隨著工業(yè)的發(fā)展,金屬的電化學腐蝕越來越嚴重,陰極保護技術(shù)能有效解決金屬的電化學腐蝕問題。普通直流陰極保護技術(shù)在應(yīng)用中存在保護距離短、電位分布不均勻等現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),脈沖電流陰極保護技術(shù)能有效延長保護金屬的距離、實現(xiàn)電位均勻分布等。但是由于其參數(shù)較多,應(yīng)用中存在保護電位響應(yīng)遲滯、電位超調(diào)等現(xiàn)象而難以實現(xiàn)恒電位控制。論文研究金屬在脈沖電流作用下的恒電位控制系統(tǒng)及其數(shù)字化接口技術(shù),并對油田站場集輸管道內(nèi)壁進行脈沖電流陰極保護應(yīng)用研究,對脈沖電流陰極保護技術(shù)的推廣,解決站場集輸管道內(nèi)壁的腐蝕具有重要意義。本文首先對脈沖電流陰極保護的機理、保護參數(shù)的選擇、陰極保護效果的評價理論及脈沖電流陰極保護系統(tǒng)的數(shù)字化方式進行了研究,確定了在脈沖電流陰極保護系統(tǒng)中以保護電位作為唯一評價保護效果的參數(shù)。在實驗室條件下對影響脈沖電流陰極保護的程控電源進行性能測試,得出電源的輸出電壓與設(shè)定值之間呈線性關(guān)系。然后在同一個腐蝕環(huán)境中,采用雙參比系統(tǒng)對釕銥鈦合金參比電極進行了標定,結(jié)果表明釕銥鈦合金參比電極所測負電位與飽和甘汞電極測得負電位相差約590mV。其次對影響恒電位控制的因素（介質(zhì)電阻率、介質(zhì)溫度、介質(zhì)流速）進... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-H2O的電位-PH圖

第二章脈沖電流陰極保護恒電位控制理論研究11法。陰極保護中，通常在輔助陽極界面發(fā)生的氧化反應(yīng)與所采用的陽極材料有關(guān)，從熱力學角度來說，發(fā)生反應(yīng)的順序為：2+-FeFe+2e(2-1)-222HOO+4H+4e(2-2)-22ClCl+2e(2-3)上述三個反應(yīng)的過電位與電流密度關(guān)系可用圖2-2表示：圖2-2過電位與電流密度關(guān)系從圖2-2中可以看出，反應(yīng)(2-1)隨著電流密度增大時，過電位變化不明顯；反應(yīng)（2-2）和反應(yīng)（2-3）隨著電流密度的增大，過電位增加明顯，且在P點出現(xiàn)交叉。在P點以前主要發(fā)生析氧反應(yīng)，在P點之后主要發(fā)生析氯反應(yīng)。從腐蝕介質(zhì)的角度來說，在P點之前為氯離子濃度較低區(qū)域，P點之后為氯離子濃度較大區(qū)域，主要發(fā)生的是析氯反應(yīng)。對被保護金屬的保護效果進行評價就是確定陰極保護準則。國內(nèi)外在長期的陰極保護研究中，建立諸多的陰極保護效果評價準則，如最小保護電位準則，最大保護電位準則等。在國家標準GB/T21447和GB/T21448中規(guī)定埋地金屬管道的最小陰極保護負電位應(yīng)達到-850mV（相對于飽和CuSO4）或更負，而NACESP0169中也有類似的規(guī)定。同樣的，為避免保護電位超過金屬的析氫電位，GB/T21448還規(guī)定保護電位不能比-1200mV更負。在油氣輸送管道中，對X70以上等級的管線鋼，國家標準[45,46,47]規(guī)定應(yīng)根據(jù)析氫反應(yīng)確定最大保護電位。對于在含硫化物、高溫、酸性環(huán)境下服役的金屬，保護電位的最小負電位應(yīng)負于-850mV（相對于飽和CuSO4），而NACE則規(guī)定弱酸性環(huán)境下服役金屬的最小負電位負于-950mV[48]。金屬所處環(huán)境的介質(zhì)電阻率不同，保護效果的評價準則也不同，例如NACE的標準[48]規(guī)定當100Ω·m≤土壤電阻率≤1000Ω·m時，保護電位負于-750mV；當土壤電阻率大于10000Ω·m時，保護電位負于-650mV即可。因此，環(huán)境介質(zhì)的不一致?

第二章脈沖電流陰極保護恒電位控制理論研究13在研究大口徑管道內(nèi)壁的陰極保護電位分布時，發(fā)現(xiàn)在管道內(nèi)采用點狀陽極時，管壁的極化值與陽極距離呈雙曲余弦函數(shù)的關(guān)系式衰減，函數(shù)關(guān)系式見式（2-4）：04cosh4coshLZDRLDR(2-4)其中，D為管道內(nèi)徑；L為管道長度；Z為離陽極端的距離；R為管壁表面的的極化電阻；ρ為管內(nèi)腐蝕介質(zhì)的電阻率；I為管道的電流；η為管道內(nèi)壁的極化值，表示管道的自然腐蝕電位與流過陰極極化電流時電極電位的差值。當Z=0時，I=I0，η=η0。當被保護管道需要設(shè)置多個陽極點時，在管壁某一點的極化為表示為兩側(cè)單個陽極單獨作用效果的疊加。若假設(shè)兩個陽極之間的間距為M時，管壁在Z處的極化值表示為（2-5）：044coshcosh4cosh1MZZDRDRMDR(2-5)從式（2-5）中可得出，當2ZM時，有極小值，即在兩個陽極的中間位置時的極化值最校朱志平[57]在討論銅管內(nèi)部的陰極保護電位分布時，探討了電位分布的解析公式。在研究過程中，銅管為細長管，目的為了延長細長管道的陰極保護距離。所研究管道的示意圖如圖2-4所示：圖2-4細長管道陰極保護示意圖在研究過程中假設(shè)細長管道的管徑為d（cm），管道總長L（cm），管內(nèi)流動介質(zhì)的電阻率為（Ω·cm），管道內(nèi)壁極化的電阻值為R（Ω·cm2），管口處（x=0）所施加的電流為0I（mA），電位極化值為V0（mV）。當單點陽極作用時，其保護電位的解析公式與徐乃欣等人所得出的結(jié)論類似，如式（2-6）所示：

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]海底管線腐蝕檢測與腐蝕預測的研究[D]. 胡舸.重慶大學 2007

碩士論文
[1]基于脈沖電流的油井套管陰極保護效果評價方法研究[D]. 張濤.西安石油大學 2016
[2]油井套管脈沖電流陰極保護專用電源控制系統(tǒng)研究[D]. 許慶.西安石油大學 2016
[3]油井套管脈沖電流陰極保護機理研究[D]. 徐興龍.西安石油大學 2015
[4]牙哈裝車南站儲罐底板陰極保護電位分布研究[D]. 王東.西南石油大學 2015
[5]油井套管脈沖電流陰極保護專用電源研究[D]. 袁森.西安石油大學 2015
[6]管道防腐恒電位儀的控制系統(tǒng)研究[D]. 于欣愷.中國石油大學 2010
[7]船體陰極保護電位分布研究[D]. 劉磊.大連理工大學 2006



本文編號：3320273