CN105239078A - 一种输油站站内管线的防腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输油站站内管线的防腐蚀方法，其解决了现有输油厂站内储罐容易受到杂散电流的干扰、场站内管线容易被腐蚀的技术问题。其首先对储罐通过固态去耦合器进行排流，其次将输油厂站内所有金属构筑物划定一个阴极保护区，然后在该阴极保护区之外设置深井阳极，最后通过恒电位仪提供保护电流。本发明广泛应用于输油厂站内储罐与管线的防腐技术领域。

Description

一种输油站站内管线的防腐蚀方法

技术领域

本发明涉及一种输油厂站内储罐与管线防腐方法，特别是涉及一种输油站站内管线的防腐蚀方法。

背景技术

输油厂站内储罐与管线连接复杂，地下管线又交错互连，一些储罐建设初期就安装了阴极保护系统，而另一些储罐并没有安装阴极保护系统，随着厂站扩容改造增加储罐和管线，这样必然造成已有储罐的阴极保护系统给未施加阴极保护系统的站内管线造成杂散电流的干扰，加重了站内管线的腐蚀。

现有技术对厂站内的防腐处理除了采用防腐涂层，对杂散电流的排流方法包括管道电气跨界，埋设牺牲阳极，屏蔽层覆盖被保护结构，埋设裸钢，埋设锌带及使用二极管跨接绝缘接头等。

对于由几个正反连接的二极管组成的排流装置，工作时通过该排流装置将管道接地后，当管道和大地之间的电位差超过二级管的启动电压时，二级管即导通，将管道上的电压限制为二级管两端的导通电压。这种排流装置的优点是可耐受长时间小能量电流，在存在干扰时，排除干扰，缺点是不能耐受大能量电流，在大电流发生时，会对阴极保护系统和管道造成损坏。

发明内容

本发明为了解决现有输油厂站内储罐容易受到杂散电流的干扰、场站内管线容易被腐蚀的技术问题，提供一种能够避免杂散电流的干扰、场站内管线不容易被腐蚀的输油站站内管线的防腐蚀方法。

本发明提供一种输油站站内管线的防腐蚀方法，包括以下步骤：

(1)在输油厂站内地下埋入固态去耦合器，固态去耦合器设有一个接地接口端和管道连接端，将固态去耦合器的管道连接端与和储罐连接的埋地管道焊接在一起，将固态去耦合器的接地接口端接地；

(2)将输油厂站内所有金属构筑物作为一个阴极体，形成一个阴极保护区域，在该阴极保护区域的外沿设置阴极接线点，在该阴极保护区域之外设置辅助深井阳极，使阴极接线点和深井阳极通过恒电位仪连接在一起；

(3)利用恒电位仪提供保护电流，实施阴极保护。

优选地，步骤(2)中的金属构筑物包括埋地管道、地面容器和设备及与地接触的金属构筑物

本发明的有益效果是，采用固态去耦合器具有以下好处：

(1)集嵌位式排流、浪涌保护和交流去耦于一体的交直流干扰产品，具有较高的AC故障电流通断能力和极低的电压保护水平。

(2)具有防护管道交直流干扰和交直流腐蚀的功能。

(3)具有防护直击雷击中管道的大电流排流功能。

(4)具有防护雷电电磁干扰的电阻性耦合、电容性耦合、电感性耦合的排流功能。

(5)采用密封结构，电弧不易外泄，具有防爆功能。

(6)防护等级高，适用于室外、埋地等不同环境的安装。

(7)可跨接在绝缘接头两端，作为等电位使用。

本发明进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是排流装置的应用连接结构示意图；

图2是排流装置的主视图；

图3是排流装置的侧视图；

图4是排流装置的安装支架；

图5是阴极保护系统的结构示意图。

附图符号说明

1.埋地管道，2.固态去耦合器，3.保护区域，4.储罐罐区，5.储罐，6.埋地管道，7.阳极井，8.恒电位仪，9.阳极接线点，10.测试装置，11.阴极接线点，12.固态去耦合器。

具体实施方式

如图1所示，将固态去耦合器2埋入地下，固态去耦合器2位于埋地管道1的下方。固态去耦合器2设有一个接地接口端和管道连接端，管道连接端与埋地管道1焊接在一起，接地接口端接地。

如图2和图3所示，如图2和图3所示，固态去耦合器2的长宽高为500mm、300mm、400mm。

固态去耦合器2的性能参数如表一所示。

表一：

序号	试验项目	技术参数
			1	启动电压(1mA)	-2V/+2V(可调)
2	交直流排流电流额定值	50A
			3	标称放电电流	100kA(8/20μs)
4	最大放电电流	200kA(8/20μs)
			5	直流泄露电流	≤1mA
6	冲击导通电压	≤2200V(1.2/50μs)
			7	故障电流(AC-rms/工频/30周波)	≥3500A
8	响应时间	≤1ns
			9	工作温度	-45～+70℃

固态去耦合器2即本发明所述的排流装置，其工作原理是，采用整流装置对交直流干扰进行电流泄放和电压限制，采用压敏电阻型电涌保护器的快速响应特性和火花间隙型电涌保护器的大电流耐受特性和低残压特性对直击雷和感应雷进行排流和电压限制，各器件之间采用特殊的智能能量配合方式，保证交直流干扰和直击雷、感应雷干扰之间的智能切换、有效动作和能量配合。

火花间隙、防电涌模块进行能量配合，当有短时大电流时，浪涌保护器先动作，25ns后火花间隙动作，导通后的电压为50V，火花间隙的最大放电电流为50kA(10/350μs为直击雷波形)，有效的降低直击雷、感应雷等强电流冲击对管道的影响。

当有长时小电流干扰时，箝位模块动作，将管道电位限制在-2.0～+2V(可调，根据实际情况，结合我们的实际经验，建议在出厂时调低+2v的阀值电压，以达到更好的防护效果)之间，以确保管道免受杂散电流防腐，和阴极保护效果不受电磁干扰的影响。

箝位模块、交流去耦、防电涌模块进行能量配合，在有长时小电流时，箝位模块动作，在有短时大电流冲击时，智能切换到防电涌模块和火花间隙配合动作，泄放大电流。通过器件间的能量配合，可排除各种电磁干扰对管道阴极保护系统的影响。

接地、任何排流设备只是一个中间环节，排流效果的优劣，除了选择可靠的排流设备外，接地电阻的控制与接地材料的选择也十分重要，只有排流设备选择得当，接地效果良好，才能更好的解决各种干扰引起的问题。针对与固态去耦合器2的接地接口端连接的接地材料，建议在有交流干扰的环境中应慎重使用镁阳极，镁阳极在交流干扰环境下有可能引起极性逆变，在高温环境下应慎用锌阳极，锌阳极在高温环境下也可能引起极性逆变，请慎重选用。

阴极保护广泛用于保护厂外的长输管道，效果很好，但厂站内没有使用，主要原因在于阴极保护系统的阳极部分需要面积巨大，我们把原有阳极地床改为阳极井安装在厂站内，不仅减小了施工所占用面积和阴极保护系统日后所占的面积，而且大大提高了不保护效果。

阴极保护的安装方式如图5所示，采用区域性阴极保护技术。区域性阴极保护技术主要是对集中在某一区域内的多个埋地金属结构以及主要集中在埋地管网较为密集的区域，如深井地区、输油泵站、压气站、城市地下管网等应用场所进行统一的电学保护。与保护对象单一的阴极保护系统相比，区域性阴极保护技术的难点在于如何依据保护区域的实际情况，采用合理的设计、施工技术，获得保护电流的均匀分布，同时避免或者限制其干扰和屏蔽的影响。

区域性阴极保护就是将被保护区域内的所有金属构筑物，主要包括埋地管道、地面容器和设备及与地接触的金属构筑物，作为一个阴极体，在其间适当位置布设辅助深井阳极，利用恒电位仪提供保护电流，实施阴极保护。

四个储罐5放置在储罐罐区4内，每个储罐5均连接一个埋地管道6，每个埋地管道6以图1的方式连接一个固态去耦合器12(图中三角形符号)。因此，以上所有的储罐5、埋地管道6和固态去耦合器12形成了保护区域3。

在保护区域3之外设置阳极井7，阳极井7也位于场站内，阳极井7的深度在地面10m以下，阳极棒放入阳极井7中，阳极棒的长度通过计算得出。

在保护区域3外沿的地面下设置一个阴极接线点11，恒电位仪8与阴极接线点11通过金属线连接，测试装置10与恒电位仪8通过电线连接。阳极井7中的阳极棒与恒电位仪8通过金属线连接，阳极棒和恒电位仪8之间的金属线上设置阳极接线点9。

在厂站内采用很深的阳极井7有以下优点：

(1)在地层2m以内高土壤电阻率的浅埋阳极排流困难，而很深的阳极井7可利用10m以下地层水的导电性，有利于电流的散发，以达到更大保护范围的效果。

(2)以阳极井7为中心15-20m半径区域内的地表跨步电压，提供安全可靠的地电场条件。而浅埋阳极的跨步电压比深井阳极大10倍以上，浅埋阳极床需远离站区400m以上，加大了工程量，且布置困难。

(3)深井阳极井7从地层深处排流，可充分扩大保护范围，降低杂散电流的干扰。

(4)深井阳极井7单井造价虽然较高，但可大量减少浅埋阳极数量和电缆长度。

参数的计算依据是：

金属在电解质(土壤、水等)中的腐蚀是电化学作用的结果。腐蚀过程就是腐蚀原电池的工作过程。

因此，我们可用等效电路来表示。

从等效电路可知阳极电流为i_a，即腐蚀电流i_b为：

i_b＝(E_a-E_C)/(R_a+R_c+R_s+R_m)

i_b为腐蚀电流，A

E_a为阳极区电位，V

E_c为阴极区电位，V

R_a为阳极电阻，Ω

R_c为阴极电阻，Ω

R_s连接阴阳极之间的金属电阻，Ω

R_m为电解质电阻，Ω

根据基尔霍夫定律：

E_p＝i_xR_p+i_aR_a+(i_a+i_x)R_c+E_c

i_a＝「E_p-E_c-i_x(R_o+R_c)」/(R_a+R_c)

通过计算，得出需要的辅助阳极用量。

所需的阳极棒的表面积A(平方米)可按下式计算：

A＝I/i_a

根据所需的电流I可以计算需要的阳极棒重量G(千克)。

G＝K×g_a×τ×I。

利用测试装置10，对安装完排流装置和阴极保护系统后进行测试验证，验证结果如表二所示。

表二：

测试点1、2和3是在阴极接线点11处取点，测试点4和5是在阴极保护区随机选取的测试点。

可以看出，安装排流装置后，可以大大降低直击雷干扰、铁路干扰、电磁干扰、高压线干扰等杂散电流的干扰，安装阴极保护系统后可进一步降低杂散电流的干扰。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种输油站站内管线的防腐蚀方法，其特征是包括以下步骤：

(1)在输油厂站内地下埋入固态去耦合器，所述固态去耦合器设有一个接地接口端和管道连接端，将固态去耦合器的管道连接端与和储罐连接的埋地管道焊接在一起，将固态去耦合器的接地接口端接地；

(2)将输油厂站内所有金属构筑物作为一个阴极体，形成一个阴极保护区域，在该阴极保护区域的外沿设置阴极接线点，在该阴极保护区域之外设置辅助深井阳极，使所述阴极接线点和所述深井阳极通过恒电位仪连接在一起；

(3)利用所述恒电位仪提供保护电流，实施阴极保护。

2.根据权利要求1所述的输油站站内管线的防腐蚀方法，其特征在于，所述步骤(2)中的金属构筑物包括埋地管道、地面容器和设备及与地接触的金属构筑物。