了许多基础设施的腐蚀损失。2阴极保护技术的几个典型应用领域尽管如此，阴极保护无论从理论上，还是技术上都还处在不断发展，其中有两个方面的发展值得关注：一是随

2、着各种基础设施建设（油气管道、高压电网、高速铁路、城市轨道交通）的迅速发展，会对阴极保护产生很强的交互作用，导致阴极保护失效，提出了许多新的科学问题和技术需求二是随着数值计算、自动控制、信息学和计算机等学科向阴极保护领域的渗透，产生了很多具有特色功能的现代阴极保护技术。下面重点介绍阴极保护的五个前沿技术4现代阴极保护的几个前沿技术1•基于数值计算的定量阴极保护技术2阴保电位探头监测和数据传输技术3•同步断路器与断电电位测试技术54•交流干扰及其监检测和预测技术55•阻直通交的半导体极化电池技术阴极保

3、护电位分布数值计算数学模型本构方程阳极边界ΓA:/Aorni00xxyyzz其它边界条件Γ:/niI0被保护管道（阴极）边界Γ:Ccathodep/sfp/s•模型计算得到的是被保护体周围土壤n的电位•被保护体相对于临近土壤的电位则由将被保护体电位减去临近土壤电位。6埋地管道阴极保护数值预测评估软件系统案例2：浅埋阳极站场区域性阴极保护电位分布阳极分布11113456471

4、150812169131271812908案例6：重庆气矿站场--讲治站讲治输气站位于四川省开江县讲治镇，该输气站是大天池构造带输气管道工程的组成部分，且是该项工程的首站，经过处理后的五百梯气田的气通过该站输入大天池主管道，并输往渡舟净化厂脱硫。通过现场测量绘制的讲治站埋地天然气管道、放空管道、污管线及接地网的走向和分布图。重庆气矿站场区域阴极保护方案确定难点•大量避雷防静电接地网•设备钢板基础区域阴极保护数值模拟计算数值模拟计算三维几何模型数值模拟计算网格区域阴极保护数值模拟计算结果埋地管网、接地网、

5、钢板基础上的电位分布计算结果整个场站设施得到有效的阴极保护区域性阴极保护电流需求量的确定方法研究现场馈电试验研究在讲治站进行了多次现场馈电试验，对区域阴极保护电流需求量的现场测试方法进行了探索，试验结果对讲治站区域阴极保护方案的确定提供了重要的参考价值。讲治站区域阴极保护方案初设阶段：第一次现场馈电实验讲治站区域阴极保护方案详设阶段：第二次现场馈电实验讲治站区域阴极保护系统正式投运前：第三次现场馈电实验15重庆气矿站场--讲治站根据调整后的阳极地床位置进行了重新建模和数值模拟计算16数值模拟计算和现场

6、测试结果对比17数值模拟计算和现场测试结果对比测试桩编号断电电位（V,SCE)计算值（V,SCE)相对误差（V,SCE）C1-0.902-1.0415.30%C2-0.874-0.925.26%C3-0.92-18.70%C4-0.922-1.019.54%C5-0.927-1.0614.35%C6-0.959-1.037.40%C7-1.004-0.982.39%C8-0.955-0.887.85%C9-0.962-0.897.48%C10-0.965-13.63%C11-0.934-0.93.64%

7、C12-0.923-0.920.33%C13-0.95-0.961.05%C14-1.004-1.065.58%C15-0.865-0.948.67%C16-0.96-1.037.29%C17-0.975-0.991.54%C18-0.966-0.942.69%18C19-0.961-1.015.10%C20-0.856-0.927.48%•按照上述设计方案进行施工，站场埋地管道的所有断电电位对于铜/硫酸铜电极均处于－850mV到－1200mV之间，全部符合NACE和国家标准要求，取得了理想的阴极保护效

8、果•数值计算结果与实际测试结果总体吻合较好19现代阴极保护的几个前沿技术1•基于数值计算的定量阴极保护技术2阴保电位探头监测和数据传输技术3•同步断路器与断电电位测试技术204•交流干扰及其监检测和预测技术205•阻直通交的半导体极化电池技术V参比电极涂层土壤-850mV/CuSO4电极通常测试点管道钢管测试点通电测试，管道顶部测试与管道表R综面测试存在电位差V，通称IR降：I杂I保IR=（I+I）×（R+R）杂保土壤涂层R土壤断电测试：