陰極保護在油田防腐上的應用1 (3)

,單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,陰極保護在油田防腐上的應用,答辯人：蒲 良,專 業(yè)：電氣工程及其自動化,指導老師：林驍 劉智勇,陰極保護在油田防腐上的應用,一、油田陰極保護的背景及其意義,二、陰極保護的原理及其分類,三、保護方案的選擇,四、管道陰極保護,五、大罐防腐,六,、結論與展望,一、,油田陰極保護的背景及其意義,背景,：原油儲罐和管道的使用壽命主要受電化學腐蝕的影響，原油儲罐和管道使用壽命的長短直接關系到油田工業(yè)能否長期穩(wěn)定和正常生產。,意義,：防護原油儲罐和管道使其免受電化學腐蝕，延長使用壽命。,二、陰極保護的原理及其分類,保護原理,：,陰極保護是一種用于防止金屬在電介質（海水、淡水及土壤等介質）中腐蝕的電化學保護技術，該技術的基本原理是對被保護的金屬表面施加一定的直流電流，使其產生陰極極化，當金屬的電位負于某一電位值時，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實體示意圖,強制電流陰極保護實體示意圖,三、保護方案的選擇,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到保護效果，選擇強制電流法較好。,大罐,：對于儲油大罐，罐內壁的腐蝕防護從安全角度考慮不宜采用強制電流陰極保護因采用犧牲陽極法，對于罐外部分應根據(jù)經濟性和其它各方面因素決定是用犧牲陽極法還是強制電流法。,腐蝕,管道腐蝕,大罐腐蝕,四、管道陰極保護,1,、強制電流陰極保護的組成,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,、腐蝕調查與分析,調查目的：,為了分析管道現(xiàn)在所處的腐蝕環(huán)境狀況,調查分析內容：,1,、土壤電阻率與土壤腐蝕性關系,2,、管道自然電位與土壤腐蝕性關系,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)境影響較嚴重，由于防腐層常年運行老化以及施工或運輸、安裝及補口，熱應力及土壤應力、涂層的老化破壞及涂層微小針孔的存在在所難免，導致管材和土壤電位存在差異，產生電化學腐蝕。,土壤電阻率與土壤腐蝕性關系,對所埋管道土壤進行電阻率測試，石西區(qū)塊的土壤電阻率在,60150,，將測量結果與表比較可知，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系,管道進行自然電位的測試結果均為,-0.45-0.55V,，確定地下管網處于較強腐蝕等級,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覆蓋層材質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，因此在設計強制電流陰極保護時對設備要求不高，只需要很小的保護電流及可達到保護要求。,3,、強制電流設計原則,1,、被保護管道與未保護裝置之間裝設絕緣接頭或絕緣法蘭。,2,、鋼鐵的保護電位常取,-0.85V,（,CSE,）這一準則在較強腐蝕環(huán)境，以,-950mV,的準則代替，為了對腐蝕防護更加可靠和有效。,3,、輔助陽極的設計壽命應與被保護管道相匹配，不宜小于,20,年。,4,、最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層種類及環(huán)境來確定，以不損壞覆蓋層的粘結力為準。,4,、陰極保護的設計步驟,1,、工程設計壽命：與使用年限匹配,2,、管道保護電位：保護電位至少為,-850mV,（,SCE,）,3,、最小保護電流密度：根據(jù)防腐層電阻選取，黃夾克取取,10,4,、相關工藝參數(shù),保護長度,L,保護電流,I,輔助陽極組接地電阻,R,輔助陽極的質量,G,系統(tǒng)電源設備功率,P,輸出電壓,U,輸出電流,I,經計算得出，此段黃夾克保護層的油線和氣線陰極保護所須功率、電流、電壓都很小，使用現(xiàn)有的設備能達到保護要求。,5,、管道陰極保護的運行現(xiàn)狀,陽極接地電阻,4.2,接地電阻偏大（相對設計電阻）,結論,1,、陽極接地電阻大,陽極接地電阻過大易造成，輸出電流達不到額定值，使保護距離縮短。,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,、測量結果一條氣線上無保護電位，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,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,管線標志樁太少,標志不明顯,.,。,解決辦法,:,用,pcm,尋找管線確切位置及埋設深度,對埋深不夠的管段需覆土,.,對管線標志樁,.,測試樁重新埋設焊接，做到一目了然。,5,、經過理論設計，得出在現(xiàn)有的設備能滿足陰極保護要求，只需要對其進行適當?shù)木S護就能滿足要求。,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,座轉油站：莫北轉油站、石南,31,轉油站和莫,109,轉油站；,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行維修，保證作業(yè)區(qū)各類儲罐的安全生產運行。,二、腐蝕原因分析,原油本身并不腐蝕金屬材質，但原油中含有一些腐蝕性雜質，如無機鹽、硫化物、氮化物、有機酸、氧、二氧化硫和水分等，這些雜質含量雖少。但經過長時間的沉降，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。因此，底部與沉積水接觸部分是油罐中通常腐蝕最嚴重的部位。,石西聯(lián)合站,4#,凈化油罐罐底,3,、儲罐維護情況,作業(yè)區(qū)共有各類儲罐,62,座，其中需要定期清洗儲罐,52,座?，F(xiàn)統(tǒng)計作業(yè)區(qū)腐蝕最嚴重的兩個站區(qū)儲罐的維修情況：,石南聯(lián)合站各儲罐維修情況統(tǒng)計表,石西聯(lián)合站各儲罐維修情況統(tǒng)計表,從以上維護記錄可以看出大罐內壁腐蝕發(fā)生概率高而且嚴重，是影響大罐安全和壽命的最直接隱患。下面舉莫北轉油站,1000,方罐為例，說明陰極保護在大罐防腐上的應用。,4,、大罐防腐應用實例,保護現(xiàn)狀分析,保護方法確定,陽極的選擇,設計步驟,油罐保護現(xiàn)狀,莫北現(xiàn)有儲油罐三個,1000,的鋼制油罐，存儲介質為原油，工作溫度,2530,內壁,S=1769,；外壁,S=1457 +,底,312,。油罐內壁采用環(huán)氧導靜電防腐漆做防腐涂層，外壁采用帶銹防腐漆做防腐涂層，外壁有保溫層。油罐罐底外壁做犧牲陽極陰極保護，采用,14,支鎂合金陽極，每座罐使用,6,支鎂合金陽極，在每座罐的進出口管線上安裝有絕緣法蘭。,油罐只做了外壁的腐蝕防護，而未做內壁的陰極保護。為了減小內壁腐蝕，延長大罐使用壽命，對大罐內壁保護。,保護方法的確定,大罐保護采用防腐涂層和犧牲陽極陰極保護相結合的方式。,在罐內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，在內壁其它部位可采用油罐專用導靜電涂料。,陽極的選擇,考慮到溫度的影響不宜選用鋅陽極因為當在高于,50,度溫度下工作時，會產生晶間腐蝕極性逆轉等問題。,考慮到安全因素不宜選用外加電流陰極保護和鎂陽極因為鎂陽極保護電位較高可達,-1.75V,，易產生電火花；,選用鋁合金陽極，該陽極使用壽命長，適宜在,的電解質中使用。,設計步驟,1,、計算陰極保護面積,2,、選定保護電流密度，計算保護電流,3,、確定保護年限，計算所需陽極總量,4,、根據(jù)陽極單支重量，計算陽極支數(shù),取,15,塊,5,、陽極布置與施工,按計算得出的陽極數(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、結論與展望,1,、根據(jù)莫北,石西管線陰極保護現(xiàn)狀，應用理論知識對其分析和設計。得出，現(xiàn)有的陰極保護設備能滿足保護要求，只需要對其進行適當?shù)木S護工作，就能滿足保護要求。該方法也可以用于驗證其它管線陰極保護效果。,2,、以莫北轉油站的,1000,原油大罐為例進行了罐內壁的犧牲陽極陰極保護設計，采用防腐涂層與犧牲陽極陰極保護相結合的方式。這種保護技術可以推廣應用到所有原油儲罐的防腐防護上面。預計采用此種防腐技術之后腐蝕穿孔顯現(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。,匯報完畢,請領導、評委批評指正！,