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关于阴极保护论文范文写作 埋地钢质管道阴极保护方式与其维护相关论文写作资料

主题:阴极保护论文写作 时间:2024-03-08

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摘 要:长输埋地金属管道多处于复杂的土壤环境中,在周围环境介质(土壤、地下水、细菌及外界杂散电流)的长期作用下,如不采取有效措施,会对金属本体产生腐蚀,这种腐蚀破坏速度很缓慢,但对油气管道的危害是巨大的.通过对埋地金属管道施加阴极保护,可以有效防止和减缓埋地管道的腐蚀.因此,阴极保护在油气管道管理中占据十分重要的地位.本文主要探讨长输油气管道运行中的阴极保护方式及其维护.

关键词:金属;管道;保护;维护

1 金属腐蚀

1.1 金属腐蚀的本质

金属腐蚀的本质就是金属由元素状态返回自然状态(矿石)的过程.腐蚀自始至终完全是一个纯自然过程,自然界中很多物质都会因此而发生变质.因此腐蚀是一种普遍存在的自然现象.

金属在电解质溶液中由于电化学作用而发生的腐蚀称为电化学腐蚀.它是金属腐蚀中最普遍的一种方式,特别是埋地管道的腐蚀主要为电化学腐蚀.

1.2 埋地金属管道的腐蚀

1.2.1 土壤腐蚀

土壤腐蚀基本上属于电化学腐蚀,因为土壤物质组成比较复杂,含有大量的水,空气和各种盐类,埋地管道周围介质便有了电解质溶液的特征,埋地金属管道在土壤中将发生电化学腐蚀.埋地金属管道在土壤中的腐蚀速度比一般水溶液中慢.其中土壤电阻率是影响腐蚀速度的主要因素.

1.2.2 杂散电流腐蚀

杂散电流是指除阴极保护电流以外的电流,比如高压电塔的接地、电气化铁路由于各种原因排入大地的电流都称为杂散电流.当埋地管道靠近杂散电流源时,如果管道防腐绝缘层有破损,杂散电流就会通过破损处进入金属管道中,并在管道中持续流动,如果该段管道防腐层破损较多,杂散电流会在另一处防腐层破损点流出,返回杂散电流源负极.流入点成为阴极,流出点成为阳极,腐蚀发生在杂散电流的流出点,这种腐蚀破坏形式称为杂散电流腐蚀,也称电蚀.

1.2.3 细菌腐蚀

细菌在特定条件下,参与金属的腐蚀过程.最具代表性的一种是硫酸盐还原菌,这种细菌易在pH值6~8、碱性和透气性较差的土壤中繁殖.利用自身的生息,将硫酸盐离子还原,在铁表面的生成黑色的(FeS),并发出臭鸡蛋味(H2S).细菌利用这个反应释放的能量来繁殖,加速了金属腐蚀.

2 埋地管道的阴极保护

2.1 阴极保护的原理

埋地金属管道,由于金属本身制造时的不均匀性或外界环境的不均匀性,大多会形成微观的腐蚀原电池.阳极区发生腐蚀,失去电子.阴极区发生阴极反应,阴极区不会发生腐蚀.因此,如果给金属加以阴极电流,使金属表面全部阴极极化,使腐蚀电池中微阴、微阳极电位相等,阻断了微阴、微阳极之间的电流流动,从而使被保护金属停止腐蚀.这就是阴极保护原理.

2.2 阴极保护准则

①一般情况下,在通以阴极保护电流时,测得的管地电位应为-850mV(CSE)或更负,该值应为消除IR降后的数值.

②当管道处于有害菌土壤环境中,测得的管地电位应为-950mV(CSE)或更负.

③不同的土壤电阻率阴保电位也不尽相同,当土壤电阻率100Ω·m至1000Ω·m时,阴保电位应负于-750mV(CSE);当土壤电阳率大于1000Ω·m时,阴保电位应负于-650mV(CSE).

④最大保护电位应考虑防腐层的种类,以不破坏管道表面的防腐层为原则.消除IR降后的最大保护电位通常不宜比-1200mV更负.

⑤对E防腐层管道,如果管道自然电位接近或负于-850mV(CSE),最小保护电位应为自然电位负向极化100mV.

3 金属管道牺牲阳极阴极保护

3.1 牺牲阳极阴极保护

选择一种比钢铁电极电位更负的金属材料,并用导线将被保护管道与之相连接,由于这种金属材料的电极电位比管道更负,该金属就成了腐蚀电池的阳极,管道就成了阴极而被保护.这种金属材料就称为牺牲阳极.牺牲自己去实现对被保护金属的防护,是牺牲阳极保护的最大特点.

牺牲阳极适用于大部分管段防腐层绝缘质量良好,腐蚀轻微,土壤电阻率低,短而孤立的管道,单独用户的支线,附近有较多金属构筑物.

3.2 牺牲阳极的种类及性能

3.2.1 镁及镁合金阳极.

镁是活泼的碱土金属元素,25℃时的标准电极电位值为-2.37V.对钢铁有有效电压0.65~0.75V,镁与钢铁类被保护体组成的保护回路中,驱动电压最大.电流效率只有(40~50)%,电流效率比较低,根据使用的场合不同,可以把它做成块状、带状、线状或板状.

镁在海水中易造成过保护,很少应用于海水中.镁在碰撞时易产生火花,因而不能应用于有防爆要求的场所.阳极开路电位较高,适用于土壤电阻率为15~150Ω·m高电阻率的土壤中.

3.2.2 锌及锌合金阳极.

锌是最早使用的牺牲阳极材料,在土壤中具有较高的电流效率,电流效率可达90%,其电位稳定,阳极输出电流能随被保护金属的状态,环境的变化而自动调节.锌及锌合金阳极不适宜高温淡水或土壤电阻率过高的环境.一般都铸造成梯形断面.

3.2.3 铝合金阳极.

铝合金阳极单位重量发生电量最大,有自动调节输出电流的作用,在海水中性能优良,目前土壤中使用的铝合金阳极性能尚不稳定.故极少应用于埋地金属管道的牺牲阳极.

3.2.4 镁、锌复合式阳极.

复合式阳极是由两种材料组成,一般锌在芯部,镁在外部.当镁消耗完之后,锌阳极再发挥其高效率、长寿命的特点.

3.3 填包料

为了使牺牲阳极更好地发挥其作用,就必须使牺牲阳极置于低电阻率的介质环境中,这种具有低电阻率的介质就是填包料.填包料可以改善阳极的使用环境,降低阳极接地电阻,增大输出电流,使阳极溶解均匀,阳极的使用寿命得到延长.化学填包料一般由不同的易溶无机盐与膨润土组成.

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