阴极保护在防重庆钢质埋地天然气管道腐蚀上的运用

论文摘要

金属材料在使用过程中易受环境作用随时间的延长而逐渐受到损坏或性能下降,根据发达国家的调查统计,全世界每年因腐蚀损失高于7000亿美元。由此可见,金属腐蚀问题十分严重和普遍。我国天然气管道材质现在大多采用的是钢管,钢质天然气管在埋地运行中常常会发生一些局部腐蚀而穿孔,造成极大的经济损失,危及人民群众的生命安全,因此对城市燃气管道采取相应的防腐措施是必须的和必要的。阴极保护是一种公认的防腐蚀技术,其应用领域广,涉及到地下、水中及化工介质中的管道、容器、港口码头、船舶及化工设备等各个方面,尤其在埋地钢质管道、码头和船舶方面,其防腐蚀效果和其它防腐技术相比具有无可替代的作用。本论文在查阅了大量国内外文献资料基础上,简述了埋地天然气金属管道电化学腐蚀理论和防腐理论,对重庆天然气管道的外防护层和腐蚀现状进行了分析,找出了影响土壤腐蚀的各种因素。通过对已实施了阴极保护的重庆天然气管道保护电位的多年测试,对重庆天然气管道阴极保护效果进行了分析,对今后重庆地区钢质天然气管道阴极保护方法进行了探讨,论文具有一定的实用价值和指导意义。通过本研究,主要结论为:①阴极保护方法有牺牲阳极法和强制电流法两种,对两种方法进行经经济技术比较后发现牺牲阳极法主要适用于重庆城区及较短小管道,强制电流法主要适用于长输管线。②重庆地区的土壤环境具有较强的腐蚀性,通过对地下管道腐蚀原理进行深入的探讨,结合重庆钢质天然气管道埋设的土壤环境得出:重庆地区钢质天然气管道的腐蚀属于电化学腐蚀。影响其腐蚀速率因素主要有:土壤电阻率、土壤含水率、PH值等。③对多条重庆地区在役天然气管线沿线土壤电阻率进行分析得出,重庆地区在役天然气管线沿线土壤电阻率大多在20-100Ω·m之间,因此适合于重庆地区土壤的牺牲阳极为镁阳极。④通过建立灰色预测模型,对重庆天然气管道阴极保护进行了效果分析和保护预测,得出重庆地区已实施阴极保护的钢质天然气管道已受到阴极保护,达到国家阴极保护规范的要求,同时能达到阴极保护运行设计年限,从而延长了钢质管道的安全使用寿命。⑤天然气管道涂层应具有良好的电绝缘性、黏附性、连续性及耐腐蚀性等综合性能,对其完整性的维护是至关重要的。涂层检测技术是在不对管道开挖的前提下,采用专用设备在地面非接触性地对涂层综合性能进行检测,科学、准确、经济地对涂层老化及破损缺陷分析,以指导管道业主对管道涂层状况的掌握,在实际工作中应用较为广泛的外检测技术主要包括:标准管/地电位检测、皮尔逊检测、密间距电位测试、多频管中电流测试、直流电位梯度测试。但各有优缺点,采用阴极保护电位首先对涂层质量进行评估是一种最为简便直接的方法,当其有较大的缺陷时再利用其它检测方法进行定位,可起到事半功倍的作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 阴极保护的重要性
• 1.2 阴性保护在各个领域运用情况
• 1.2.1 埋地金属阴极保护
• 1.2.2 船舶的阴极保护
• 1.2.3 港口码头的阴极保护
• 1.2.4 贮罐、化工容器、热交换器等阴极保护
• 2 重庆市天然气管道外防腐层材料及土壤性能分析
• 2.1 重庆市天然气管道外腐层材料
• 2.1.1 环氧煤沥青防腐层
• 2.1.2 环氧粉末防腐层
• 2.1.3 聚乙烯防腐胶带层
• 2.1.4 挤压聚乙烯防腐层
• 2.2 重庆土壤性能分析
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 土壤腐蚀的影响因素
• 2.2.3 重庆土壤腐蚀性能分析
• 3 埋地钢质燃气管道腐蚀原因分析
• 3.1 电化学腐蚀
• 3.2 杂散电流腐蚀
• 3.2.1 直流杂散电流腐蚀
• 3.2.2 交流杂散电流腐蚀
• 4 阴极保护原理及其应用
• 4.1 阴极保护原理
• 4.2 阴极保护参数
• 4.2.1 保护电位
• 4.2.2 保护电流密度
• 4.3 阴极保护种类
• 4.3.1 牺牲阳极法
• 4.3.2 强制电流法
• 4.3.3 两种方法的比较
• 4.4 牺牲阳极种类及适合重庆土壤的牺牲阳极
• 4.4.1 镁阳极
• 4.4.2 锌阳极
• 4.4.3 铝阳极
• 4.4.4 适合重庆土壤的牺牲阳极
• 4.5 牺牲阳极法在重庆市天然气管道防腐设计中的注意事项
• 4.5.1 阴极保护方式选择
• 4.5.2 镁、锌阳极的选用
• 4.5.3 牺牲阳极的布置
• 4.5.4 袋装牺牲阳极的制作
• 4.5.5 保护电流大小的确定
• 4.5.6 穿越公路铁路时的阴极保护方法
• 4.5.7 测试桩及检测片的设置
• 5 重庆天然气管道阴极保护现状及效果分析
• 5.1 阴极保护效果评判准则
• 5.2 保护电位准则
• 5.3 断电电位和电位衰减的测量法判断
• 5.4 试片法保护电位准则
• 5.5 重庆天然气管道阴极保护效果评估
• 5.5.1 重庆市天然气管道阴极保护效果分析
• 5.5.2 利用灰色系统理论对重庆市天然气管道阴极保护预测
• 6 阴极保护用于重庆天然气管道涂层动态评估
• 6.1 天然气管道涂层的重要性
• 6.2 天然气管道涂层现有检测方法
• 6.2.1 标准管/地点位检测技术（P/S）
• 6.2.2 皮尔逊监测技术（PS）
• 6.2.3 密问距电位测试技术（CIS、CIPS）
• 6.2.4 PCM多频管中电流测试
• 6.2.5 直流电位梯度（DCVG）方法
• 6.2.6 几种测试方法的比较
• 6.3 天然气管道涂层评估
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献