[發明專利]犧牲陽極陰極保護系統的有效性判據及剩余壽命預測方法

有效

• 申請號: 201410213117.8
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN104060279A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 李夏喜;杜艷霞;高順利;路民旭;邢琳琳;高佳偉;趙欣;唐德志;張輝
• 申請（專利權）人: 北京市燃氣集團有限責任公司;北京科技大學;安科工程技術研究院（北京）有限公司
• 主分類號: C23F13/04
• 分類號: C23F13/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種全面系統的犧牲陽極陰極保護系統有效性判據方法，其特征在于，該方法用于評價服役中犧牲陽極陰極保護系統中犧牲陽極組及組內單支犧牲陽極的有效性，從而保證陰極保護系統運行質量，降低埋地管道腐蝕風險，具體步驟如下：

步驟1.有效性判據：

1.1)測得測試犧牲陽極陰極保護系統的保護鋼管長L，內徑d_p，外徑D，管道埋深為t，所需保護電流密度i，管道最正極化電位值-0.85mV（CSE），土壤電阻率為；陽極組內共有n支陽極，n=1-10，每支陽極長度為l，

通過公式（1）計算可得管道所需最小保護電流I₀，

式中，D為保護鋼管的外徑，L為保護鋼管長度，i為所需保護電流密度；

1.2）根據公式（2）可得出陽極組臨界接地電阻值R_{z max}，

　

式中，I_{z min}為組內單支陽極最小輸出電流， I_{z min}=I₀；ΔE 為陽極對管道驅動電壓，ΔE=陽極失效前最正開路電位值-管道最正極化電位值,

單支陽極臨界接地電阻R_{d max}=nR_{z max}；

1.3）判據這一陰保系統中犧牲陽極是否有效，需先測量服役中陰極保護系統整組陽極接地電阻R_z，若R_z< R_{z max} ，則陽極組有效，并組內的所有單支陽極進行剩余壽命預測；

若R_z>R_{z max}，則陽極組失效，此時，需對組內單支陽極進行接地電阻R_d測量，若R_d<R_{d max}，則此支陽極有效，并進行剩余壽命預測，若R_d> R_{d max}，則此支陽極失效，需對該支陽極進行更換處理以保證陰保系統正常運行；

步驟2. 剩余壽命預測:

2.1)根據公式（3）可以算出陽極允許最小等效直徑d_min，

其中，式中R_{d max}為單支陽極臨界接地電阻值，l為陽極長度 ，t為管道埋深 ，為土壤電阻率

根據公式（4）計算陽極此時等效直徑d₀，

式中，l為陽極長度，R_d為單支陽極接地電阻測量值，d₀為此時陽極等效值，為土壤電阻率,t為管道埋深；

2.2根據公式（5）可求得陽極允許最小質量m_min：

式中：l為陽極長度, d_min為陽極允許最小直徑, 為陽極材料的密度；

根據公式（6）求出此時陽極質量m₀，如下所示

式中：l為陽極長度, d₀為此時陽極等效值, 為陽極材料的密度；

根據陰保系統設計中單支陽極允許最小輸出電流I_{d min} ，I_{d min}=I_{z min}/n,與此時輸出電流測量值I_輸出，得出陽極失效前平均輸出電流I_a=（I_{d min+I輸出}）/2；

2.3)對于此陰保系統，將步驟2.2中求出的m_min、 m₀、I_a帶入剩余壽命求解公式（7）中得出陰保系統剩余壽命T：

（7）

其中，式中U為陽極利用系數U，e為陽極消耗率，此時陽極質量m₀，陽極允許最小質量m_min。