杂散电流对集输站设备腐蚀的影响研究

摘要

油气储运系统内集输站场管线、储罐及其他设备腐蚀不断发生，其中，因杂散电流引起的腐蚀已成为主要的原因之一，引起了广泛关注。但是由于对集输站场设备的腐蚀防护缺乏全面系统研究，并且杂散电流腐蚀受到许多因素的影响，目前还没有公认的、有效的解决方法。因此，对于杂散电流腐蚀危害进行深入的研究，找出合理解决该腐蚀问题的方法是非常有意义的。
　　 本文首先统计出油田环境下可能对油气集输站场造成影响的杂散电流种类，特别提出电焊造成的杂散电流是对油气集输站场腐蚀的主要影响。在此认识基础上提出电焊过程中杂散电流模型；通过实验室模拟试验，研究了不同土壤环境下杂散电流对试片腐蚀速率的影响规律，又对集输站场内以电焊为代表的各种潜在危险因素做出安全评估；最后进行现场试验，验证了杂散电流模型的正确性，并根据试验结果提出了对集输站杂散电流腐蚀的防护措施。
　　 本文通过以上研究取得了以下结果。
　　 1.分析出电焊过程中管道上杂散电流模型，得出电流、电位的分布。并通过室内及现场试验验证了模型的有效性。
　　 2.设计并进行了室内模拟试验，研究了土壤电阻率、pH值以及杂散电流密度三者之间的关系。
　　 3.分别应用预先危险性分析(PHA)、事故树评价法(FTA)详细地分析了集输站场内潜在的危险因素。得到了焊接时站内设备上电流、电位的分布规律，并讨论了距离、焊机数等因素对电流、电位分布的影响。
　　 4.根据樊一站具体情况应用区域阴极保护技术对集输站场杂散电流的防治技术，设计出了使用整流器为输出电源，分布式浅埋阳极为阳极地床的埋设方式的阴极保护系统方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究课题的意义

1.2国内外研究概况及发展趋势

1.3本文的研究内容

第二章杂散电流腐蚀基础研究

2.1杂散电流基本性质

2.1.1概述

2.1.2杂散电流产生的原因

2.2油气管道杂散电流腐蚀机理

2.3杂散电流腐蚀对象

2.4杂散电流腐蚀的防护方法

第三章基于杂散电流的电场理论研究

3.1电磁场基本理论

3.1.1电场的两个基本定律

3.1.2电位的泊松方程和拉普拉斯方程

3.1.3静电场中电流与电位的分布

3.2电焊过程中杂散电流产生原因

3.3焊接管道上杂散电流模型

3.4电焊时管道附近土壤中电场分布

第四章 杂散电流腐蚀室内模拟实验

4.1室内加速腐蚀实验

4.1.1实验材料及制备

4.1.2实验前试片的表面处理

4.1.3准备模拟管道

4.1.4配制实验用溶液

4.1.5实验装置

4.1.6模拟实验

4.1.7腐蚀产物的清除及称重

4.2实验结果与分析

4.2.1杂散电流密度与腐蚀速率的关系

4.2.2土壤pH与腐蚀速率的关系

4.2.3实验结论

第五章电焊过程中杂散电流的现场试验评价

5.1油田基本概况

5.1.1单位概况

5.1.2地理位置

5.1.3油田自然条件

5.1.4社会人文及经济状况

5.1.5交通运输

5.1.6供电状况

5.1.7通信状况

5.2安全评价

5.2.1评价目的

5.2.2评价依据

5.2.3评价程序

5.2.4评价范围和重点

5.2.5评价单元及评价方法

5.2.6定性评价分析

5.2.7定量评价分析

5.2.8安全现状检查评价

5.3杂散电流现场测试方法

5.3.1土壤电位梯度的测定方法

5.3.2管地电位的连续监测方法

5.3.3管内杂散电流的测量方法

5.3.4土壤电阻率测量方法

5.4杂散电流的现场测试结果

5.4.1焊接管道上杂散电流的分布、大小规律研究结果

5.4.2焊接油罐上杂散电流的分布

5.4.3管道管径对电焊杂散电流的影响

5.4.4管道电焊动火过程中管地电位的变化情况

5.4.5管道电焊动火过程中杂散电流对周围临近的其他管道的影响

5.4.6管道杂散电流安全值的确定

5.4.7不同输送介质管道上最多可施工的电焊机台数的极限值

5.5现场试验取得的结论

第六章集输站杂散电流的防护措施

6.1整体防护

6.2管线的防护

6.2.1排流法

6.2.2阴极保护法

6.2.3覆盖层法

6.2.4管线防护措施比较

6.3油罐的防护

6.4区域阴极保护

6.4.1区域阴极保护介绍

6.4.2区域阴极保护技术特点

6.4.3区域阴极保护设计内容

6.4.4樊一站区域阴极保护设计

6.4.5结论与建议

6.5电焊施工时杂散电流的防护措施

全文总结

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所取得的学术成果