管道阴极保护体系阳极位置优化的研究

《管道阴极保护体系阳极位置优化的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第11卷第3期腐蚀科学与防护技术v。1．1lN。+31999年5月CORROSIONSCIENCEANDPROTECTIONTECHNOLOGYMay1999I弓41管道阴极保护体系阳极位置优化的研究J．．I雀剖李相怡。一f自I1’(石油大学北京10~200)。1I(*-石油规划设计总院北京100~83)，I、1＼’、、^’摘蔓探讨了管道阴极保护中阳极位置的优化模型．从静态场理论出发，研究了下列函数关系：(1)阳极位置对阳极电阻(介质回路电阻)及通电

2、点电位的影响；(2)阳授位置对阳极电场及措线保护电位分布的影响．根据组成管道阴极保护电位不同成分之间的比例关系，将阳极距离(从0到∞)划分为三个区，重点讨论了近距区和远距区阳极位置的优化问题．关键词管道阴极保护数学模型阳极位置优化学抖分类号TG174．41阴极保护设计中阳极位置虽有理论研究[“，但实际主要靠经验或现场试验确定阳极的最近距离或最远距离．本文以作者前期关于管道阴极保护体系电位分布模型研究为基础]，探讨单阳极和管道阴极保护体系中阳极位置对通电点电位和沿管道电位分布的影响．因为管道保护电位

3、由金属电位和介质阳极电位两种成分组成．阳极距离越大，阳极电位成分越小．由此将阳极距离划为三个区，即：近距区、中间区和远距区．重点讨论了近距区和远距区阳极距离的优化目标和优化问题．1管道保护电位分布公式的研究。1．1警道保护电位分布的两种成分管道阴极保护电位定义为管道金属电位和其相邻介质电位的差，据我们前期研，阴极保护管道的沿线保护电位分布(变化)可写成以下形式：AE=，l一△(1)式中，AE为管道通电点保护电位和沿线某点的电位差值(电位衰减)，L为保护电流在管道金属上流动造成的上述两点间金属电位差

4、值，为从阳极流至无穷远的电流在管道沿线造成的上述两点间介质电位差值(相应阴极电流造成的介质电位改变可以忽略不计)．所以，管道保护电位由两种成分组成：一是管道金属电位，二是阳极电场作用下的管道沿线介质电位，由于公式(1)中△前取负值，所以这两种成分的变化是同向的，都加大了管道沿线的电位衰减．1．2管道叠曩电位公式H．Uhlig推导了无阳极电场影响时，阴极保护管道沿线的保护电位公式“，该公式实际上收到韧祷j1997—11—0{，收到修改祷：i998—02—01维普资讯http://www.cqvip.

5、com腐蚀科学与荫护技术11卷是管道金属电位的数学表达形式：对无限长管道U)=U，exp(一ax)(2)对有限长2L管道u。t，一ut—cosh~-a(L-丁x一)J(3)以上两式中，u，为管道上离通电点距离奎的金属电位，u一，为管道通电点的金属电位，a由管道特性决定的衰减系数，它由下式决定一R．为管道径向电阻，由管径，壁厚及金属电阻率决定，R为管道横向泄漏电阻，由涂层性质和土壤电阻率决定．当《工即离通电点不远的管道电位，均可用公式(2)处理．1．3阳极电场在管道沿线的介质电位公式阳极电场取决于阳

6、极形状及埋设方式．资料根据静电类比法和镜像法推导了埋地(视为半无限大均匀导电介质)立式棒阳极在管道沿线的介质电位公式．，一等(南+亏砉丽()式中j为流出阳极的总电流，P为土壤电阻率，n为阳极到管道通电点的距离(最短距离)，为所研究的管道位置离通电点的距离，h为管道及阳极的埋设深度(两者视为相等)．当a+x》^(如：浅埋阳极)时，上式简化成：，=罢志(5)或写戚一丽a(6)当》4时Ud(Ud(¨÷(7)式(6)、(7)中，t。为阳极电场在通电点处的介质电位．值得注意的是形状与立式棒阳极有较大差异的阳

7、极；或埋深很大的深井阳极；或近距牺牲阳极；或有限介质环境中的阳极，其阳极电位公式更加复杂，有时需借助数值计算结果或实际经验公式．1．4管道沿线的保护电位公式公式(1)给出了E函数．倒如，对浅埋立式棒阳极和无限长管道组成的阴极保护体系，可从公式(2)和(6)，求得管道沿线的保护电位衰减公式(用通电点和该点的保护电位差值表示)：△E【=E(0厂Ec=u州)(1一e一)—㈣(1一=弓)(8)口十’通电点保护电位E(o)=u)—U．(o)倒如，接u一。>(exp(。0‘。h)和u一一。·5>(_=毒计算的

8、沿管道保护电位分布及其组成成分示意图见图1．一般情况下，管道保护电位分布会比公式(8)更复杂一些，维普资讯http://www.cqvip.com3期翁永基等：管道碉棱保护悼系阳桩位置优化的研究舂dismncc(al0n~pipc)／mFig．1SchematicdiagramofvariouscomponentsforFig．2Curvesofpotentia1distrubitionatdifferent口protectionpotentialalongpipeline(dis