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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,陰極保護(hù)在油田防腐上的應(yīng)用,答辯人：蒲 良,專 業(yè)：電氣工程及其自動化,指導(dǎo)老師：林驍 劉智勇,陰極保護(hù)在油田防腐上的應(yīng)用,一、油田陰極保護(hù)的背景及其意義,二、陰極保護(hù)的原理及其分類,三、保護(hù)方案的選擇,四、管道陰極保護(hù),五、大罐防腐,六,、結(jié)論與展望,一、,油田陰極保護(hù)的背景及其意義,背景,：原油儲罐和管道的使用壽命主要受電化學(xué)腐蝕的影響，原油儲罐和管道使用壽命的長短直接關(guān)系到油田工業(yè)能否長期穩(wěn)定和正常生產(chǎn)。,意義,：防護(hù)原油儲罐和管道使其免受電化學(xué)腐蝕，延長使用壽命。,二、陰極保護(hù)的原理及其分類,保護(hù)

2、原理,：,陰極保護(hù)是一種用于防止金屬在電介質(zhì)（海水、淡水及土壤等介質(zhì)）中腐蝕的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)的基本原理是對被保護(hù)的金屬表面施加一定的直流電流，使其產(chǎn)生陰極極化，當(dāng)金屬的電位負(fù)于某一電位值時，腐蝕的陽極溶解過程就會得到有效抑制。,犧牲陽極法陰極保護(hù)實(shí)體示意圖,強(qiáng)制電流陰極保護(hù)實(shí)體示意圖,三、保護(hù)方案的選擇,管線,：對于長輸管道在沙漠環(huán)境下土壤電阻率較高，使用犧牲陽極難以達(dá)到保護(hù)效果，選擇強(qiáng)制電流法較好。,大罐,：對于儲油大罐，罐內(nèi)壁的腐蝕防護(hù)從安全角度考慮不宜采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)因采用犧牲陽極法，對于罐外部分應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和其它各方面因素決定是用犧牲陽極法還是強(qiáng)制電流法。,腐蝕,管道腐蝕,

3、大罐腐蝕,四、管道陰極保護(hù),1,、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的組成,組成：恒電位儀，陽極地床，參比電極，測試樁。,MAS2000,的接線示意圖,2,、腐蝕調(diào)查與分析,調(diào)查目的：,為了分析管道現(xiàn)在所處的腐蝕環(huán)境狀況,調(diào)查分析內(nèi)容：,1,、土壤電阻率與土壤腐蝕性關(guān)系,2,、管道自然電位與土壤腐蝕性關(guān)系,3,、管道覆蓋層絕緣電阻值優(yōu)劣評價等級,管道腐蝕原因：,管道腐蝕主要是受外界環(huán)境影響較嚴(yán)重，由于防腐層常年運(yùn)行老化以及施工或運(yùn)輸、安裝及補(bǔ)口，熱應(yīng)力及土壤應(yīng)力、涂層的老化破壞及涂層微小針孔的存在在所難免，導(dǎo)致管材和土壤電位存在差異，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。,土壤電阻率與土壤腐蝕性關(guān)系,對所埋管道土壤進(jìn)行電阻率測試，石

4、西區(qū)塊的土壤電阻率在,60150,，將測量結(jié)果與表比較可知，大多數(shù)輸油輸氣管道所處的土壤環(huán)境為弱腐蝕等級,。,管道自然電位與土壤腐蝕性關(guān)系,管道進(jìn)行自然電位的測試結(jié)果均為,-0.45-0.55V,，確定地下管網(wǎng)處于較強(qiáng)腐蝕等級,管道覆蓋層絕緣電阻值優(yōu)劣評價等級,石西輸油輸氣管線的保護(hù)覆蓋層材質(zhì)為黃夾克絕緣電阻為,50000,，絕緣等級為優(yōu)秀。,由上面參數(shù)分析可知，管道所處的腐蝕環(huán)境為弱腐蝕環(huán)境，且有良好的絕緣覆蓋層，因此在設(shè)計(jì)強(qiáng)制電流陰極保護(hù)時對設(shè)備要求不高，只需要很小的保護(hù)電流及可達(dá)到保護(hù)要求。,3,、強(qiáng)制電流設(shè)計(jì)原則,1,、被保護(hù)管道與未保護(hù)裝置之間裝設(shè)絕緣接頭或絕緣法蘭。,2,、鋼鐵的保

5、護(hù)電位常取,-0.85V,（,CSE,）這一準(zhǔn)則在較強(qiáng)腐蝕環(huán)境，以,-950mV,的準(zhǔn)則代替，為了對腐蝕防護(hù)更加可靠和有效。,3,、輔助陽極的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)與被保護(hù)管道相匹配，不宜小于,20,年。,4,、最大保護(hù)電位的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層種類及環(huán)境來確定，以不損壞覆蓋層的粘結(jié)力為準(zhǔn)。,4,、陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)步驟,1,、工程設(shè)計(jì)壽命：與使用年限匹配,2,、管道保護(hù)電位：保護(hù)電位至少為,-850mV,（,SCE,）,3,、最小保護(hù)電流密度：根據(jù)防腐層電阻選取，黃夾克取取,10,4,、相關(guān)工藝參數(shù),保護(hù)長度,L,保護(hù)電流,I,輔助陽極組接地電阻,R,輔助陽極的質(zhì)量,G,系統(tǒng)電源設(shè)備功率,P,輸出電壓,U,輸出

6、電流,I,經(jīng)計(jì)算得出，此段黃夾克保護(hù)層的油線和氣線陰極保護(hù)所須功率、電流、電壓都很小，使用現(xiàn)有的設(shè)備能達(dá)到保護(hù)要求。,5,、管道陰極保護(hù)的運(yùn)行現(xiàn)狀,陽極接地電阻,4.2,接地電阻偏大（相對設(shè)計(jì)電阻）,結(jié)論,1,、陽極接地電阻大,陽極接地電阻過大易造成，輸出電流達(dá)不到額定值，使保護(hù)距離縮短。,解決辦法：陽極地床需開挖,看陽極腐蝕程度,如陽極棒無過度腐蝕,就需澆水,或添加降阻劑以降低接地電阻。,2,、測量結(jié)果一條氣線上無保護(hù)電位，不知電送哪去了。,解決辦法：用,PCM,找出莫北站陰極送電到那條管線上去了，如果接錯需更改。,3,、個別點(diǎn)極化電位偏低，主要由陽極地床接地電阻偏高引起。,4,、管線測試樁

7、,莫北油氣線后幾公里無測試樁。樁號不清楚,沒有明確表明是那條管線,管線標(biāo)志樁太少,標(biāo)志不明顯,.,。,解決辦法,:,用,pcm,尋找管線確切位置及埋設(shè)深度,對埋深不夠的管段需覆土,.,對管線標(biāo)志樁,.,測試樁重新埋設(shè)焊接，做到一目了然。,5,、經(jīng)過理論設(shè)計(jì)，得出在現(xiàn)有的設(shè)備能滿足陰極保護(hù)要求，只需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)就能滿足要求。,五、大罐防腐,一、目前現(xiàn)狀,石西油田作業(yè)區(qū)目前共有,2,座油水處理站：石西聯(lián)合站和石南聯(lián)合站；,3,座轉(zhuǎn)油站：莫北轉(zhuǎn)油站、石南,31,轉(zhuǎn)油站和莫,109,轉(zhuǎn)油站；,1,座天然氣處理站：石西天然氣處理站。,隨著使用年數(shù)的增加，儲罐陸續(xù)出現(xiàn)了腐蝕穿孔的現(xiàn)象，腐蝕穿孔的儲

8、罐主要分布在石西聯(lián)合站、石南聯(lián)合站的沉降罐、凈化油罐，因此需要通過定期清罐、定期壁厚檢測以及定期巡檢，發(fā)現(xiàn)儲罐的隱患部位并及時進(jìn)行維修，保證作業(yè)區(qū)各類儲罐的安全生產(chǎn)運(yùn)行。,二、腐蝕原因分析,原油本身并不腐蝕金屬材質(zhì)，但原油中含有一些腐蝕性雜質(zhì)，如無機(jī)鹽、硫化物、氮化物、有機(jī)酸、氧、二氧化硫和水分等，這些雜質(zhì)含量雖少。但經(jīng)過長時間的沉降，水沉油浮，在罐底逐漸形成一層沉積水，原油罐底及下壁長期浸沒在沉積水中，而沉積水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸類物質(zhì)。因此，底部與沉積水接觸部分是油罐中通常腐蝕最嚴(yán)重的部位。,石西聯(lián)合站,4#,凈化油罐罐底,3,、儲罐維護(hù)情況,作業(yè)區(qū)共有各類儲罐,62,座，其

9、中需要定期清洗儲罐,52,座?，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)作業(yè)區(qū)腐蝕最嚴(yán)重的兩個站區(qū)儲罐的維修情況：,石南聯(lián)合站各儲罐維修情況統(tǒng)計(jì)表,石西聯(lián)合站各儲罐維修情況統(tǒng)計(jì)表,從以上維護(hù)記錄可以看出大罐內(nèi)壁腐蝕發(fā)生概率高而且嚴(yán)重，是影響大罐安全和壽命的最直接隱患。下面舉莫北轉(zhuǎn)油站,1000,方罐為例，說明陰極保護(hù)在大罐防腐上的應(yīng)用。,4,、大罐防腐應(yīng)用實(shí)例,保護(hù)現(xiàn)狀分析,保護(hù)方法確定,陽極的選擇,設(shè)計(jì)步驟,油罐保護(hù)現(xiàn)狀,莫北現(xiàn)有儲油罐三個,1000,的鋼制油罐，存儲介質(zhì)為原油，工作溫度,2530,內(nèi)壁,S=1769,；外壁,S=1457 +,底,312,。油罐內(nèi)壁采用環(huán)氧導(dǎo)靜電防腐漆做防腐涂層，外壁采用帶銹防腐漆做防腐涂層，

10、外壁有保溫層。油罐罐底外壁做犧牲陽極陰極保護(hù)，采用,14,支鎂合金陽極，每座罐使用,6,支鎂合金陽極，在每座罐的進(jìn)出口管線上安裝有絕緣法蘭。,油罐只做了外壁的腐蝕防護(hù)，而未做內(nèi)壁的陰極保護(hù)。為了減小內(nèi)壁腐蝕，延長大罐使用壽命，對大罐內(nèi)壁保護(hù)。,保護(hù)方法的確定,大罐保護(hù)采用防腐涂層和犧牲陽極陰極保護(hù)相結(jié)合的方式。,在罐內(nèi)底板及周圍一定高度的地方采用環(huán)氧基耐油耐鹽水油罐專用絕緣涂料，在內(nèi)壁其它部位可采用油罐專用導(dǎo)靜電涂料。,陽極的選擇,考慮到溫度的影響不宜選用鋅陽極因?yàn)楫?dāng)在高于,50,度溫度下工作時，會產(chǎn)生晶間腐蝕極性逆轉(zhuǎn)等問題。,考慮到安全因素不宜選用外加電流陰極保護(hù)和鎂陽極因?yàn)殒V陽極保護(hù)電位較

11、高可達(dá),-1.75V,，易產(chǎn)生電火花；,選用鋁合金陽極，該陽極使用壽命長，適宜在,的電解質(zhì)中使用。,設(shè)計(jì)步驟,1,、計(jì)算陰極保護(hù)面積,2,、選定保護(hù)電流密度，計(jì)算保護(hù)電流,3,、確定保護(hù)年限，計(jì)算所需陽極總量,4,、根據(jù)陽極單支重量，計(jì)算陽極支數(shù),取,15,塊,5,、陽極布置與施工,按計(jì)算得出的陽極數(shù)量，采用兩個原則，即陽極布置均勻和陽極與罐板焊接要牢固，焊后將焊渣去除干凈,。,六、結(jié)論與展望,1,、根據(jù)莫北,石西管線陰極保護(hù)現(xiàn)狀，應(yīng)用理論知識對其分析和設(shè)計(jì)。得出，現(xiàn)有的陰極保護(hù)設(shè)備能滿足保護(hù)要求，只需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)工作，就能滿足保護(hù)要求。該方法也可以用于驗(yàn)證其它管線陰極保護(hù)效果。,2,、以莫北轉(zhuǎn)油站的,1000,原油大罐為例進(jìn)行了罐內(nèi)壁的犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，采用防腐涂層與犧牲陽極陰極保護(hù)相結(jié)合的方式。這種保護(hù)技術(shù)可以推廣應(yīng)用到所有原油儲罐的防腐防護(hù)上面。預(yù)計(jì)采用此種防腐技術(shù)之后腐蝕穿孔顯現(xiàn)會的到很好的抑制，縮短大罐檢修工期，延長大修周期。減小對大罐防腐維護(hù)工作量。而且陽極跟換方便如在清罐的時候發(fā)現(xiàn)陽極消耗過渡就可以方便跟換。,匯報(bào)完畢,請領(lǐng)導(dǎo)、評委批評指正！,