區(qū)域陰極保護在輸油站場的應用(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上區(qū)域陰極保護在輸油站場的應用區(qū)域陰極保護在輸油站場的應用 摘要：實踐證明，僅靠涂層無法滿足埋地管道的防腐要求。越來越多的看法認為，對站內(nèi)埋地管道采取陰極保護是十分必要的。本文首先闡述了輸油站場區(qū)域陰極保護技術原理，其次，分析了輸油站場區(qū)域陰極保護方式選擇。同時，就輸油站場區(qū)域性陰極保護存在的問題和解決措施進行了深入的探討。 關鍵詞：輸油站場；陰極保護；解決措施 基金項目:省部共建“石油天然氣裝備”教育部重點實驗室資助項目(2006STS02) 中圖分類號： U653 文獻標識碼： A 文章編號： 前言 對于輸油站場，采用陰極保護對站內(nèi)管道和埋地鋼結構進行保護未列入國家

2、強制標準，因此采用陰極保護系統(tǒng)的實例較少。近年來，各輸油氣站場配管系統(tǒng)腐蝕的事例不斷出現(xiàn)，且站內(nèi)設備接地以及管道品類較多，站內(nèi)腐蝕泄漏的危害遠比干線高層不可避免地會存在缺陷，從而導致腐蝕泄漏事故的發(fā)生。實踐證明，僅靠涂層無法滿足埋地管道的防腐要求。越來越多的看法認為，對站內(nèi)埋地管道采取陰極保護是十分必要的。 2. 輸油站場區(qū)域陰極保護技術原理 輸油站場設計的做法通常是在進出站干線上安裝絕緣件,實現(xiàn)站內(nèi)管道與進、出站干線的電性隔離。由于多種原因,一般情況是站內(nèi)埋地管道的涂層質(zhì)量較差,且站內(nèi)管道連接有多個接地極,同時站內(nèi)還有大量鋼質(zhì)結構、水泥支墩和電導線與管道相連,這些相關的不帶保護層的鋼材、銅材

3、大大提高了站內(nèi)埋地管道的腐蝕風險。根據(jù)NACE SP0169-2007的要求:所有埋地管道都會受到腐蝕的影響,應該采取有效、充分的腐蝕控制工藝來保證管道的完整性。因此有必要對站內(nèi)埋地管道實施陰極保護以實現(xiàn)復雜情況下的腐蝕控制。 區(qū)域性陰極保護是指將某區(qū)域內(nèi)所有預保護對象作為一個整體進行保護,依靠輔助陽極的合理布局、保護電流的自由分配以及與相鄰設備的電絕緣措施,使被保護對象處于規(guī)定的保護電位范圍內(nèi)。站場區(qū)域陰極保護就是對站內(nèi)工藝管網(wǎng)、生產(chǎn)設備及附屬設施進行陰極保護。 3. 輸油站場區(qū)域陰極保護方式選擇 區(qū)域陰極保護技術的發(fā)展落后于長輸管道陰極保護技術。長輸管道的陰極保護有較為成熟的計算公式，而區(qū)

4、域保護被保護體多、分布復雜、電流需求量大、邊界條件復雜，電位與電流密度呈非線性關系，目前國際上尚無較有效的計算公式及計算軟件。目前國內(nèi)外區(qū)域陰極保護大部分采用外加電流方式，主要是考慮站內(nèi)接地系統(tǒng)較多，又無法與被保護體斷開，對陰極保護電流的需要量很大。而犧牲陽極系統(tǒng)驅動電壓差小，輸出電流量較少，且不適用于高土壤電阻率地區(qū) （土壤電阻率高達150?m），因此最終選用了外加電流陰極保護的方式。 區(qū)域陰極保護中，有85%的電流用在保護混凝土中的鋼筋及防雷防靜電接地，僅有15%的電流是用于保護埋地管道。因此，陽極地床的選擇及分布至關重要。區(qū)域陰極保護中外加電流的輔助陽極有深井陽極、淺埋陽極及柔性陽極，三

5、種輔助陽極各有其特點及應用環(huán)境。 深井陽極地床適用于地表土壤電阻率高的環(huán)境，其占地面積小，電流分布范圍廣且均勻。淺埋陽極適用于土壤電阻率低的環(huán)境，其占地面積大，保護電流分布范圍小，易造成電流分布不均勻及屏蔽現(xiàn)象。 淺埋陽極適用于土壤電阻率低的環(huán)境，其占地面積大，保護電流分布范圍小，易造成電流分布不均勻及屏蔽現(xiàn)象。柔性陽極與管道平行敷設，輸出電流均勻，避免了過保護和保護不足的問題，不受土壤電阻率大小的影響，但造價高，一般只在關鍵地方且土壤電阻率極高的部分區(qū)域使用。 4.輸油站場區(qū)域性陰極保護存在的問題和解決措施 4.1干擾問題 由于站外長輸管線陰極保護系統(tǒng)的控制參比電極和通電點一般設在絕緣接頭附

6、近，站區(qū)陰極保護系統(tǒng)運行后的輸出電流以及形成地電場遠遠大于干線陰極保護的地電場，大電流所形成的強電場可能會對站外干線通電點附近過保護和保護距離縮短，站外遠端可能保護不上。由于干線陰極保護系統(tǒng)均采用恒電位控制方式，以基準信號參比附近管道的極化電位作為反饋信號進行恒電位調(diào)節(jié)，通電點附近的極化電位變化直接影響到系統(tǒng)的輸出。當來自站內(nèi)保護系統(tǒng)的干擾電流導致控制點陰極極化增加時，干線陰極保護系統(tǒng)輸出將自動下降，這樣干線陰極保護系統(tǒng)的保護距離就會縮短;當站內(nèi)保護系統(tǒng)的干擾電流導致控制點陰極極化減小時，干線陰極保護系統(tǒng)輸出將自動提高，這種情況下控制點是干擾電流的流出點(陽極)，管道上另有干擾電流流人點(陰極

7、)，干擾電流的流人/流出也是出現(xiàn)在管道局部。由于系統(tǒng)輸出增加，所以整個管道陰極極化加大，近端易于產(chǎn)生過保護。如果采用柔性陽極進行區(qū)域性保護則不會或者很少對干線陰極保護造成影響。 防止干擾的主要措施有:設計時應使站區(qū)陰極保護系統(tǒng)的陽極床盡可能地遠離干線陰極保護系統(tǒng)的通電點和基準信號參比電極;采用對輸出電流分散且外界干擾小的輔助陽極系統(tǒng)，例如柔性陽極;合理設置站內(nèi)多個不同位置的通電點和基準信號點;如果采用深井陽極做區(qū)域保護的輔助陽極時，在干線通電點附近要設置排流措施來抑制站內(nèi)保護對它的干擾。 4.2屏蔽問題及防止措施 站內(nèi)區(qū)域保護的另一個常見問題就是站內(nèi)埋地金屬構筑物密集所造成的屏蔽閉。由于站場地

8、下工藝管道與電力系統(tǒng)、鋼筋混凝土、消防給排水管道以及接地系統(tǒng)等金屬都會存在搭接，流向該區(qū)域的總電流會在土壤中產(chǎn)生電位梯度導致屏蔽效應。在結構密集區(qū)的中央，屏蔽影響將達到最大。當出現(xiàn)密集區(qū)屏蔽時，依靠遠陽極陰極保護系統(tǒng)是不行的，可采用近陽極進行補充保護，遠陽極與近陽極相結合，使陽極周圍的影響區(qū)相互充分疊加，改善整個區(qū)域內(nèi)結構的保護電位，對于接地系統(tǒng)龐大的站區(qū)，可采用負電性金屬(例如鎂陽極或鋅陽極)作為接地材料以幫助消除屏蔽，促使保護電流均衡分布。 4.3接地系統(tǒng)影響 站場的接地極問題是區(qū)域性保護近幾年暴露出來的問題，電力接地或者聯(lián)合接地系統(tǒng)成網(wǎng)狀分布在上場區(qū)內(nèi)，而且豎向接地極多采用更正于管道自然

9、電位的銅包鋼和減阻接地模塊材料，造成保護電流大量無序漏失，嚴重制約了被保護管道電位的極化程度和均勻分布，嚴重影響到預期的保護效果。陰極保護電流大量流失就是從接地極流往地下，應盡可能采用犧牲陽極類的材料做接地極，例如鋅棒或者鋅包鋼材料。 5.結語 輸油站場實施區(qū)域性陰極保護是站場綜合保護的發(fā)展趨勢，也越來越引起專業(yè)人事的重視，以強制電流為主、犧牲陽極為輔的綜合保護方式將成為站場陰極保護的合理方案，主要采用深井MMO陽極和柔性陽極兩種陽極。由于站內(nèi)陰 極保護的電流量很大(百安培級)，深井陽極系統(tǒng)強大電場存在著對干線陰極保護的嚴重干擾，以及站內(nèi)錯綜復雜管道的電流屏蔽問題，而柔性陽極由于電場范圍的可控性、方向性和均勻性，干擾和屏蔽問題基本上不存在。以柔性陽極為輔助陽極的強制電流系統(tǒng)是站場區(qū)域性陰極保護的發(fā)展方向。 參考文獻：1 王巖,陳勇.陰極保護在長輸管線上的應