网状阳极对储罐底板外侧电位分布的影响研究

为了确定网状阳极对储罐底板阴极保护电位分布均匀性的影响,建立了储罐底板外侧阴极保护电位分布的数学模型,利用COMSOL软件计算在网状阳极的阴极保护下储罐底板外侧的阴极保护电位;研究了不同埋深的网状阳极、不同电阻率的沥青砂层和砂垫层对阴极保护电位分布均匀性的影响。结果表明:网状阳极的埋深对保护电位分布均匀的性影响较大;沥青砂层的电阻率对保护电位分布的均匀性影响较小;随砂垫层电阻率的增大,保护电位正向偏移;计算结果能够真实反映保护电位的分布,可以为阳极的埋深提供可靠的参考依据。     

阴极保护数值计算中土壤电阻率的选取

为了确定土壤电阻率分布方式对储罐底板阴极保护电位分布的影响,建立了储罐底板外侧阴极保护电位分布的数学模型,利用COMSOL软件计算在不同土壤电阻率分布方式下储罐底板外侧阴极保护电位的分布,研究了不同直径储罐在土壤电阻率分别为恒定、分层均匀、连续分布3种方式下阴极保护电位分布的计算误差。结果表明:采用土壤电阻率分层均匀分布方式下的计算误差最大为1.89%,恒定均匀分布方式下的计算误差最大为5.82%;储罐直径越大,数值计算的误差越小;通过COMSOL软件建立二次电流分布模型,其模拟计算结果与实际测试结果吻合良好,可以为阴极保护数值模拟中土壤电阻率的选取提供理论依据。     

相邻储罐底板阴极保护电位的分布

针对相邻储罐底板外侧阴极保护电位分布影响因素较多的特点,建立了储罐底板外侧阴极保护电位分布的数学模型。利用COMSOL完成对相邻储罐底板在不同因素下的阴极保护电位的求解。研究了恒电流、恒电位的阴极保护方式下,储罐的相邻距离及直径对罐底阴极保护电位分布的影响。结果表明:恒电流模式下相邻距离对保护电位分布的影响较小;恒电位模式下随相邻距离的增加,保护电位负向偏移;随直径增大,保护电位正向偏移;计算结果与实测结果吻合良好,可以为相邻储罐阴极保护电位分布规律的研究提供可靠依据。     

某气田集输管线阴极保护检测与优化设计

多管线共用阳极阴极保护系统中,不同管线保护电位存在差异,长距离管线末端欠保护,提高电流输出可造成其他联合保护管线过保护.为了准确获取真实电位分布状况,对多管线联合保护阴极保护电位进行模拟计算,研究了不同阳极地床布置方式对各管线阴极保护电位的影响.结果 表明:模拟计算结果与实际测量结果吻合性良好;新建阳极与其他阴极保护系统的管线及阳极之间距离越远,阴极保护系统间干扰越小,越有利于阴极保护电位的均匀分布.     

非均质土壤中油井套管外加电流阴极保护的数值仿真

为了解决深井套管阴极保护的井底保护效果评价问题,针对延长油田西区采油厂正171号丛式井阴极保护系统项目,采用边界元方法,以非均匀电阻率和分段极化曲线的方法模拟实际工况,通过Beasy软件利用数值模拟技术计算不同阳极埋深对阴极保护电位分布的影响,评价了外加电流阴极保护对井底的保护效果。结果表明,采用边界元方法可快速准确地模拟油井套管在非均质土壤中的阴极保护电位分布。正171号丛式井阴极保护方案为阳极埋深100 m,水井保护电位范围为-998~-1 023 m V(vs SCE),油井保护电位范围为-961~-1 192m V,井组各油井底部均能得到良好的保护。     

石油储罐外底板阴极保护工程实例

将网状贵金属氧化物阳极(MMO)应用于原油罐外底板阴极保护工程中,采用高纯锌参比电极与Cu/Cu SO4参比电极对储罐外底板的阴极保护效果进行监测。从5年的阴极保护运行数据可以看出,超过95%的储罐外底板的阴极保护电位负于-0.85V(vs.CSE),储罐外底板处于良好的阴极保护状态。     

海底管道阴极保护电位的分布

海底管道将穿越不同环境的海水,海水的电导率和管道本身防腐蚀涂层的完好率,将极大地影响海底管道阴极保护电位的分布,而实测又受到多种因素的限制。为了准确地获取其真实分布状态,建立了海底管道阴极保护电位分布的数学模型,采用FLUENT软件对海底管道阴极保护电位进行模拟计算,研究了不同海水电导率和管道涂层破损率对管道阴极保护电位分布的影响。结果表明:模拟计算结果与实际测量结果吻合良好;阴极保护电位随海水电导率的升高而降低;管道涂层的破损率越低,越有利于阴极保护电位的均匀分布。     

ANSYS有限元法在管道阴极保护中的应用

施加强制电流阴极保护的管道会产生杂散电流,土壤复杂环境下其对周围管道的影响难以通过试验进行研究。为此,建立了ANSYS有限元模型,对某采气厂阴极保护管道进行了仿真模拟计算,研究了管道敷设垂直间距、阳极地床与管道垂直距离、防护涂层电阻率等对管道电位分布的影响。结果表明,模拟计算结果与实际测量结果吻合良好,可为该厂管网阴极保护布局及优化设计提供可靠的依据。     

数值模拟计算在地下管线及储罐的阴极保护设计中的应用

介绍了用于阴极保护系统设计的几种数值模拟计算方法。描述了数值模拟计算在地下管线及储罐的阴极保护系统优化设计方面的应用。通过工程应用实例,重点介绍采用基于边界元的Beasy数值模拟软件系统得到地下管线及储罐罐底的阴极保护电位和电流密度分布及其干扰因素影响的计算结果。     

交流杂散电流对机场供油管道阴极保护的影响

通过交流杂散电流干扰下的阴极保护电位分析,研究交流杂散电流存在情况下并行间距、并行长度、交叉角度及交流干扰电压对埋地管道阴极保护系统的干扰规律具有实际意义。交流干扰存在情况下,干扰源与管道并行间距、并行长度及交流干扰电压对管地电位的影响因阴极保护电压不同而发生不同趋势的改变,阴保电压为-1.1 V是一个转折电位,阴保电位较小时管地电位正移,且随着管道与交流干扰源之间距离越小正移越多,很有可能会超出最小保护电位范围;而阴极保护电压较大时管地电位受交流杂散电流干扰而负移,且随着管道与交流干扰源之间距离越小负移越多,很有可能会超出最大保护电位范围。交流干扰存在情况下干扰源与管道交叉时,交叉角度越大,对管地电位的影响越小,当交叉角度增大到90°时,阴极保护下的管地电位与无干扰时电位之间差值最小。     

阴极保护技术的现代模式

按阴极保护(CP)技术的现代模式,欧姆电阻压降仅存在于金属电路中。阴极保护系统是电容性的。金属电路中的电流是在金属/土壤接合处发生氧化还原反应的结果。其接合处被看作是在其两侧没有欧姆电阻压降的电容器。对阴极极化重新下了定义。对电位差和电位梯度进行了分析。阴极保护被视为功率函数。干扰被归因于电场畸变。提出了不定因素的概念。估量了该模型对阴极保护技术的影响。     

涂层破损对船体阴极保护电位分布的影响

采用缩比模型法研究了船体涂层破损率、常见破损位置及控制电位对船舶阴极保护电位和保护电流分布的影响。结果表明,船体所需的保护电流和电位分布不仅与涂层破损面积有关,还与阳极和参比电极相对于涂层破损处的位置有关,通过合理布放参比电极和辅助阳极,即使涂层破损率达到10%,船体仍得到良好保护,且电位分布均匀。基于上述结果确定了船舶阴极保护辅助阳极和参比电极位置、控制电位设计原则。     

X80钢在库尔勒土壤水饱和溶液中阴极保护电位的快速确定

目前,选取何种阴极保护电位可实现X80钢在库尔勒土壤体系中的最佳保护效果尚无文献报道。为此,通过阴极极化曲线确定了X80管线钢在库尔勒土壤水饱和溶液中阴极保护电位的大致范围;再借助电化学阻抗技术,考察了不同电位下X80管线钢在该土壤溶液中的Nyquist曲线,并根据电荷转移电阻的拟合结果确定了最佳的阴极保护电位,并通过浸泡试验进行了验证。结果表明:X80管线钢在库尔勒土壤水饱和溶液中的阴极保护电位范围约为-0.825~-0.975 V(vs SCE,下同),而最佳的阴极保护电位约为-0.875 V,此时保护度可达86%。电化学阻抗技术可以快速确定管线钢的阴极保护电位范围,且比极化曲线更为准确。     

海洋工程阴极保护技术发展评述

海洋属苛刻的腐蚀环境,腐蚀是影响海洋工程结构物服役性能和使用寿命的关键因素。阴极保护和涂层等手段相结合是防止海水中金属结构物腐蚀的有效方法。根据提供保护电流方式的不同,阴极保护分为牺牲阳极和外加电流阴极保护两种方法。牺牲阳极方法简单可靠,但阳极材料用量大,且要较为精确的设计。外加电流阴极保护方法可以实现自动控制,通过自动调整输出电流的大小,使被保护的结构物表面处于设定的保护电位范围。这里对海洋工程阴极保护技术的发展状况进行了较为系统的评述,介绍了海洋工程用牺牲阳极材料和外加电流阴极保护系统,分析了适用于不同强度级别结构材料的阴极保护电位范围,阐述了阴极保护优化设计技术,尤其是数值模拟技术的发展和应用状况,并讨论了海洋工程阴极保护监检测技术。最后,指出了海洋工程阴极保护技术未来的发展方向。     

模拟管线系统中方波脉冲电流阴极保护规律的研究

为了弄清脉冲电流阴极保护的基本规律,为现场应用提供科学的理论依据和参考,采用方波脉冲电流对模拟管线体系脉冲电流阴极保护的电位分布规律以及脉冲电流参数和其他因素对电位分布的影响进行了研究.在3.5 m(长)×2.0 m(宽)×3.0 m(深)的水池中,建立了均匀介质模拟水平管道体系,研究了方波脉冲电流参数(频率、幅值、占空比)、阳极距离等因素对方波脉冲电流阴极保护效果的影响,并将直流与方波脉冲电流的阴极保护效果进行了对比.结果表明,随着方波脉冲电流频率、幅值或占空比的增加,阴极极化电位分布曲线逐渐负移,极化幅度逐渐增加,且阴极表面的电位分布远比直流作用时均匀,有效保护深度明显延长,所需平均保护电流更小.     

基于性能退化的沥青类防腐层保护效能影响规律的研究

国内众多在役沥青防腐层管道的牺牲阳极阴极保护系统均已失效,或即将失效,重新更换牺牲阳极系统时若仍按照原有设计施工,可能会导致部分管道无法受到有效地保护。根据现场管道防腐层的面电阻率随时间变化规律,预测未来20 a内防腐层面电阻率变化情况,采用模拟计算的方法,预估已经运行15 a后管道的保护距离随时间的变化,为阴极保护系统重新设计提供依据。结果表明：在役沥青防腐层的面电阻率随埋地时间延长而降低,且降低速率逐渐减小;防腐层破损率随埋地时间的延长而增加,且增加速率逐渐增大;单组牺牲阳极保护系统运行15 a后管道的单侧保护距离为50 m,随着管道继续服役,单侧保护距离显著降低,第20,25,30,35 a时,单侧保护距离依次降为28.0,19.0,14.0,11.5 m;当阳极距离管道1～4 m范围内,随着距离的增加,管道上的电位分布更加均匀,且保护距离增加;未来20～35 a内,更换牺牲阳极系统的时间对阳极寿命基本无影响,阳极寿命预估为23 a左右。     

埋地管道阴极保护系统辅助阳极参数优化研究

阴极保护是抑制管道电化学腐蚀的重要手段,其电位的分布情况直接影响着管道保护效果。以西北某成品油输油站为例,利用COMSOL Multiphysics仿真软件研究管道阴极保护电位的分布规律,分析确定了影响管道阴极保护电位分布的主要因素是辅助阳极的埋设位置和输出电流值;并且通过电化学试验分析得到了L360管线钢在该成品油输油站模拟土壤溶液的最佳保护电位。然后以阳极数量、阳极敷设位置和阳极输出电流值为优化目标建立目标函数,利用模拟退火算法搜索出最佳阳极数量,最佳阳极位置和最佳阳极输出电流值。最后根据管道实际保护电位验证了优化方案的可行性,结果证明该方法对阴极保护设计有一定的参考价值。     

TiN薄膜的循环制备和电学性质

用金属有机物化学气相淀积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD）制备了TiN薄膜,通过不同循环制备的、厚度相同的平面薄膜电阻率的比较研究了TiN薄膜的电学性质．结果表明,多次循环会引入界面而增大电阻率,与薄膜成分和微结构分析的结果一致．得到了单循环的最优厚度以使样品电阻率最低．通过相同循环、不同厚度样品在真实器件中电学性能的比较,发现介窗（Via）直径越小,TiN薄膜对介窗电阻的影响越大．     

基于阴极保护电位的原油长输管道安全预警技术研究

阴极保护是保障原油长输管道安全运行的重要手段,其保护电位是判断管道保护是否成功的依据之一.如今,管道运行进入事故多发期,对阴极保护电位的监测和预警非常重要.研究了基于管道阴极保护电位的长输管道安全预警技术,通过无线遥测管道沿线各测试桩上的阴极保护电位,在监测中心对管道保护电位分布曲线进行逐段拟合,通过与理想电位分布曲线的比较及单点保护电位的趋势提取,实现对管道防护层的缺陷定位和安全预警.现场实验验证了这一方法是可行的.     

钢质储罐内热交换设备外加电流的阴极保护

对一浴池钢质储罐淡水介质中热交换设备的腐蚀进行了分析，并实施了外加 电流阴极保护。经阴极保护后，水质清澈，热交换设备保护电位稳定，而且表面覆盖了一层白色钙镁盐沉积物。结果表明，本设计合理，防护效果较好。