两点法电位检测储罐底板阴极保护效果评价

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1、·40·油气储运2005年两点法电位检测储罐底板阴极保护效果评价3马伟平张国忠(中国石油管道公司管道科技研究中心)(石油大学(华东)储运与建筑工程学院)梁昌华张大鹏李柏丹(中石化管道储运公司东营输油首站)(石油大学(华东)计算机与通信学院)安振山金图山(中国石油管道公司秦京输油气分公司)马伟平张国忠等:两点法电位检测储罐底板阴极保护效果评价,油气储运,2005,24(4)40～44。摘要针对深井阳极对储罐底板阴极保护数值模拟中存在的缺陷,提出了一种根据典型电流密度分布假设求解保护电位的方法。根据阴极保护体系物理模型,近似计算了深井阳极极化电位,数

2、值计算结果与现场实测电位数据的对比结果验证了数值方法的可靠性。通过计算,确定了单支深井阳极完全有效保护的临界储罐直径。根据数值计算结果,提出了两点法的电位检测储罐底板阴极保护效果评价技术。主题词储罐阴极保护两点法电位评价技术比较困难,也就无法检测中心部位的电位。国外采一、前言用罐基础水平、角向钻孔技术在已建储罐底板下安〔2〕装参比电极测试孔。但该电位测量技术仅供少量目前,国内外储罐底板阴极保护技术普遍采用试验研究使用,因实施难度极大,在所有储罐上推广深井阳极。深井阳极接地电阻小而稳定,占地少,可使用的可能性微乎其微。在国内,在罐基础钻孔尚以减少甚

3、至避免可能存在的干扰和屏蔽现象,适用无先例,已建大型储罐阴极保护效果只能根据推测于大中型储罐施加阴极保护系统。但对于直径超过来判定。60m的特大型储罐,应用深井阳极技术能否使储罐储罐阴极保护技术存在的问题是,由于阳极位底板各处达到有效保护电位,还有待于进一步的工置、土壤介质等因素造成储罐底板产生保护电位差,〔1〕程实践。同时,应用深井阳极技术还必须有合适这种电位差达到一定程度可能造成储罐底板部分位的地质结构,设计施工也存在一定的限制和难度,建置欠保护。大型储罐底板电位分布是不均匀的,边成后若进行调整则非常困难。从施工和经济方面考缘电位最高(指绝对

4、值以下),其余各处随该点到罐虑,使用单阳极为最佳选择,因此,研究单支深井阳边缘的距离逐渐衰减,衰减程度与储罐直径、该点到极完全有效保护的临界储罐直径具有实际意义。罐边缘的距离、土壤电阻率以及阳极的位置和埋深〔2〕有关。二、储罐阴极保护电位检测与阴极由于土壤介质的复杂多变性,很难根据罐边缘保护效果评价技术概况电位估算罐中心电位。目前,对于已建大型储罐的阴极保护效果评价,国内外学术界还没有一个统一新建储罐可以在罐底砂垫层埋设长效参比电极的标准。由于阴极保护电位检测方法存在一定的局来检测电位分布,而已建储罐底板安装参比电极就限性,因此发展储罐阴极保护电

5、位分布数学模型,以3065000,河北省廊坊市金光道51号;电话:(0316)2077914。第24卷第4期马伟平等:两点法电位检测储罐底板阴极保护效果评价·41·便根据罐边缘电位测量数据来评价已建储罐的阴极统参数计算。〔3〕保护效果,现已成为研究的热点。2、计算区域边缘电位梯度使用数值方法是研究阴极保护体系电位分布问电位在距深井阳极较远时变化很小(等于金属〔4〕题的发展方向,因而,提出一种根据典型电流密度在土壤中的自然腐蚀电位,受深井阳极影响很小),分布假设求解保护电位的计算方法,对单支深井阳计算区域边缘电位梯度等于零:极完全有效保护的临界储罐

6、直径进行计算,依据现5<=0(3)5n场普遍使用的罐周边缘电位测量方法和数值计算结果,现提出两点法电位检测储罐底板阴极保护效果3、储罐底板电流密度第二类边界条件f(<)为阴极表面电位等于<评价技术。对应的电流密度,金属构件f(<)与<极化曲线需由三、建立数学模型〔7〕试验测出,极化曲线试验受很多限定条件(金属材质、电解液浓度、测试时间长短等)影响。限定条件稳态分布型阴极保护体系电位分布满足以下不同,极化曲线拟和方程也不同,这将导致电位计算〔5〕Laplace方程:系统误差。现根据一种典型电流密度分布假设求解2225<5<5

7、z2=0保护电位,文献[8]根据静电学原理推导出无限大空S1:<=<0(第一类边界)(1)间带电圆盘电流密度i分布公式:5<1i=I(4)S2:=-f(<)(第二类边界)225nσ2πrr-a式中S1———阳极表面;S2———被保护金属表面;五、计算参数选取σ———计算区域的环境介质电导率;f(<)———被保护金属表面的电流密度。1、计算区域环境介质罐底板与以沥青砂为主要构造的基础接触,基四、边界条件础与土壤物性参数(电阻率、密度等)相差很大,以往〔5,7〕数值模拟研究中假定土壤均匀、各向同性,没有1、深井阳极极化电位考虑计算区域环境介质的不连续

8、性,这给模拟结果目前尚不清楚高硅铸铁深井阳极的导电机带来了误差,需加以改进。本项研究的计算区域环〔6〕理,理论上定量确定深井阳极极化电位