[發明專利]多年凍土地區埋地管道陰極保護方法

無效

• 申請號: 201110444818.9
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102517591A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 劉芳;張寶良;雷松華;于志華;劉艷雙
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;大慶油田有限責任公司;大慶油田工程有限公司
• 主分類號: C23F13/06
• 分類號: C23F13/06
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 孫淑榮

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技術領域

本發明涉及一種多年凍土地區埋地管道陰極保護方法。

背景技術

陰極保護技術通過向被保護體施加一定的外加電流，使被保護體成為陰極，抑制電子遷移，避免或減弱腐蝕的發生。經過近百年的發展，在非多年凍土地區，管道陰極保護技術日趨完善，成為控制管道腐蝕的有效手段之一。多年凍土地區復雜的冰土組成及土質類型為管道陰極保護技術的實施帶來眾多的技術難題。其一，多年凍土地區土層呈凍結狀態，阻礙電流流向被保護體，而陰極保護產生作用的必要條件之一就是有流通的電流；其二，管道穿越多年凍土地區前后界面發生變化、造成陰極保護界面電阻以及陰極保護回路電阻發生比較大的改變，對陰極保護系統的電流產生較大影響；其三，管道穿越多年凍土地區時土壤成分、含水量及凍結深度不同，導致保護電流不均勻分布，影響保護效果。中國專利CN1080669、CN101244926、?CN1861845等大量介紹了用于地面貯罐底板、大氣環境及鋼制儲罐群等陰極保護方法，但是這些方法屬于非凍土區陰極保護技術范疇。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種多年凍土地區埋地管道陰極保護方法，該方法適合多年凍土地區埋地管道陰極保護，克服了多年凍土對陰極保護界面電阻以及陰極保護回路電阻的影響，保證電流流向被保護體，有效控制管道腐蝕。

本發明所采用的技術方案是：

（1）多年凍土地區管道表面與同土壤接觸的參比電極之間的陰極極化值最小為100mV；凍融循環地區管道陰極保護電位應滿足-850mV（CSE）或更負斷電電位標準；陰極保護狀態下管道的極限保護電位不能負于-1200mV（CSE）。（2）基于低溫、凍土環境對參比電極的特殊要求，通過測試抗凍性飽和Cu/CuSO₄等多種參比電極的抗凍性、電位隨溫度變化的穩定性以及參比電極的抗極化性能，對比多種參比電極在低溫環境中的穩定性、重現性和可逆性，提出多年凍土條件下管道陰極保護參數采用抗凍性飽和Cu/CuSO₄參比電極。通過測試凍土層高電阻率對電位測量數據的影響、參比電極的接觸電阻的影響及電位測量數據準確性，提出凍土條件下管道陰極保護斷電電位測量采用極化探頭測試；（3）基于國內外多年凍土地區管道陰極保護采用的陽極類型、埋設方式以及土壤電阻率的分布情況，建立了陰極保護電位分布的數值計算模型，確定了邊界條件，研究管道在強制電流深井陽極保護、淺埋水平陽極保護、帶狀犧牲陽極保護三種保護方式下穿越連續多年凍土和島狀多年凍土兩種多年凍土的情形下保護電位分布情況，提出管道在穿越不同類型多年凍土時應采用的陰極保護方案。

本發明的有益效果：本發明針對多年凍土地帶的地質特點，提出適用于多年凍土地帶的管道陰極保護方案，該方法適合多年凍土地區埋地管道陰極保護，克服了多年凍土對陰極保護界面電阻以及陰極保護回路電阻的影響，保證電流流向被保護體，有效控制管道腐蝕。

具體實施方式：

結合實施例對本發明作進一步說明：

某管道工程沿線穿越多年凍土、島狀多年凍土及季節性凍土等多種凍土類型，陰極保護設計按照本發明實施。具體實施如下：陰極保護電位準則滿足：（1）多年凍土地區管道表面與同土壤接觸的參比電極之間的陰極極化值最小為100mV；（2）凍融循環地區管道陰極保護電位滿足-850mV（CSE）或更負斷電電位標準；（3）陰極保護狀態下管道的極限保護電位（消除IR降的極化電位）不能負于-1200mV（CSE）；陰極保護斷電電位測量采用極化探頭測量，參比電極選擇抗凍性Cu/CuSO4參比電極；在連續的多年凍土地區采用淺埋水平陽極或鎂/鋅帶犧牲陽極保護方式；在島狀多年凍土地區區時，非凍土區采用強制電流深井陽極或淺埋水平陽極保護方式，島狀多年凍土區采用鎂/鋅帶犧牲陽極保護方式。管道運行1年后，陰極保護電位測試結果在-1000mV～-850?mV之間，測試點電位滿足100?mV極化值要求，測試結果表明本方法符合國際上對陰極保護技術的通用評價準則，證實本方法提供的陰極保護技術適用于多年凍土地區的埋地管道，應用本方法能夠對多年凍土地區的管道實施有效的陰極保護。