交流杂散电流对长输管线钢腐蚀行为的影响

采用电化学技术和失重法研究了管线钢在两种碳酸盐溶液中的交流杂散电流腐蚀行为。在稀／浓两种碳酸盐溶液中,电化学实验结果表明：管线钢的极化行为表现为极化曲线发生电流振荡现象,振荡幅度随交流电流密度与直流电流密度的比值增大而增大,在腐蚀电位±100mV附近振荡最为显著。腐蚀失重实验结果表明：当交流杂散电流密度为0～20A／m^2时,发生均匀腐蚀且速率较小;当交流杂散电流密度为20～100A／m^2（浓碳酸盐溶液）或20～200A／m^2（稀碳酸盐溶液）时,发生均匀腐蚀且速率增大;当交流杂散电流密度为200～500A/m^2（浓碳酸盐溶液）或大于500A/m^2（稀碳酸盐溶液）时,发生局部点蚀。交流杂散电流造成的腐蚀量约为相同直流杂散电流造成腐蚀量的1％。     

新大管道杂散电流干扰影响研究

针对新大管道受到来自轻轨铁路及交流高压线路等杂散电流的干扰可能导致的腐蚀穿孔问题,进行了研究分析,并对其主要干扰源相关数据进行了测试分析,采取了有针对性的排流防护措施。实践表明,管道保护电位达到正常值,直流排流保护效果满足相关标准要求。     

采油井配电箱漏电导致管道腐蚀泄漏案例

针对某油田采油外输管道频繁腐蚀泄漏,且腐蚀速率远远超出正常范围的问题,通过对管道材质、土壤腐蚀性及杂散电流干扰的调查分析,最终确定管道快速腐蚀泄漏是由于直流杂散电流干扰导致的。在对形成干扰的配电箱进行整改后,消除了杂散电流干扰导致管道外腐蚀的现象。通过案例分析表明:当管道发生快速腐蚀泄漏时,应首先排查是否存在杂散电流干扰;当发现电气设备零线带电时,应测试管道对地电位,评价管道是否受到杂散电流干扰,及时消除隐患。(图8,表2,参20)     

对管道直流杂散电流干扰腐蚀的防治方法

通过对大连金州石棉矿区地下穿越管道段泄漏事故的分析，发现直流杂散电流的干扰是造成管道腐蚀穿孔的主要原因。为提高管道抗直流杂散电流干扰腐蚀的能力，对管道逐步实施了初步治理和综合治理，并对管道治理后的实际防护效果进行了比较分析，结果表明，根据直流杂散电流干扰腐蚀管道的不同程度，对管道防腐层的等级结构应进行相应改造，使排流设施布局更趋合理的综合治理可有效阻止直流杂散电流对管道的干扰腐蚀。     

高压直流输电接地流对油气管道干扰及腐蚀规律数值模拟

随着长距离输电工程的发展，杂散电流引起的埋地油气管道电化学腐蚀日趋严重，其中高压直流（High Voltage Direct Current,HVDC）输电系统的接地流干扰将在管道防腐涂层缺陷处导致严重的电化学腐蚀，威胁管道运行安全。通过COMSOL软件对靠近接地极的埋地管道沿线杂散电流密度分布进行模拟分析，研究各干扰参数（管道与HVDC系统电缆夹角、接地流、土壤电导率、与接地极距离、管道半径）对管道沿线杂散电流密度分布及干扰腐蚀的影响规律。结果表明：管道与任一接地极距离小于5 km时，干扰腐蚀显著增强；管道与电缆夹角为0°时，干扰腐蚀最为严重；其余参数对管道干扰腐蚀均具有较大影响。研究结果可为管道干扰防护及维修检测提供理论依据与参考。（图7，表2，参21）     

接地极单极大地回路电流运行对天然气管道的影响

在高压直流输电线路进行调试或发生故障的情况下,直流输电系统采用单极大地回路电流运行方式,接地极有几千安培的电流流入、流出,会对周围金属结构物造成直流杂散电流干扰。以鱼龙岭接地极单极大地回路运行为例,在不同接地极入地电流下,测试受干扰管道不同位置的电位分布和变化,分析广东省天然气管网一期天然气管道的受干扰情况,同时测试采取措施后干扰电位的变化,分析缓解措施的效果。通过电位分析,得到接地极入地电流对管道的影响规律:管道的干扰电位和接地极的入地电流成正比关系;管道受到干扰时,管道极化电位明显超过标准要求,管道存在腐蚀和氢脆的风险,同时绝缘接头位置为风险点;在高压直流输电线路单极大地回路运行时,管道干扰电压达到140.5 V,管道存在人员和设备风险;采用站内接地网作为缓解措施,对连接点位置管道受干扰程度有明显缓解作用,而对远离接地网的连接点位置管道有负面影响作用。     

特殊条件下长输管道外加电流联合牺牲阳极阴极保护措施

针对外加电流方法未能有效保护埋地长输管道穿越水域管段的实际问题,采用外加电流联合牺牲阳极阴极保护法进行维护治理。通过电化学实验研究了外加电流和镁合金牺牲阳极阴极保护的相互影响规律,以及涂层破损率对联合保护作用效果的影响,并采用有限元模拟计算对牺牲阳极防护效果进行评价,同时对室内研究结果进行了现场验证。结果表明：当外加电位正于牺牲阳极开路电位时,牺牲阳极存在阳极输出电流,当外加电位负于牺牲阳极开路电位时,牺牲阳极存在阴极输入电流;随着外加电位负移及涂层破损率增大,牺牲阳极的输出电流减小、工作电位负移,阴极保护效果减弱。外加电流联合牺牲阳极阴极保护措施可使目标管道在水域附近欠保护管段的阴极保护电位满足-0.85 VCSE准则,与单独采用外加电流阴极保护措施相比,联合阴极保护措施的效果明显提升,保护率从52.6%增至100%,且管道电位分布更加均匀。针对局部管段欠保护或电位较正的特殊环境管道,可采用牺牲阳极阴极保护辅助措施。（图10,表3,参20）     

成品油管道阴极保护的选择

按照管道所处的各种条件来考虑不同的阴极保护方法,可以很好地控制腐蚀,延长管道寿命。通过事例说明了阴极保护方案选择的必要性,并应着重考虑以下几点:(1)带覆盖层的钢质管道,在正常条件下,阴极保护准数应选用-0.85 V(相对于CSE);(2)位于杂散电流影响区、与其它管道相连接或硫酸盐强腐蚀区的管道,应考虑另外的阴极保护准数;(3)受覆盖层剥离、杂散电流影响的管道的保护,可借助检测站与管道相连的埋地电阻(E/R)探针进行腐蚀监测;(4)在潮湿的硫酸盐化环境中的管道,阴极保护准数选用100mV的极化电位,可降低钢的腐蚀速率。     

应用同步监测法定位管道杂散电流的干扰源

针对管道受动态杂散电流干扰,管地交直流电压波动较大,而通过传统测试桩测量管道交流或者直流电压,难于精确定位干扰源的问题,提出了使用同步监测法,即在同一时间内,使用存储式杂散电流测试仪,对不同的测试桩电压数据进行同步监测,并根据绘制的电压-时间变化曲线,综合比较同一时间内电压的瞬间值与平均值,精确定位干扰源。干扰源的精确定位可为排流位置的确定提供依据。介绍了使用同步监测方法成功定位大港-枣庄成品油管道交流干扰源与秦京输油管道直流干扰源的实例,同时指出了同步监测法应用过程中的注意事项。     

范县阴极保护站改造工作实例

因受杂散电流干扰,中沧输气管道部分区段阴极保护效果低于正常要求.分析了埋地高压电缆是杂散电流产生的主要原因及杂散电流对阴极保护设备形成干扰的机理,指出运用连续可调高阻抗电位器对KSW-D型恒电位仪阴极的分压作用可以屏蔽杂散电流的干扰.在安装连续可调高阻抗电位器后,消除了中沧输气管道部分区段阴极保护效果低于正常要求的现象.     

海底管道腐蚀缺陷处阴极保护数值模拟

海底管道表面很容易因为腐蚀形成缺陷点,具有深度大、传播快且检测困难的特点,对管道安全运行产生很大隐患。通过数值模拟方法研究了X80海底管道钢表面存在腐蚀缺陷时缺陷点内部对阴极保护产生的屏蔽作用,利用有限元方法模拟缺陷处的局部电位和阳极/阴极反应电流密度。结果表明:在腐蚀缺陷处阴极保护电流被部分屏蔽,特别是在缺陷的底部位置;缺陷处对阴极保护的屏蔽作用随着缺陷深度的增加和宽度的减小而越来越强。研究结果可为现场海底管道腐蚀状况和剩余寿命的评估提供指导。     

10000m~3拱顶油罐顶板应力与腐蚀的分析

10 000 m~3拱顶油罐主要用于长输管道的中间泵站,其顶板为板架结构。当油罐吸油和排油时,罐内气体压力发生变化,致使顶板产生交变应力。这类油罐经十多年的使用后,发现顶板腐蚀破坏十分严重,有的已出现孔洞,其腐蚀位置主要分布在内外柱之间的环形带处。针对此问题,运用有限元法分析计算了该类油罐顶板在排油和吸油两种工况下的应力与变形规律,得出如下结论:在距中心柱10m左右(内外立柱之间)环形带处应力值最大,且两种工况时的交变应力幅值也最大,因而引起的应力腐蚀最为严重。这与顶板腐蚀破坏的实际情况相吻合,说明该类油罐顶板腐蚀破坏的主要原因是应力腐蚀,这一结论对该类油罐制定防腐措施、改进设计方案具有指导作用。     

杂散电流对长输油气管道的危害及其检测

分析了杂散电流的特点及腐蚀原理,指出杂散电流是导致长输油气管道腐蚀泄漏的主要原因。介绍了杂散电流检测仪的基本操作及数据采集,研究了杂散电流干扰的检测方法。通过现场检验和后处理软件对采集的数据进行了分析,获得了管道周围杂散电流干扰数据。将检测数据与管道开挖数据进行了对照,结果验证了杂散电流的危害性和检验的有效性。     

我国油气储运相关技术研究新进展

系统梳理了我国油气储运相关技术的最新研究进展,提出了需要重点关注的其他热点问题。对于油气管道完整性和失效控制技术,强调了失效控制的理念及其与完整性管理相结合的必要性;对于热油管道流动保障技术,介绍了蜡沉积、原油流动特性及停输再启动等研究成果;对于冷热原油交替输送技术,介绍了热力影响因素和数值模拟等研究成果;对于多相混输技术,介绍了各种多相体系数值模拟的研究成果;对于成品油顺序输送混油控制技术,介绍了混油切割方法、混油质量分数模型及混油界面在线跟踪等研究成果;对于腐蚀控制技术,介绍了阴极保护系统数值模拟、杂散电流腐蚀、油流携水等研究成果;对于化学添加剂技术,介绍了复合纳米材料、油品减阻剂、天然气减阻剂等研究成果。     

秦京输油管道腐蚀机理分析及腐蚀检测

针对秦京输油管道存在的土壤腐蚀、应力疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀、管体材质不均匀产生的腐蚀问题,进行了腐蚀机理分析,对该管道外防腐层、内腐蚀进行了检测。根据腐蚀机理分析结果评价了秦京输油管道目前的腐蚀状况,认为应将管道防腐层的外检测与内检测相结合,以得出综合结论,有针对性地消除安全运行隐患,对秦京输油管道管网改造提出了建议。     

利此亚西部管道阴极保护技术

利比亚西部管道平行敷设两条不同管径的原油管道和天然气管道,通过对其阴极保护系统的预试运,发现管道的电位出现异常的波动,且波动幅度超过了允许范围,管道可能存在杂散电流的干扰。通过对管道正常运行下的IR降、全线保护电位以及同步电位和交流干扰进行测试分析,成功地解决了管道阳极接地电阻问题、无电地区的电源问题以及杂散电流干扰问题、使该管道阴极保护参数处于理想状态。     

输油管道中不稳定流动分析

输油管道中油品的不稳定流动问题，可以采用各种数值法并借助计算机进行有效分析。目前最广泛采用的数值法有特征线法，显式差分法和隐式有限差分法。分析了各方法的特点：特征线法和显式差分法能对各种边界条件进行处理，但时间步长取值必须很小，计算次数多；隐式有限差分法能采用匠时间步长，相应减少计算次数，但需求解非常庞大的非生方程组。因此提出根据管道的长度，复杂性，边界条件，精度要求等，交错使用特征线法和隐式差分     

城市埋地管道阴极保护及电化学理论分析

城市地下各种管网，电缆纵横交错，常与地下管道相邻或交叉，且管道沿线土质情况，复杂，造成较大的宏电池腐蚀。目前对城市埋地管道的防腐采用外防腐层加阴极保护的方法。     

油气管道焊接动火作业中杂散电流的防范

油气管道焊接动火作业产生的电流较大,防护或操作不当极易引发火灾、爆炸事故。建立了油气管道电焊动火中管内杂散电流分布的理论模型,将管道划分为N个单元,利用节点电压法给出关于各节点电压的N阶三对角方程组,利用追赶法求解管/地电压分布和管内杂散电流值,并验证计算结果对所取空间步长的收敛性。利用该模型研究了油气管道电焊动火作业中管内杂散电流的主要影响因素,包括绝缘盲板的安装位置、管/地过渡电阻、焊接主回路接触电阻、管道接地保护的设置以及相连容器的位置等,并基于研究结论提出防范措施,可为油气管道焊接动火作业中杂散电流的防范提供指导。