陰極保護技術(shù)在油氣田中的應用

1、1陰極保護技術(shù)在油氣田中的應用陰極保護技術(shù)在油氣田中的應用采油工程技術(shù)研究院防腐中心采油工程技術(shù)研究院防腐中心王樹濤王樹濤2提提 綱綱一、腐蝕控制和陰極保護技術(shù)基本原理一、腐蝕控制和陰極保護技術(shù)基本原理二、管道的陰極保護技術(shù)二、管道的陰極保護技術(shù)三、罐體及站場的陰極保護技術(shù)三、罐體及站場的陰極保護技術(shù)四、油氣井的陰極保護技術(shù)四、油氣井的陰極保護技術(shù)五、應用標準和規(guī)范五、應用標準和規(guī)范3（一）腐蝕控制的基本原理（一）腐蝕控制的基本原理 腐蝕是材料與環(huán)境反應引起的材料破壞與變質(zhì)，它存在于各行各腐蝕是材料與環(huán)境反應引起的材料破壞與變質(zhì)，它存在于各行各業(yè)，引起經(jīng)濟損失也是引人注目的。業(yè)，引起經(jīng)濟損失也

2、是引人注目的。 腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約占腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約占國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的5%5%左右左右，每年，每年由于腐蝕使由于腐蝕使鋼鐵產(chǎn)量的鋼鐵產(chǎn)量的101020%20%變?yōu)殇P，約有變?yōu)殇P，約有30%30%的鋼鐵設(shè)備報廢。的鋼鐵設(shè)備報廢。 腐蝕是造成腐蝕是造成石油工業(yè)石油工業(yè)中金屬設(shè)施破壞的主要原因之一，經(jīng)濟、生中金屬設(shè)施破壞的主要原因之一，經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、人員生命健康均受嚴重影響。態(tài)環(huán)境、人員生命健康均受嚴重影響。4 腐蝕從本質(zhì)上講是一個腐蝕從本質(zhì)上講是一個自發(fā)的過程自發(fā)的過程。雖然不能杜絕之，卻可采取。雖然不能杜絕之，卻可采取某些措施來某些措施來減輕或防止減輕或防止。

3、 采取有效的防腐措施和科學管理，采取有效的防腐措施和科學管理，30%30%的腐蝕的腐蝕是可以預防的。是可以預防的。 防腐措施：防腐措施：合理的設(shè)計、正確選用金屬材料、改變腐蝕環(huán)境、采合理的設(shè)計、正確選用金屬材料、改變腐蝕環(huán)境、采用耐腐蝕覆蓋層、用耐腐蝕覆蓋層、陰極保護技術(shù)陰極保護技術(shù)、陽極保護技術(shù)、用耐腐蝕非金屬材、陽極保護技術(shù)、用耐腐蝕非金屬材料代替金屬材料。料代替金屬材料。陽極反應：陽極反應：陰極反應：陰極反應：腐蝕反應過程：腐蝕反應過程：5（二）陰極保護技術(shù)的基本原理（二）陰極保護技術(shù)的基本原理 由外電路向由外電路向金屬通入電子金屬通入電子，被保護結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使金屬腐蝕，被保護結(jié)

4、構(gòu)物成為陰極，從而使金屬腐蝕反應反應( (失電子反應失電子反應) )受到抑制，受到抑制，避免或減弱腐蝕避免或減弱腐蝕的發(fā)生。的發(fā)生。 陰極保護技術(shù)有陰極保護技術(shù)有兩種：兩種：u犧牲陽極陰極保護技術(shù)；犧牲陽極陰極保護技術(shù)；u強制電流（外加電流）陰極保護技術(shù)。強制電流（外加電流）陰極保護技術(shù)。6 目前陰極保護技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，廣泛應用到土壤、海水、淡水、目前陰極保護技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，廣泛應用到土壤、海水、淡水、化工介質(zhì)中的鋼質(zhì)管道、電纜、鋼碼頭、艦船、儲罐罐底、冷卻器等金化工介質(zhì)中的鋼質(zhì)管道、電纜、鋼碼頭、艦船、儲罐罐底、冷卻器等金屬構(gòu)筑物等的腐蝕控制。屬構(gòu)筑物等的腐蝕控制。 u18341834年

5、年法拉第：陰極保護原理奠定基礎(chǔ)。法拉第：陰極保護原理奠定基礎(chǔ)。u18901890年年愛迪生：提出強制電流保護船舶。愛迪生：提出強制電流保護船舶。u19021902年年柯恩：實現(xiàn)了愛迪生的設(shè)想?？露鳎簩崿F(xiàn)了愛迪生的設(shè)想。u19051905年年美國用于鍋爐保護。美國用于鍋爐保護。u19061906年年德國建立第一個陰極保護廠。德國建立第一個陰極保護廠。u19131913年年命名為電化學保護。命名為電化學保護。u19241924年年地下管網(wǎng)陰極保護。地下管網(wǎng)陰極保護。 國內(nèi)做陰極保護設(shè)計過硬的的設(shè)計院：廊坊管道局設(shè)計院、中國石國內(nèi)做陰極保護設(shè)計過硬的的設(shè)計院：廊坊管道局設(shè)計院、中國石油西南設(shè)計院、勝

6、利油田設(shè)計院、華北設(shè)計院等。油西南設(shè)計院、勝利油田設(shè)計院、華北設(shè)計院等。 國內(nèi)知名度較高的陰極保護廠家：洛陽的七二五所、福建三明無線國內(nèi)知名度較高的陰極保護廠家：洛陽的七二五所、福建三明無線電二廠、山東奧科防腐、河南第一防腐、天津管道防腐等。電二廠、山東奧科防腐、河南第一防腐、天津管道防腐等。7（三）兩種陰極保護方法的優(yōu)缺點比較（三）兩種陰極保護方法的優(yōu)缺點比較 根據(jù)實施陰極保護工程的現(xiàn)場條件，有時亦可考慮對同一結(jié)構(gòu)同時根據(jù)實施陰極保護工程的現(xiàn)場條件，有時亦可考慮對同一結(jié)構(gòu)同時采用兩種陰極保護法。采用兩種陰極保護法。 陰極保護具有投資少（只占工程投資總額的陰極保護具有投資少（只占工程投資總額的

7、1%，工程大時，所占比，工程大時，所占比重相應減少），管理簡單，可有效地延長管道壽命達重相應減少），管理簡單，可有效地延長管道壽命達20年以上。年以上。8（四）陰極保護的應用條件：（四）陰極保護的應用條件：u腐蝕介質(zhì)必須是導電的，以便建立連續(xù)電路；腐蝕介質(zhì)必須是導電的，以便建立連續(xù)電路；u被保護的金屬材料在所處的介質(zhì)中要容易進行極化；被保護的金屬材料在所處的介質(zhì)中要容易進行極化；u對于復雜的金屬設(shè)備或構(gòu)筑物，要考慮其幾何上的對于復雜的金屬設(shè)備或構(gòu)筑物，要考慮其幾何上的“屏蔽作用屏蔽作用”，防，防止保護電流的不均勻；止保護電流的不均勻；u電絕緣是必須的；電絕緣是必須的；u被保護物系統(tǒng)的連續(xù)也是必

8、須的；被保護物系統(tǒng)的連續(xù)也是必須的；u一些不安全因素必須考慮，如：罐內(nèi)析出氫氣的爆炸，有可燃氣體，一些不安全因素必須考慮，如：罐內(nèi)析出氫氣的爆炸，有可燃氣體，不能用鎂等。不能用鎂等。9（五）陰極保護的主要參數(shù)（五）陰極保護的主要參數(shù) 1 1、陰極保護電位、陰極保護電位 保護電位是指陰極保護時使保護電位是指陰極保護時使金屬腐蝕停止（或可忽略）金屬腐蝕停止（或可忽略）時所需的電時所需的電位。此項參數(shù)是借助參比電極來測量，實踐中容易實現(xiàn)，是陰極保護最位。此項參數(shù)是借助參比電極來測量，實踐中容易實現(xiàn)，是陰極保護最基本的參數(shù)；必須指明所用的參比電極?；镜膮?shù)；必須指明所用的參比電極。102 2、陰極保

9、護電流密度、陰極保護電流密度 是指被保護構(gòu)筑物是指被保護構(gòu)筑物單位面積上所需的保護電流單位面積上所需的保護電流，是陰極保護設(shè)計中，是陰極保護設(shè)計中必不可少的又一重要參數(shù)，受被保護構(gòu)筑物的表面狀況、環(huán)境條件和被必不可少的又一重要參數(shù)，受被保護構(gòu)筑物的表面狀況、環(huán)境條件和被保護金屬種類的影響。保護金屬種類的影響。 根據(jù)所得到資料便可估算出所需電流，估算出單站保護長度、確定根據(jù)所得到資料便可估算出所需電流，估算出單站保護長度、確定保護方案。保護方案。 所需電流所需電流= =防蝕電流密度防蝕電流密度(mA/m(mA/m2 2) )防蝕表面積。防蝕表面積。113 3、最佳保護狀態(tài)、最佳保護狀態(tài) 衡量陰極

10、保護的效果有兩個參數(shù)：保護度衡量陰極保護的效果有兩個參數(shù)：保護度P P 和保護效率和保護效率Z Z12（六）犧牲陽極法（六）犧牲陽極法 利用利用電位比被保護金屬結(jié)構(gòu)低的金屬或合金電位比被保護金屬結(jié)構(gòu)低的金屬或合金（替死鬼）作為陽極，犧牲陽極因（替死鬼）作為陽極，犧牲陽極因較活潑而優(yōu)先溶解較活潑而優(yōu)先溶解，釋放出，釋放出電流供被保護金屬陰極極化電流供被保護金屬陰極極化，實現(xiàn)保護。在陰極（被保，實現(xiàn)保護。在陰極（被保護結(jié)構(gòu)）得到保護的同時，陽極不斷地被消耗，故稱為犧牲陽極。護結(jié)構(gòu)）得到保護的同時，陽極不斷地被消耗，故稱為犧牲陽極。 1 1、作為犧牲陽極材料，必須能滿足以下要求：、作為犧牲陽極材料，

11、必須能滿足以下要求：u 要有足夠負的穩(wěn)定電位；要有足夠負的穩(wěn)定電位；u 自腐蝕速率小且腐蝕均勻，要有高而穩(wěn)定的電流效率；自腐蝕速率小且腐蝕均勻，要有高而穩(wěn)定的電流效率；u 電化學當量高，即單位重量產(chǎn)生的電流量大；電化學當量高，即單位重量產(chǎn)生的電流量大；u 工作中陽極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落；工作中陽極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落；u 腐蝕產(chǎn)物不污染環(huán)境，無公害；腐蝕產(chǎn)物不污染環(huán)境，無公害；u 材料來源廣，加工容易，價格低廉。材料來源廣，加工容易，價格低廉。 132 2、常用的犧牲陽極材料：鎂基、鋅基、鋁基，性能對比、常用的犧牲陽極材料：鎂基、鋅基、鋁基，性能對比143 3、犧牲陽極的安

12、裝方式、犧牲陽極的安裝方式 （1 1）土壤環(huán)境）土壤環(huán)境u為保證犧牲陽極在土壤中性能穩(wěn)定，陽極四周要填充適當?shù)幕瘜W填包料。為保證犧牲陽極在土壤中性能穩(wěn)定，陽極四周要填充適當?shù)幕瘜W填包料。u犧牲陽極的分布可采用單支或集中成組兩種方式，陽極埋設(shè)分為立式、水犧牲陽極的分布可采用單支或集中成組兩種方式，陽極埋設(shè)分為立式、水平兩種方式，埋設(shè)方向有軸向、徑向。平兩種方式，埋設(shè)方向有軸向、徑向。 （2 2）水環(huán)境）水環(huán)境 主要有焊接、螺栓固定、繩索懸吊。主要有焊接、螺栓固定、繩索懸吊。 （3 3）容器內(nèi)）容器內(nèi)u一般布設(shè)在平面上，均勻布置，同時照顧邊角位置上的電流分布。一般布設(shè)在平面上，均勻布置，同時照顧邊

13、角位置上的電流分布。u主要有焊接、螺栓固定、繩索懸吊。主要有焊接、螺栓固定、繩索懸吊。15（七）強制電流法（外加電流法）（七）強制電流法（外加電流法） 給被保護結(jié)構(gòu)給被保護結(jié)構(gòu)加一陰極電流加一陰極電流，而給，而給輔助陽極輔助陽極（替死鬼）加一陽極電流，構(gòu)成（替死鬼）加一陽極電流，構(gòu)成一個腐蝕電池。一個腐蝕電池。 由輔助陽極、參比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜所組成。由輔助陽極、參比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜所組成。 輔助陽極的功能：把保護電流送入電解質(zhì)流到保護體上；分為：可溶性陽極輔助陽極的功能：把保護電流送入電解質(zhì)流到保護體上；分為：可溶性陽極（如鋼、鋁）、微溶性陽極（如高硅鑄鐵、石墨）

14、、不溶性陽極（如鉑、鍍鉑、金（如鋼、鋁）、微溶性陽極（如高硅鑄鐵、石墨）、不溶性陽極（如鉑、鍍鉑、金屬氧化物）屬氧化物）3 3大類。大類。16（八）陰極保護技術(shù)的管理要求（八）陰極保護技術(shù)的管理要求1 1、保護率、保護率 是反應被保護管道實現(xiàn)有效陰極保護的范圍，要求是反應被保護管道實現(xiàn)有效陰極保護的范圍，要求100%100%。2 2、運行率、運行率 是反應一年內(nèi)陰極保護投入運行的時間比率，要求高于是反應一年內(nèi)陰極保護投入運行的時間比率，要求高于98%98%。3 3、保護度、保護度 是衡量陰極保護效果的指標，要求高于是衡量陰極保護效果的指標，要求高于98%98%。17提綱提綱一、腐蝕控制和陰極保

15、護技術(shù)基本原理一、腐蝕控制和陰極保護技術(shù)基本原理二、管道的陰極保護技術(shù)二、管道的陰極保護技術(shù)三、罐體及站場的陰極保護技術(shù)三、罐體及站場的陰極保護技術(shù)四、油氣井的陰極保護技術(shù)四、油氣井的陰極保護技術(shù)五、應用標準和規(guī)范五、應用標準和規(guī)范18 地下管道的地下管道的腐蝕穿孔腐蝕穿孔將會造成油氣的漏損，嚴重時還會引起火災、爆炸事故等，將會造成油氣的漏損，嚴重時還會引起火災、爆炸事故等，直接危及人民的生命財產(chǎn)安全。另外，由此而引起的油氣停輸使有關(guān)企業(yè)停土停產(chǎn)，直接危及人民的生命財產(chǎn)安全。另外，由此而引起的油氣停輸使有關(guān)企業(yè)停土停產(chǎn)，又給國民經(jīng)濟造成間接的損失，因此又給國民經(jīng)濟造成間接的損失，因此防止油氣管

16、道的腐蝕防止油氣管道的腐蝕，在油氣管道的設(shè)計、施，在油氣管道的設(shè)計、施工與管理工作中是一項極其重要的內(nèi)容。工與管理工作中是一項極其重要的內(nèi)容。 多年的實踐證明，若多年的實踐證明，若陰極保護陰極保護管理得當，管理得當，管道壽命可延長一倍以上管道壽命可延長一倍以上。也就是說，。也就是說，無形中又給國家建設(shè)了一條管線。無形中又給國家建設(shè)了一條管線。陰極保護與防腐涂層陰極保護與防腐涂層配合使用是當前控制地下金配合使用是當前控制地下金屬腐蝕的最有效、最經(jīng)濟的方法。屬腐蝕的最有效、最經(jīng)濟的方法。 陰極保護通常有兩種方法，即犧牲陽極法陰極保護通常有兩種方法，即犧牲陽極法( (圖圖1)1)和外加電流法和外加電

17、流法( (圖圖2)2)。19（一）基本參數(shù)（一）基本參數(shù)1 1、電位、電位u埋地鋼管道的陰極保護標準，通常采取埋地鋼管道的陰極保護標準，通常采取管道對地電位管道對地電位的測量，一般情況下取的測量，一般情況下取-0.85(CSE)-0.85(CSE)。在有硫酸鹽還原菌活動的沼澤地帶取。在有硫酸鹽還原菌活動的沼澤地帶取-0.95-0.95（CSECSE）。）。u這一標準也可用另一方式即這一標準也可用另一方式即電位偏移法電位偏移法表達，在一般情況下可采用比自然電表達，在一般情況下可采用比自然電位向負偏移位向負偏移0.25-0.3V0.25-0.3V。在硫酸鹽還原菌居動地帶取向負偏移。在硫酸鹽還原菌居

18、動地帶取向負偏移0.4V0.4V。u最高保護電位與防腐層性能最高保護電位與防腐層性能有關(guān)的一個參數(shù)，一般都規(guī)定在析氫電位以下，有關(guān)的一個參數(shù)，一般都規(guī)定在析氫電位以下，如對瀝青防腐層的最高保護電位可取如對瀝青防腐層的最高保護電位可取-0.125V-0.125V，特殊地區(qū)也有選，特殊地區(qū)也有選-1.5V-1.5V的。的。202 2、電流密度、電流密度u陰極保護陰極保護所需電流密度的大小與防腐涂層的種類及性能所需電流密度的大小與防腐涂層的種類及性能有很大關(guān)有很大關(guān)系，質(zhì)量差的涂層所需電流密度大。系，質(zhì)量差的涂層所需電流密度大。u陰極保護可很好鑒別防腐滌層的質(zhì)量，陰極保護電流密度與涂層陰極保護可很好

19、鑒別防腐滌層的質(zhì)量，陰極保護電流密度與涂層的關(guān)系列于表的關(guān)系列于表4 4、表、表5 5。213 3、施加陰極保護的管道必須滿足的條件、施加陰極保護的管道必須滿足的條件 管道縱向管道縱向連續(xù)導電連續(xù)導電、具有足夠電阻的、具有足夠電阻的管道覆蓋層管道覆蓋層、管道和其他低、管道和其他低電阻接地裝置的電阻接地裝置的電絕緣電絕緣。4 4、測試樁、測試樁 用于用于陰極保護參數(shù)陰極保護參數(shù)的檢測，是管道管理維護中必不可少的裝置，的檢測，是管道管理維護中必不可少的裝置，按測試功能沿線分設(shè)，可用于管道電位、電流、絕緣性能的檢測，也按測試功能沿線分設(shè)，可用于管道電位、電流、絕緣性能的檢測，也可以用于覆蓋層檢漏及交

20、直流干擾的測試?？梢杂糜诟采w層檢漏及交直流干擾的測試。u電位測試樁：匯流點及每公里處設(shè)一支；電位測試樁：匯流點及每公里處設(shè)一支；u電流測試樁：每電流測試樁：每5-8km5-8km處設(shè)一支；處設(shè)一支；u絕緣測試樁：每一絕緣連接處設(shè)一支。絕緣測試樁：每一絕緣連接處設(shè)一支。22（二）陰極保護設(shè)計準備（二）陰極保護設(shè)計準備1 1、保護參數(shù)的選擇、保護參數(shù)的選擇u參數(shù)參數(shù)盡量實地測量盡量實地測量，無法測量的只能根據(jù)經(jīng)驗及標準規(guī)范提供的參數(shù)進行，無法測量的只能根據(jù)經(jīng)驗及標準規(guī)范提供的參數(shù)進行設(shè)計，然后根據(jù)情況在調(diào)整。設(shè)計，然后根據(jù)情況在調(diào)整。u在在埋地鋼制管道強制電流陰極保護設(shè)計規(guī)范埋地鋼制管道強制電流陰

21、極保護設(shè)計規(guī)范中，給出下列常規(guī)參數(shù)：中，給出下列常規(guī)參數(shù)：自然電位：自然電位：-0.55V-0.55V（CSECSE）；）；保護電位：保護電位：-0.85V-0.85V（CSECSE）；）；匯流點電位：匯流點電位： -1.25V-1.25V（CSECSE）；）；覆蓋層電阻：覆蓋層電阻：1000010000mm2 2；鋼管電阻率：低碳鋼鋼管電阻率：低碳鋼0.1350.135mmmm2 2/m/m，16Mn16Mn鋼鋼0.1350.135mmmm2 2/m/m，高強度鋼，高強度鋼0.1660.166mmmm2 2/m/m；電源效率：電源效率：70%70%；電流密度：電流密度：30305050A/m

22、A/m2 2，新型環(huán)氧粉末、，新型環(huán)氧粉末、3 3層層PEPE覆蓋層的取覆蓋層的取1 1 A/mA/m2 2 ；土壤電阻率：實測。土壤電阻率：實測。232 2、設(shè)計資料的獲取、設(shè)計資料的獲?。? 1）要收集的資料：）要收集的資料：u管道平面路線圖管道平面路線圖u管道參數(shù)（管徑、壁厚、管材）管道參數(shù)（管徑、壁厚、管材）u連接方式（焊接、螺紋或機械）連接方式（焊接、螺紋或機械）u覆蓋層的類型及性能覆蓋層的類型及性能u套管的位置及結(jié)構(gòu)套管的位置及結(jié)構(gòu)u電絕緣的位置及結(jié)構(gòu)電絕緣的位置及結(jié)構(gòu)u架空管及河流穿越的位置及結(jié)構(gòu)。架空管及河流穿越的位置及結(jié)構(gòu)。（2 2）通過現(xiàn)場勘測獲取的資料：）通過現(xiàn)場勘測獲取

23、的資料：u現(xiàn)存和規(guī)劃中的陰極保護系統(tǒng)現(xiàn)存和規(guī)劃中的陰極保護系統(tǒng)u可能的地上、地下交直流干擾源可能的地上、地下交直流干擾源u特殊的環(huán)境條件（永凍土、巖石、沼澤）特殊的環(huán)境條件（永凍土、巖石、沼澤）u鄰近的金屬構(gòu)筑物鄰近的金屬構(gòu)筑物u可供利用的電源可供利用的電源u沿線土壤電阻率沿線土壤電阻率u對已建管道作饋電試驗，測取所需電流對已建管道作饋電試驗，測取所需電流u必要的氣象資料。必要的氣象資料。243 3、陰極保護方法的選擇、陰極保護方法的選擇 根據(jù)以下因素選擇使用犧牲陽極法、強制電流法。根據(jù)以下因素選擇使用犧牲陽極法、強制電流法。（1 1）管道覆蓋層狀況）管道覆蓋層狀況 因為犧牲陽極輸出電流優(yōu)先，

24、僅為因為犧牲陽極輸出電流優(yōu)先，僅為mAmA級，所以當管道覆蓋層很差時，采級，所以當管道覆蓋層很差時，采用犧牲陽極不經(jīng)濟而不宜選用。用犧牲陽極不經(jīng)濟而不宜選用。（2 2）工程規(guī)模大?。┕こ桃?guī)模大小 被保護的管道如果太短，建一座陰極保護站，保護的方位富裕太多，不被保護的管道如果太短，建一座陰極保護站，保護的方位富裕太多，不宜采用強制電流法，而犧牲陽極就比較合適。宜采用強制電流法，而犧牲陽極就比較合適。（3 3）環(huán)境條件）環(huán)境條件 如果土壤電阻率過高，犧牲陽極要滿足保護要求則要消耗大量的材料，如果土壤電阻率過高，犧牲陽極要滿足保護要求則要消耗大量的材料，經(jīng)濟上不合理。經(jīng)濟上不合理。 當周圍金屬構(gòu)筑物

25、密集時，不宜采用強制電流法。當周圍金屬構(gòu)筑物密集時，不宜采用強制電流法。（4 4）有無可利用電源）有無可利用電源 有些場合，沒有電源可能也會制約強制電流的應用。有些場合，沒有電源可能也會制約強制電流的應用。25（三）外加電流陰極保護設(shè)計（三）外加電流陰極保護設(shè)計 主要包括：主要包括：陰極保護站數(shù)目陰極保護站數(shù)目的確定、的確定、電源設(shè)備功率電源設(shè)備功率的確定、的確定、輔助陽極輔助陽極類型和重量類型和重量的確定。的確定。1 1、陰極保護站數(shù)目的確定、陰極保護站數(shù)目的確定 首先應該確定保護電流密度和保護長度。首先應該確定保護電流密度和保護長度。 （1 1）保護電流密度的確定）保護電流密度的確定 一般

26、可根據(jù)埋地管道所使用的一般可根據(jù)埋地管道所使用的防腐層的絕緣層電阻防腐層的絕緣層電阻確定。確定。對于已建管道，以實測值為準。對于已建管道，以實測值為準。如果一時找不到對應得的推薦值，也可以用下列簡化公式計算：如果一時找不到對應得的推薦值，也可以用下列簡化公式計算：26（2 2）保護長度的確定）保護長度的確定 由下公式計算：由下公式計算：27（3 3）保護站數(shù)目的確定）保護站數(shù)目的確定282 2、電源設(shè)備功率的確定、電源設(shè)備功率的確定 外加電流陰極保護系統(tǒng)的電源功率計算公式：外加電流陰極保護系統(tǒng)的電源功率計算公式：29電源設(shè)備：電源設(shè)備：u可靠性高，壽命長，能滿足長期不間斷供電；可靠性高，壽命長

27、，能滿足長期不間斷供電；u優(yōu)先考慮穩(wěn)定可靠地交流電源，也可以使用：太陽能、風能等；優(yōu)先考慮穩(wěn)定可靠地交流電源，也可以使用：太陽能、風能等；u維護保養(yǎng)簡單，對環(huán)境適應性強；維護保養(yǎng)簡單，對環(huán)境適應性強；u輸出電流、電壓可調(diào)；輸出電流、電壓可調(diào)；u應具備抗過載、防雷、抗干擾、故障保護功能等。應具備抗過載、防雷、抗干擾、故障保護功能等。303 3、輔助陽極壽命計算，一般設(shè)計壽命為、輔助陽極壽命計算，一般設(shè)計壽命為15-2015-20年年4 4、所需輔助陽極支數(shù)的計算、所需輔助陽極支數(shù)的計算 所需輔助陽極的支數(shù)是由所需輔助陽極的支數(shù)是由陽極的設(shè)計壽命及消耗率陽極的設(shè)計壽命及消耗率所決定，可按式所決定，

28、可按式（12-1212-12）換算得到陽極的總重量：）換算得到陽極的總重量：G=TgI/KG=TgI/K，再從接地電阻和規(guī)格型號，再從接地電阻和規(guī)格型號選取陽極的支數(shù)。選取陽極的支數(shù)。315 5、輔助陽極的位置和種類的選擇、輔助陽極的位置和種類的選擇（1 1）位置選擇應符合下列要求）位置選擇應符合下列要求u地下水位較高或潮濕低洼處；地下水位較高或潮濕低洼處；u土壤電阻率土壤電阻率5050mm以下的地點；以下的地點；u土層厚，無石塊，便于施工處；土層厚，無石塊，便于施工處；u對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物干擾?。粚︵徑牡叵陆饘贅?gòu)筑物干擾?。籾陽極位置與管道的垂直距離不宜小于陽極位置與管道的垂直距離不宜

29、小于50m50m，柔性陽極對于裸管道的最佳位置是管道的十，柔性陽極對于裸管道的最佳位置是管道的十倍管徑處，對良好覆蓋層的管道可同溝埋設(shè)，但最近距離為倍管徑處，對良好覆蓋層的管道可同溝埋設(shè)，但最近距離為0.3m0.3m。（2 2）陽極的選擇原則：）陽極的選擇原則：u一般土壤中可采用高硅鑄鐵、石墨、鋼鐵陽極；一般土壤中可采用高硅鑄鐵、石墨、鋼鐵陽極；u在鹽土、海濱土或酸性和含硫酸根離子較高的環(huán)境中，宜采用含鉻高硅鑄鐵陽極；在鹽土、海濱土或酸性和含硫酸根離子較高的環(huán)境中，宜采用含鉻高硅鑄鐵陽極；u高電阻率的地方宜采用鋼鐵陽極；高電阻率的地方宜采用鋼鐵陽極；u覆蓋層質(zhì)量較差管道及位于復雜管網(wǎng)或多地下金

30、屬構(gòu)筑物區(qū)域內(nèi)的管道可采用柔性陽極，覆蓋層質(zhì)量較差管道及位于復雜管網(wǎng)或多地下金屬構(gòu)筑物區(qū)域內(nèi)的管道可采用柔性陽極，但不宜在含油污水和鹽水中使用。但不宜在含油污水和鹽水中使用。326 6、輔助陽極地床結(jié)構(gòu)、輔助陽極地床結(jié)構(gòu)（1 1）輔助陽極埋設(shè)方式應符合下列要求：）輔助陽極埋設(shè)方式應符合下列要求：u陽極可采用淺埋和深埋兩種方式。淺埋陽極應置于凍土層以下，埋深一般不宜小于陽極可采用淺埋和深埋兩種方式。淺埋陽極應置于凍土層以下，埋深一般不宜小于1m1m；深埋陽極埋深宜為深埋陽極埋深宜為1515300m300m。u陽極通常采用立式埋設(shè)；在沙質(zhì)土、地下水位高、沼澤地可采用水平式淺埋；在環(huán)境復陽極通常采用

31、立式埋設(shè)；在沙質(zhì)土、地下水位高、沼澤地可采用水平式淺埋；在環(huán)境復雜或地表土壤電阻率高的情況下可采用深埋陽極。雜或地表土壤電阻率高的情況下可采用深埋陽極。（2 2）輔助陽極地床還應滿足下列要求：）輔助陽極地床還應滿足下列要求：u陽極地電場的電位梯度不應大于陽極地電場的電位梯度不應大于5V/m5V/m，設(shè)有護欄裝置時不受此限制。，設(shè)有護欄裝置時不受此限制。u陽極填充料頂部應放置粒徑為陽極填充料頂部應放置粒徑為5 510mm10mm左右的礫石或粗砂，礫石層宜加厚至地面以下左右的礫石或粗砂，礫石層宜加厚至地面以下500m500m或在礫石層上部加裝排氣管至地面以上。或在礫石層上部加裝排氣管至地面以上。u

32、陽極的引出導線和并聯(lián)母線應為銅芯電纜，并適用于地下（或水中）敷設(shè)。陽極的引出導線和并聯(lián)母線應為銅芯電纜，并適用于地下（或水中）敷設(shè)。u陽極的并聯(lián)母線與直流電源輸出陽極導線連接可通過接線箱連接，若陽極導線為鋁線，陽極的并聯(lián)母線與直流電源輸出陽極導線連接可通過接線箱連接，若陽極導線為鋁線，則應采用銅鋁過渡接頭連接。則應采用銅鋁過渡接頭連接。33u填充料的含碳量宜大于填充料的含碳量宜大于85%85%，最大粒徑宜，最大粒徑宜小于小于15mm15mm，填充料厚度一般為，填充料厚度一般為100mm100mm；當；當采用柔性陽極時，填充料粒徑宜小于采用柔性陽極時，填充料粒徑宜小于3.2mm3.2mm，填充料

33、厚度為，填充料厚度為45mm45mm；預包覆焦炭；預包覆焦炭粒的柔性陽極可直接埋設(shè)，不必采用填粒的柔性陽極可直接埋設(shè)，不必采用填充料。充料。（3 3）輔助陽極地床填充料的使用符合下列要求：）輔助陽極地床填充料的使用符合下列要求： 為便于陽極氣體產(chǎn)物的釋放；等效增大陽極體積，降低陽極接地電阻；減少陽極為便于陽極氣體產(chǎn)物的釋放；等效增大陽極體積，降低陽極接地電阻；減少陽極消耗，延長陽極壽命消耗，延長陽極壽命。通常輔助陽極應在焦炭回填料地床中，還應填一些粗砂或礫石；。通常輔助陽極應在焦炭回填料地床中，還應填一些粗砂或礫石；還可以將多孔塑料管插到陽極地床中心，便于排氣和必要時澆水。還可以將多孔塑料管插

34、到陽極地床中心，便于排氣和必要時澆水。u陽極常用的填充料有焦炭粒、石油焦炭粒。陽極常用的填充料有焦炭粒、石油焦炭粒。u石墨陽極應加填充料；高硅鑄鐵陽極宜加填充料，在沼澤地、流沙層可不加天聰料；石墨陽極應加填充料；高硅鑄鐵陽極宜加填充料，在沼澤地、流沙層可不加天聰料；柔性陽極宜加填充料；鋼鐵陽極可不加填充料。柔性陽極宜加填充料；鋼鐵陽極可不加填充料。34（1 1）立式陽極地床）立式陽極地床35（2 2）水平式陽極地床）水平式陽極地床36（3 3）深埋式陽極地床：）深埋式陽極地床： 地表土壤電阻率較高或地表金屬構(gòu)筑物地表土壤電阻率較高或地表金屬構(gòu)筑物太密，需要采用深埋式陽極地床，可減輕陽太密，需要

35、采用深埋式陽極地床，可減輕陽極埋設(shè)深度的極埋設(shè)深度的4 4倍范圍內(nèi)的陽極干擾程度。倍范圍內(nèi)的陽極干擾程度。37（4 4）淺井粗管陽極地床）淺井粗管陽極地床38（5 5）柔性陽極）柔性陽極397 7、陽極接地電阻計算、陽極接地電阻計算4041（四）犧牲陽極的陰極保護設(shè)計（四）犧牲陽極的陰極保護設(shè)計u犧牲陽極的犧牲陽極的設(shè)計壽命應與管道使用年限相匹配設(shè)計壽命應與管道使用年限相匹配，一般為，一般為10101515年。年。u臨時性陰極保護犧牲陽極的設(shè)計壽命應滿足用戶要求，一般為臨時性陰極保護犧牲陽極的設(shè)計壽命應滿足用戶要求，一般為2 2年。年。u被保護的管道應具有被保護的管道應具有質(zhì)量良好的覆蓋層質(zhì)量

36、良好的覆蓋層；新建管道的覆蓋層電阻不得；新建管道的覆蓋層電阻不得小于小于1000010000mm2 2，否則不宜采用犧牲陽極；對于舊管道，應根據(jù)具，否則不宜采用犧牲陽極；對于舊管道，應根據(jù)具體需要決定。體需要決定。u當土壤電阻率大于當土壤電阻率大于100100mm時，不宜采用犧牲陽極。時，不宜采用犧牲陽極。u所有被保護的埋地鋼質(zhì)管道應根據(jù)需要設(shè)置絕緣接頭或絕緣法蘭。所有被保護的埋地鋼質(zhì)管道應根據(jù)需要設(shè)置絕緣接頭或絕緣法蘭。421 1、犧牲陽極的選擇、犧牲陽極的選擇 根據(jù)根據(jù)介質(zhì)的電阻率介質(zhì)的電阻率來選擇陽極；鎂在碰撞時易產(chǎn)生火花，因而，一來選擇陽極；鎂在碰撞時易產(chǎn)生火花，因而，一般不能用于有防

37、爆要求的場合。般不能用于有防爆要求的場合。432 2、設(shè)計步驟、設(shè)計步驟 第第1 1步：計算所需電流步：計算所需電流44第第2 2步：選擇合適的陽極步：選擇合適的陽極45第第3 3步：計算總電流量步：計算總電流量4647第第4 4步步 計算陽極壽命計算陽極壽命也可以按下公式計算也可以按下公式計算48第第5 5步：所需陽極數(shù)量計算步：所需陽極數(shù)量計算49第第6 6步：陽極分布步：陽極分布u犧牲陽極在管道上的分布可采用犧牲陽極在管道上的分布可采用單支或集中成組單支或集中成組兩種方法，同組陽極宜選用兩種方法，同組陽極宜選用同一批號或開路電位相近的陽極。同一批號或開路電位相近的陽極。u犧牲陽極埋設(shè)分為

38、犧牲陽極埋設(shè)分為立式和水平式立式和水平式兩種，埋設(shè)兩種，埋設(shè)方向有軸向和徑向方向有軸向和徑向。陽極埋設(shè)位。陽極埋設(shè)位置一般距管道外壁置一般距管道外壁3-5mm3-5mm，最小不宜小于，最小不宜小于0.3mm0.3mm，埋設(shè)深度以陽極頂部距地，埋設(shè)深度以陽極頂部距地面不小于面不小于1m1m為宜，對于北方地區(qū)，必須在凍土層以下。成組埋設(shè)時，陽極間為宜，對于北方地區(qū)，必須在凍土層以下。成組埋設(shè)時，陽極間距以距以2-3m2-3m為宜。為宜。u在地下水位低于在地下水位低于3m3m的干燥地帶，陽極應當加深埋設(shè)，對于河流、湖泊地帶，的干燥地帶，陽極應當加深埋設(shè)，對于河流、湖泊地帶，犧牲陽極應盡可能埋設(shè)在河床

39、（或湖底）的安全部位，以防洪水沖刷或挖泥犧牲陽極應盡可能埋設(shè)在河床（或湖底）的安全部位，以防洪水沖刷或挖泥清淤時損壞。清淤時損壞。u在城市和管網(wǎng)區(qū)使用犧牲陽極時，要注意陽極和被保護的管道之間不應有其在城市和管網(wǎng)區(qū)使用犧牲陽極時，要注意陽極和被保護的管道之間不應有其他金屬構(gòu)筑物，如電纜等。他金屬構(gòu)筑物，如電纜等。50（五）普光氣田濕氣集輸管道（五）普光氣田濕氣集輸管道外壁的外加電流保護技術(shù)外壁的外加電流保護技術(shù) 1 1、最佳保護電位優(yōu)化、最佳保護電位優(yōu)化 按照普光氣田集輸管道的外防腐層狀況和沿線土壤的電阻率，首先室內(nèi)模擬實按照普光氣田集輸管道的外防腐層狀況和沿線土壤的電阻率，首先室內(nèi)模擬實驗。驗

40、。 試驗條件：普光氣田集輸管線沿線主要是山體和山谷，經(jīng)現(xiàn)場實測，在山谷地試驗條件：普光氣田集輸管線沿線主要是山體和山谷，經(jīng)現(xiàn)場實測，在山谷地區(qū)，土壤電阻率在區(qū)，土壤電阻率在7.85.m7.85.m49.612.m49.612.m之間，山體段的土壤電阻率在之間，山體段的土壤電阻率在20.724.m20.724.m119.32.m119.32.m之間；本次實驗選取土壤電阻率：山谷段：之間；本次實驗選取土壤電阻率：山谷段：29.m29.m，山體，山體段：段：70.m70.m。 模擬用管線材質(zhì)和外防腐層與普光氣田集輸管線相同。材質(zhì)：模擬用管線材質(zhì)和外防腐層與普光氣田集輸管線相同。材質(zhì)：L360QCSL

41、360QCS；外防腐；外防腐保溫層：無溶劑環(huán)氧防腐涂層保溫層：無溶劑環(huán)氧防腐涂層+ +聚氨酯泡沫保溫層；外防腐保溫層破損率取聚氨酯泡沫保溫層；外防腐保溫層破損率取5%5%，實驗，實驗用管段規(guī)格：用管段規(guī)格：100100，厚度，厚度2mm2mm，管長，管長1500mm1500mm。 實驗設(shè)備和材料：恒電位儀（實驗設(shè)備和材料：恒電位儀（5V5V，5A5A），含鉻高硅鑄鐵陽極：），含鉻高硅鑄鐵陽極：2020300 mm300 mm，硫酸銅參比電極，硫酸銅參比電極，DT9806DT9806型數(shù)字萬用表，試片（材質(zhì)與管道相同）型數(shù)字萬用表，試片（材質(zhì)與管道相同）757512121mm1mm。51模擬實驗

42、裝置結(jié)構(gòu)圖模擬實驗裝置結(jié)構(gòu)圖 在斷電電位為在斷電電位為-0.85V -0.85V 、-0.95V-0.95V（CSECSE）時，試片形貌和數(shù)據(jù)如下。）時，試片形貌和數(shù)據(jù)如下。當模擬管的斷電電位負于當模擬管的斷電電位負于-0.85V-0.85V（CSECSE），用試片計算出的保護度均在），用試片計算出的保護度均在85%85%以上；當模擬管以上；當模擬管的斷電電位負于的斷電電位負于-0.95V-0.95V（CSECSE），大部分大于），大部分大于90%90%。 根據(jù)模擬試驗，在全線無法實現(xiàn)斷電測試的情況下，通電電位在根據(jù)模擬試驗，在全線無法實現(xiàn)斷電測試的情況下，通電電位在-0.95V-0.95V以

43、上是合適的。以上是合適的。當管地電位值當管地電位值 -1.25 V-1.15V-1.15V。522 2、輔助陽極地床優(yōu)化技術(shù)、輔助陽極地床優(yōu)化技術(shù)采用饋電實驗研究輔助陽極地床的位置對陰極保護效果的影響，當陰極保護距離較采用饋電實驗研究輔助陽極地床的位置對陰極保護效果的影響，當陰極保護距離較長時，輔助陽極地床與管道的距離越近，管道陰極保護電位在遠端衰減越明顯。長時，輔助陽極地床與管道的距離越近，管道陰極保護電位在遠端衰減越明顯。采用饋電實驗研究輔助陽極地床的位置對陰極保護效果的影響，數(shù)據(jù)如下表。采用饋電實驗研究輔助陽極地床的位置對陰極保護效果的影響，數(shù)據(jù)如下表。故設(shè)置輔助陽極地床時應確保其與管道

44、的相對位置至少在故設(shè)置輔助陽極地床時應確保其與管道的相對位置至少在5050米以上。米以上。533 3、陰極保護站設(shè)置、陰極保護站設(shè)置 優(yōu)化保護站布局，設(shè)置安全裝置和自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)陰極保護系統(tǒng)有效正常運行。優(yōu)化保護站布局，設(shè)置安全裝置和自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)陰極保護系統(tǒng)有效正常運行。普光集氣集輸管道采用強制電流陰極，共設(shè)普光集氣集輸管道采用強制電流陰極，共設(shè)6 6座陰極保護站，分別位于集氣末站、座陰極保護站，分別位于集氣末站、P301P301、P304P304、P202P202、P102P102、P104P104集氣站。管線進出站處設(shè)置絕緣法蘭和氧化鋅電涌保護器。各陰極保集氣站。管線進出站處設(shè)置

45、絕緣法蘭和氧化鋅電涌保護器。各陰極保護站設(shè)備輸出信號及管道沿線保護電位，接入站控室護站設(shè)備輸出信號及管道沿線保護電位，接入站控室PLCPLC和線路截斷閥室和線路截斷閥室RTURTU，再上傳至凈化廠，再上傳至凈化廠陰極保護智能監(jiān)測系統(tǒng)服務器，進行數(shù)據(jù)處理、分析、報警。陰極保護智能監(jiān)測系統(tǒng)服務器，進行數(shù)據(jù)處理、分析、報警。陰極保護站設(shè)置陰極保護站設(shè)置54（六）海洋油氣管線（六）海洋油氣管線外壁的犧牲陽極陰極保護技術(shù)外壁的犧牲陽極陰極保護技術(shù)u海洋管線外防腐采書涂層防腐和陰極保護相結(jié)合的方法是最經(jīng)濟有效的，采用陰極保護海洋管線外防腐采書涂層防腐和陰極保護相結(jié)合的方法是最經(jīng)濟有效的，采用陰極保護的費用

46、約為全部管線造價的的費用約為全部管線造價的1%1%。u海洋管線的電防腐與陸上的不同，它多是海洋管線的電防腐與陸上的不同，它多是采用犧牲陽極的方法采用犧牲陽極的方法。雖然也采用外加電流法，。雖然也采用外加電流法，但只限于接近陸地的短管線或小管徑平行管線。海洋管線的陰極保護設(shè)計應在管道敷設(shè)但只限于接近陸地的短管線或小管徑平行管線。海洋管線的陰極保護設(shè)計應在管道敷設(shè)之前完成。設(shè)計參數(shù)視各地區(qū)及各公司有所不同。目前，總的趨勢是采用鋅鐲犧牲陽極之前完成。設(shè)計參數(shù)視各地區(qū)及各公司有所不同。目前，總的趨勢是采用鋅鐲犧牲陽極結(jié)構(gòu)。管線上陽極環(huán)的間距設(shè)計趨于縮小，在北海管線陽極環(huán)間距大約為結(jié)構(gòu)。管線上陽極環(huán)的間

47、距設(shè)計趨于縮小，在北海管線陽極環(huán)間距大約為100-15Om100-15Om，目，目前對于前對于800mm800mm以下管徑，陽極環(huán)間距為以下管徑，陽極環(huán)間距為15Om15Om或或1212根管接頭設(shè)置一個陽極環(huán)。根管接頭設(shè)置一個陽極環(huán)。u保護電流密度在各海域相差很大，有微生物腐蝕的海底管線，腐蝕速度可增加保護電流密度在各海域相差很大，有微生物腐蝕的海底管線，腐蝕速度可增加1515倍。海倍。海洋結(jié)構(gòu)物的保護電流密度參考值列于表洋結(jié)構(gòu)物的保護電流密度參考值列于表1 1、表、表2 2。551 1、海洋管線陰極保護的設(shè)計步驟：、海洋管線陰極保護的設(shè)計步驟：第第1 1步：鋼管裸露面積。對于設(shè)計壽命為步：鋼

48、管裸露面積。對于設(shè)計壽命為2525年的海底管線，涂層破壞的裸露管面面積按年的海底管線，涂層破壞的裸露管面面積按10-10- 50% 50%考慮。對于有混凝土加重層的管線按考慮。對于有混凝土加重層的管線按10%10%考慮。實際上這已超過結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用壽命。考慮。實際上這已超過結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用壽命。第第2 2步：陰極保護電流密度。根據(jù)具休環(huán)境，試驗確定。步：陰極保護電流密度。根據(jù)具休環(huán)境，試驗確定。第第3 3步：由第步：由第1 1和第和第2 2步，求出管線保護所需的總電量。步，求出管線保護所需的總電量。第第4 4步：計算犧牲陽極材料的總重量。步：計算犧牲陽極材料的總重量。第第5 5步：計算各單支陽極

49、輸出電流。步：計算各單支陽極輸出電流。562 2、犧牲陽極的材料和結(jié)構(gòu)形式、犧牲陽極的材料和結(jié)構(gòu)形式u海洋管線犧牲陽極的材料有鋅、鎂、鋁及其合金。海洋管線犧牲陽極的材料有鋅、鎂、鋁及其合金。u在在北海海泥中多使用鋁基合金北海海泥中多使用鋁基合金，但，但海洋管線陰極保護中仍以鋅基合金海洋管線陰極保護中仍以鋅基合金為主。為主。u鋅合金陽極不適用于熱立管鋅合金陽極不適用于熱立管，因為在高溫下鋅陽極會產(chǎn)生晶間腐蝕而加速鋅的消耗，因為在高溫下鋅陽極會產(chǎn)生晶間腐蝕而加速鋅的消耗，所以對于管壁溫度所以對于管壁溫度高于高于5050的熱管線使用鋁合金陽極為宜的熱管線使用鋁合金陽極為宜。u盡管鋁的電量損耗較大，但

50、驅(qū)動電位可保持不變。盡管鋁的電量損耗較大，但驅(qū)動電位可保持不變。u幾種犧牲陽極材料的電化學比能列于表幾種犧牲陽極材料的電化學比能列于表4 4。u關(guān)于海底管線犧牲陽極的結(jié)構(gòu)形式多設(shè)計成管鐲式，即關(guān)于海底管線犧牲陽極的結(jié)構(gòu)形式多設(shè)計成管鐲式，即陽極環(huán)陽極環(huán)。u陽極環(huán)帶有鋼襯套，一般盡可能焊接于管道上。陽極環(huán)帶有鋼襯套，一般盡可能焊接于管道上。u陽極與管線之間的接線多采用聚氯乙烯絕緣的銅電纜短線，用鋁熱劑焊接在管線上或陽極與管線之間的接線多采用聚氯乙烯絕緣的銅電纜短線，用鋁熱劑焊接在管線上或采用抽頭連接方法迸行連接。采用抽頭連接方法迸行連接。57陽極環(huán)形狀可設(shè)計成兩腑、四瓣或多瓣式，兩端頭呈平滑準面

51、，可防止管線敷設(shè)時損傷。陽極環(huán)厚度陽極環(huán)形狀可設(shè)計成兩腑、四瓣或多瓣式，兩端頭呈平滑準面，可防止管線敷設(shè)時損傷。陽極環(huán)厚度一般呆持外環(huán)面與混凝土加重層外不表面取平。幾種陽極環(huán)式樣見圖一般呆持外環(huán)面與混凝土加重層外不表面取平。幾種陽極環(huán)式樣見圖3 3、4 4、5 5、6 6。 為了便于陽極環(huán)的儉查和維修，在陽極環(huán)內(nèi)嵌入不易腐蝕為錐訂，錐汀沿陽極環(huán)呈輻射形分布。當陽極為了便于陽極環(huán)的儉查和維修，在陽極環(huán)內(nèi)嵌入不易腐蝕為錐訂，錐汀沿陽極環(huán)呈輻射形分布。當陽極材料腐蝕后，錐釘突露，潛水員可直觀地儉查陽極腐蝕情況，即使在視線極弱的深海也可觸摸出錐釘高度，材料腐蝕后，錐釘突露，潛水員可直觀地儉查陽極腐蝕情

52、況，即使在視線極弱的深海也可觸摸出錐釘高度，從而判斷腐蝕情況。錐釘可用不銹鋼、塑料及陶瓷等材抖制作。具有錐釘?shù)年枠O環(huán)結(jié)構(gòu)形式見圖從而判斷腐蝕情況。錐釘可用不銹鋼、塑料及陶瓷等材抖制作。具有錐釘?shù)年枠O環(huán)結(jié)構(gòu)形式見圖7(7(美國專利美國專利4370211)4370211)。58（七）油田地面集輸管道的（七）油田地面集輸管道的內(nèi)壁犧牲陽極陰極保護技術(shù)技術(shù)內(nèi)壁犧牲陽極陰極保護技術(shù)技術(shù) 油田地面管網(wǎng)的腐蝕以油田地面管網(wǎng)的腐蝕以污水管線和高含水油氣集輸管線污水管線和高含水油氣集輸管線最為嚴重。最為嚴重。 實踐證明，采用內(nèi)涂層或襯里使金屬與電解質(zhì)隔開是解決管道內(nèi)腐蝕的有效途徑之一，實踐證明，采用內(nèi)涂層或襯里

53、使金屬與電解質(zhì)隔開是解決管道內(nèi)腐蝕的有效途徑之一，但內(nèi)涂層有其一定的局限性：但內(nèi)涂層有其一定的局限性：u金屬內(nèi)表面處理難度大，在表面除銹不徹底、局部不平滑、涂料不均質(zhì)、搬運或安裝金屬內(nèi)表面處理難度大，在表面除銹不徹底、局部不平滑、涂料不均質(zhì)、搬運或安裝碰撞等情況下，都可能導致涂層粘結(jié)力下降，出現(xiàn)針孔和漏點。碰撞等情況下，都可能導致涂層粘結(jié)力下降，出現(xiàn)針孔和漏點。u涂層和金屬彈性模量不一致，當管線工作溫差大、壓力波動時，會加速對涂層的損害，涂層和金屬彈性模量不一致，當管線工作溫差大、壓力波動時，會加速對涂層的損害，甚至產(chǎn)生裂紋，從而降低使用壽命。甚至產(chǎn)生裂紋，從而降低使用壽命。1.1.管線涂層漏

54、點造成的集中點蝕比裸管的面腐蝕后果更加嚴重；如有一條污水干線采用管線涂層漏點造成的集中點蝕比裸管的面腐蝕后果更加嚴重；如有一條污水干線采用環(huán)氧煤瀝青玻璃鱗片內(nèi)擠涂防護，設(shè)計壽命為環(huán)氧煤瀝青玻璃鱗片內(nèi)擠涂防護，設(shè)計壽命為1010年，但投產(chǎn)半年即出現(xiàn)內(nèi)腐蝕穿孔，年，但投產(chǎn)半年即出現(xiàn)內(nèi)腐蝕穿孔，一年內(nèi)在一年內(nèi)在20m20m管段就穿孔管段就穿孔7 7次，這是由于涂層局部漏點加速腐蝕引起的。次，這是由于涂層局部漏點加速腐蝕引起的。59 將陰極保護和內(nèi)涂層保護結(jié)合使用，無疑是一種比較完善的內(nèi)防腐蝕方法將陰極保護和內(nèi)涂層保護結(jié)合使用，無疑是一種比較完善的內(nèi)防腐蝕方法。u曾對某油田一條腐蝕嚴重的回水干線。做現(xiàn)

55、場試驗，分涂層管和裸管二種，內(nèi)裝線狀環(huán)形陽曾對某油田一條腐蝕嚴重的回水干線。做現(xiàn)場試驗，分涂層管和裸管二種，內(nèi)裝線狀環(huán)形陽極，裸管陽極間距極，裸管陽極間距100mm100mm，涂層管陽極間距，涂層管陽極間距500mm500mm。線狀陽極用鋼絲繩連接，兩端固定在管線。線狀陽極用鋼絲繩連接，兩端固定在管線兩端底部。通過一年試驗運行，管內(nèi)保護電位達兩端底部。通過一年試驗運行，管內(nèi)保護電位達-0.93-0.93-1.06V(vsCSE)-1.06V(vsCSE)。u現(xiàn)場腐蝕掛片測試結(jié)果：現(xiàn)場腐蝕掛片測試結(jié)果：未加保護的裸管平均腐蝕速率為未加保護的裸管平均腐蝕速率為0.17mm/a0.17mm/a，加犧

56、牲陽極管段平均腐，加犧牲陽極管段平均腐蝕速率為蝕速率為0.00540.00540.015mm/a0.015mm/a，保護度達，保護度達98%98%左右左右。 將被保護和未保護的管子剖開，觀察局部腐蝕情況如下：將被保護和未保護的管子剖開，觀察局部腐蝕情況如下：未加陰極保護的裸管底部腐蝕嚴重，呈連片溝槽狀，貫穿全管段，深度達未加陰極保護的裸管底部腐蝕嚴重，呈連片溝槽狀，貫穿全管段，深度達0.4-1.8mm0.4-1.8mm，最深，最深處達處達2.0mm2.0mm以上。以上。鋅陽極保護的涂層管和裸管內(nèi)表面均光滑如初，肉眼觀察不到任何腐蝕，說明陽極電力線在鋅陽極保護的涂層管和裸管內(nèi)表面均光滑如初，肉眼

57、觀察不到任何腐蝕，說明陽極電力線在管內(nèi)分布均勻，內(nèi)壁全部得到有效保護，利用線狀陽極保護管內(nèi)壁的方法是完全可行的。管內(nèi)分布均勻，內(nèi)壁全部得到有效保護，利用線狀陽極保護管內(nèi)壁的方法是完全可行的。 經(jīng)去除陽極腐蝕產(chǎn)物，折算陽極壽命，裸管內(nèi)陽極壽命可達經(jīng)去除陽極腐蝕產(chǎn)物，折算陽極壽命，裸管內(nèi)陽極壽命可達1212年，涂層管內(nèi)陽極壽命年，涂層管內(nèi)陽極壽命1818年。年。60（八）管道（八）管道內(nèi)壁強制電流陰極保護技術(shù)內(nèi)壁強制電流陰極保護技術(shù) 由于管道內(nèi)部空間狹長，在管道內(nèi)壁采用強制電流陰極保護時，由于管道內(nèi)部空間狹長，在管道內(nèi)壁采用強制電流陰極保護時，首先要解決陽極安裝問題首先要解決陽極安裝問題，輔助陽極

58、的安裝主要應解決下列問題：輔助陽極的安裝主要應解決下列問題：u陽極與管道如何絕緣。陽極與管道如何絕緣。u如何延長管道內(nèi)壁保護距離。如何延長管道內(nèi)壁保護距離。u陽極的安裝要方便，且不影響輸送介質(zhì)的流動，其價格要經(jīng)濟合理。陽極的安裝要方便，且不影響輸送介質(zhì)的流動，其價格要經(jīng)濟合理。1 1、安裝方式、安裝方式目前，管道內(nèi)壁強制電流陰極保護的輔助陽極安裝主要有下列目前，管道內(nèi)壁強制電流陰極保護的輔助陽極安裝主要有下列3 3種方式。種方式。安裝方式安裝方式1 1：僅適用于大口徑管道，每只陽極保護距：僅適用于大口徑管道，每只陽極保護距離短，需在管道上開很多孔，安裝復雜，費用高，離短，需在管道上開很多孔，安

59、裝復雜，費用高，且需用多根陽極電纜將電流分配到各個陽極上。且需用多根陽極電纜將電流分配到各個陽極上。61 安裝方式安裝方式2 2：也僅適用于大口徑管道。雖然相對安裝：也僅適用于大口徑管道。雖然相對安裝方式一增加了單只陽極的保護距離，但保護長度還是較短，方式一增加了單只陽極的保護距離，但保護長度還是較短，而且為了解決陽極與管壁絕緣問題，增加了安裝難度。而且為了解決陽極與管壁絕緣問題，增加了安裝難度。 安裝方式安裝方式3 3：在線型陽極材料外部套上帶孔的塑料管直接安放在管道內(nèi)，在管道上開孔，將：在線型陽極材料外部套上帶孔的塑料管直接安放在管道內(nèi)，在管道上開孔，將陽極接頭引出接直流電源，開口處密封，

60、詳見圖陽極接頭引出接直流電源，開口處密封，詳見圖3 3。塑料管很好地將陽極與管道內(nèi)壁絕緣開，陽。塑料管很好地將陽極與管道內(nèi)壁絕緣開，陽極輸出電流從塑料管孔中流出，對管道內(nèi)壁實施保護。極輸出電流從塑料管孔中流出，對管道內(nèi)壁實施保護。622 2、模擬試驗、模擬試驗u采用塑料套管陽極采用塑料套管陽極安裝方式安裝方式3 3在管徑為在管徑為D89mmD89mm的管道中進行模擬試驗。陽極為管道局管道科學的管道中進行模擬試驗。陽極為管道局管道科學研究院生產(chǎn)的柔性陽極，介質(zhì)為王一站污水。研究院生產(chǎn)的柔性陽極，介質(zhì)為王一站污水。u管道長管道長50m50m，無內(nèi)涂層，在管道上每隔，無內(nèi)涂層，在管道上每隔7m7m安