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1、阴极保护在油田防腐上的应用阴极保护在油田防腐上的应用答辩人：蒲答辩人：蒲 良良 专专 业：电气工程及其自动化业：电气工程及其自动化 指导老师：林骁指导老师：林骁 刘智勇刘智勇阴极保护在油田防腐上的应用阴极保护在油田防腐上的应用一、油田阴极保护的背景及其意义一、油田阴极保护的背景及其意义 二、阴极保护的原理及其分类二、阴极保护的原理及其分类 三、保护方案的选择三、保护方案的选择 四、管道阴极保护四、管道阴极保护 五、大罐防腐五、大罐防腐 六六、结论与展望、结论与展望一、一、油田阴极保护的背景及其意义油田阴极保护的背景及其意义 背景背景：原油储罐和管道的使用寿命主要受：原油储罐和管道的使用寿命主要
2、受 电化学腐蚀的影响，原油储罐和管道使用电化学腐蚀的影响，原油储罐和管道使用 寿命的长短直接关系到油田工业能否长期寿命的长短直接关系到油田工业能否长期 稳定和正常生产稳定和正常生产 。 意义意义：防护原油储罐和管道使其免受电化：防护原油储罐和管道使其免受电化 学腐蚀，延长使用寿命。学腐蚀，延长使用寿命。二、阴极保护的原理及其分类二、阴极保护的原理及其分类 保护原理保护原理：阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海 水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技 术，该技术的基本原理是对被保护的金属表面施术，该技术的基本原
3、理是对被保护的金属表面施 加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属 的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程 就会得到有效抑制。就会得到有效抑制。牺牲阳极法阴极保护实体示意图牺牲阳极法阴极保护实体示意图 强制电流阴极保护实体示意图强制电流阴极保护实体示意图 三、保护方案的选择三、保护方案的选择 管线管线：对于长输管道在沙漠环境下土壤电阻率较：对于长输管道在沙漠环境下土壤电阻率较 高，使用牺牲阳极难以达到保护效果，选择强制高，使用牺牲阳极难以达到保护效果，选择强制 电流法较好。电流法较好。 大罐大罐：对于储油
4、大罐，罐内壁的腐蚀防护从安全：对于储油大罐，罐内壁的腐蚀防护从安全 角度考虑不宜采用强制电流阴极保护因采用牺牲角度考虑不宜采用强制电流阴极保护因采用牺牲 阳极法，对于罐外部分应根据经济性和其它各方阳极法，对于罐外部分应根据经济性和其它各方 面因素决定是用牺牲阳极法还是强制电流法。面因素决定是用牺牲阳极法还是强制电流法。腐蚀腐蚀管道腐蚀大罐腐蚀四、管道阴极保护四、管道阴极保护1 1、强制电流阴极保护的组成、强制电流阴极保护的组成 组成：组成： 恒电位仪，恒电位仪， 阳极地床，阳极地床， 参比电极参比电极 ，测试桩。测试桩。MAS2000的接线示意图 2 2、腐蚀调查与分析、腐蚀调查与分析 调查目
5、的：调查目的：为了分析管道现在所处的腐蚀环境状况为了分析管道现在所处的腐蚀环境状况 调查分析内容：调查分析内容：1 1、土壤电阻率与土壤腐蚀性关系、土壤电阻率与土壤腐蚀性关系2 2、管道自然电位与土壤腐蚀性关系、管道自然电位与土壤腐蚀性关系3 3、管道覆盖层绝缘电阻值优劣评价等级、管道覆盖层绝缘电阻值优劣评价等级 管道腐蚀原因：管道腐蚀原因：管道腐蚀主要是受外界环境影响较严重，由管道腐蚀主要是受外界环境影响较严重，由 于防腐层常年运行老化以及施工或运输、安装及于防腐层常年运行老化以及施工或运输、安装及 补口，热应力及土壤应力、涂层的老化破坏及涂补口，热应力及土壤应力、涂层的老化破坏及涂 层微小
6、针孔的存在在所难免，导致管材和土壤电层微小针孔的存在在所难免，导致管材和土壤电 位存在差异，产生电化学腐蚀。位存在差异，产生电化学腐蚀。土壤电阻率与土壤腐蚀性关系土壤电阻率与土壤腐蚀性关系对所埋管道土壤进行电阻率测试，石 西区块的土壤电阻率在60150 ，将测 量结果与表比较可知，大多数输油输气管 道所处的土壤环境为弱腐蚀等级。管道自然电位与土壤腐蚀性关系管道自然电位与土壤腐蚀性关系管道进行自然电位的测试结果均为管道进行自然电位的测试结果均为-0.45 -0.55V-0.45 -0.55V， 确定地下管网处于较强腐蚀等级确定地下管网处于较强腐蚀等级管道覆盖层绝缘电阻值优劣评价等级管道覆盖层绝缘
7、电阻值优劣评价等级石西输油输气管线的保护覆盖层材质为黄夹克石西输油输气管线的保护覆盖层材质为黄夹克 绝缘电阻为绝缘电阻为5000050000，绝缘等级为优秀。，绝缘等级为优秀。 由上面参数分析可知，管道所处的腐蚀环境由上面参数分析可知，管道所处的腐蚀环境 为弱腐蚀环境，且有良好的绝缘覆盖层，因此在为弱腐蚀环境，且有良好的绝缘覆盖层，因此在 设计强制电流阴极保护时对设备要求不高，只需设计强制电流阴极保护时对设备要求不高，只需 要很小的保护电流及可达到保护要求。要很小的保护电流及可达到保护要求。3 3、强制电流设计原则、强制电流设计原则 1 1、被保护管道与未保护装置之间装设绝缘接头或、被保护管道
8、与未保护装置之间装设绝缘接头或 绝缘法兰。绝缘法兰。 2 2、钢铁的保护电位常取、钢铁的保护电位常取-0.85V-0.85V（CSECSE）这一准则）这一准则 在较强腐蚀环境，以在较强腐蚀环境，以-950mV-950mV的准则代替，为了对的准则代替，为了对 腐蚀防护更加可靠和有效。腐蚀防护更加可靠和有效。 3 3、辅助阳极的设计寿命应与被保护管道相匹配，、辅助阳极的设计寿命应与被保护管道相匹配， 不宜小于不宜小于2020年。年。 4 4、最大保护电位的限制应根据覆盖层种类及环境、最大保护电位的限制应根据覆盖层种类及环境 来确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准。来确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准。
9、4 4、阴极保护的设计步骤、阴极保护的设计步骤 1 1、工程设计寿命、工程设计寿命 ：与使用年限匹配：与使用年限匹配 2 2、管道保护电位、管道保护电位 ：保护电位至少为：保护电位至少为-850mV-850mV（ SCESCE） 3 3、最小保护电流密度、最小保护电流密度 ：根据防腐层电阻选取，：根据防腐层电阻选取， 黄夹克取取黄夹克取取10 10 4 4、相关工艺参数、相关工艺参数 保护长度保护长度L L 保护电流保护电流 I I 辅助阳极组接地电阻辅助阳极组接地电阻 R R 辅助阳极的质量辅助阳极的质量GG 系统电源设备功率系统电源设备功率 P,P,输出电压输出电压U,U,输出电流输出电流
10、I I经计算得出，此段黄夹克保护层的油线和气经计算得出，此段黄夹克保护层的油线和气 线阴极保护所须功率、电流、电压都很小，使用线阴极保护所须功率、电流、电压都很小，使用 现有的设备能达到保护要求。现有的设备能达到保护要求。5 5、管道阴极保护的运行现状、管道阴极保护的运行现状阳极接地电阻阳极接地电阻4.2,4.2,接地电阻偏大（相对设计电阻）接地电阻偏大（相对设计电阻）结论结论 1 1、 阳极接地电阻大阳极接地电阻大阳极接地电阻过大易造成，输出电流达不到额阳极接地电阻过大易造成，输出电流达不到额 定值，使保护距离缩短。定值，使保护距离缩短。解决办法：阳极地床需开挖解决办法：阳极地床需开挖, ,
11、看阳极腐蚀程度看阳极腐蚀程度, , 如阳极棒无过度腐蚀如阳极棒无过度腐蚀, ,就需浇水就需浇水, ,或添加降阻剂以或添加降阻剂以 降低接地电阻。降低接地电阻。 2 2、测量结果一条气线上无保护电位，不知电送哪、测量结果一条气线上无保护电位，不知电送哪 去了。去了。解决办法：用解决办法：用PCMPCM找出莫北站阴极送电到那条找出莫北站阴极送电到那条 管线上去了，如果接错需更改。管线上去了，如果接错需更改。 3 3、个别点极化电位偏低，主要由阳极地床接地电、个别点极化电位偏低，主要由阳极地床接地电 阻偏高引起。阻偏高引起。 4 4、管线测试桩、管线测试桩, ,莫北油气线后几公里无测试桩。莫北油气线
12、后几公里无测试桩。 桩号不清楚桩号不清楚, ,没有明确表明是那条管线没有明确表明是那条管线, ,管线标志管线标志 桩太少桩太少, ,标志不明显标志不明显. .。解决办法解决办法: : 用用pcmpcm寻找管线确切位置及埋设深寻找管线确切位置及埋设深 度度, ,对埋深不够的管段需覆土对埋深不够的管段需覆土. .对管线标志桩对管线标志桩. .测试测试 桩重新埋设焊接，做到一目了然。桩重新埋设焊接，做到一目了然。 5 5、经过理论设计，得出在现有的设备能满足阴极、经过理论设计，得出在现有的设备能满足阴极 保护要求，只需要对其进行适当的维护就能满足保护要求，只需要对其进行适当的维护就能满足 要求。要求
13、。五、大罐防腐五、大罐防腐一、目前现状一、目前现状石西油田作业区目前共有石西油田作业区目前共有2 2座油水处理站：石座油水处理站：石 西联合站和石南联合站；西联合站和石南联合站；3 3座转油站：莫北转油站座转油站：莫北转油站 、石南、石南3131转油站和莫转油站和莫109109转油站；转油站；1 1座天然气处理座天然气处理 站：石西天然气处理站。站：石西天然气处理站。随着使用年数的增加，储罐陆续出现了腐蚀随着使用年数的增加，储罐陆续出现了腐蚀 穿孔的现象，腐蚀穿孔的储罐主要分布在石西联穿孔的现象，腐蚀穿孔的储罐主要分布在石西联 合站、石南联合站的沉降罐、净化油罐，因此需合站、石南联合站的沉降罐
14、、净化油罐，因此需 要通过定期清罐、定期壁厚检测以及定期巡检，要通过定期清罐、定期壁厚检测以及定期巡检， 发现储罐的隐患部位并及时进行维修，保证作业发现储罐的隐患部位并及时进行维修，保证作业 区各类储罐的安全生产运行。区各类储罐的安全生产运行。二、腐蚀原因分析二、腐蚀原因分析原油本身并不腐蚀金属材质，但原油中含有原油本身并不腐蚀金属材质，但原油中含有 一些腐蚀性杂质，如无机盐、硫化物、氮化物、一些腐蚀性杂质，如无机盐、硫化物、氮化物、 有机酸、氧、二氧化硫和水分等，这些杂质含量有机酸、氧、二氧化硫和水分等，这些杂质含量 虽少。但经过长时间的沉降，水沉油浮，在罐底虽少。但经过长时间的沉降，水沉油
15、浮，在罐底 逐渐形成一层沉积水，原油罐底及下壁长期浸没逐渐形成一层沉积水，原油罐底及下壁长期浸没 在沉积水中，而沉积水中含有大量的氯化物、硫在沉积水中，而沉积水中含有大量的氯化物、硫 化物、氧、酸类物质。因此，底部与沉积水接触化物、氧、酸类物质。因此，底部与沉积水接触 部分是油罐中通常腐蚀最严重的部位。部分是油罐中通常腐蚀最严重的部位。石西联合站石西联合站4#4#净化油罐罐底净化油罐罐底3 3、储罐维护情况、储罐维护情况作业区共有各类储罐作业区共有各类储罐6262座，其中需要定期清座，其中需要定期清 洗储罐洗储罐5252座。现统计作业区腐蚀最严重的两个站座。现统计作业区腐蚀最严重的两个站 区储
16、罐的维修情况：区储罐的维修情况：石南联合站各储罐维修情况统计表石南联合站各储罐维修情况统计表石西联合站各储罐维修情况统计表石西联合站各储罐维修情况统计表从以上维护记录可以看出大罐内壁腐蚀发生从以上维护记录可以看出大罐内壁腐蚀发生 概率高而且严重，是影响大罐安全和寿命的最直概率高而且严重，是影响大罐安全和寿命的最直 接隐患。下面举莫北转油站接隐患。下面举莫北转油站10001000方罐为例，说明方罐为例，说明 阴极保护在大罐防腐上的应用。阴极保护在大罐防腐上的应用。4 4、大罐防腐应用实例、大罐防腐应用实例 保护现状分析保护现状分析 保护方法确定保护方法确定 阳极的选择阳极的选择 设计步骤设计步骤油罐保护现状油罐保护现状莫北现有储油罐三个莫北现有储油罐三个1000 10
