[發(fā)明專利]犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性判據(jù)及剩余壽命預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410213117.8
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN104060279A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司;北京科技大學(xué);安科工程技術(shù)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及埋地金屬管道犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性以及犧牲陽極剩余壽命，主要用于全面系統(tǒng)地判斷犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性，準(zhǔn)確評估實(shí)際服役陰保系統(tǒng)中犧牲陽極剩余壽命，提高管道安全性。

背景技術(shù)

犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的防腐方法已經(jīng)廣泛用于城鎮(zhèn)埋地金屬管道防腐之中。而自對埋地管道采用犧牲陰極保護(hù)以來，最早使用的犧牲陽極已經(jīng)接近陰保系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命，這些犧牲陽極是否能夠繼續(xù)保護(hù)管道，陰保系統(tǒng)是否仍然有效，若有效，其剩余壽命如何成了管道防腐工作者關(guān)注的問題。

對于陰保系統(tǒng)有效性判據(jù)，目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的是美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)制定的NACE RP 0169-96標(biāo)準(zhǔn)中提出的三項(xiàng)判據(jù)：（1）陰保系統(tǒng)通電情況下，管道在消除歐姆電壓降后等于或負(fù)于-850mV（CSE）,（2）被保護(hù)管道的瞬間斷電電位應(yīng)等于或負(fù)于-850mV（CSE），（3）管道的陰極極化值至少應(yīng)達(dá)到100mV。這些判據(jù)均從陰極保護(hù)系統(tǒng)中管道保護(hù)參數(shù)出發(fā)，判斷了任意陰極保護(hù)方式下陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性；而針對犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，特別是從犧牲陽極服役參數(shù)出發(fā)，來判斷犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性的方法目前尚處于空白。本發(fā)明中引入陰保系統(tǒng)中犧牲陽極組及組內(nèi)單支陽極服役參數(shù)，通過現(xiàn)場參數(shù)測量與理論計(jì)算相結(jié)合、管道所需保護(hù)距離與陽極服役參數(shù)相結(jié)合的方式，在無需斷開陰保系統(tǒng)的前提下，判斷犧牲陽極陰保系統(tǒng)有效性，為全面系統(tǒng)分析陰保系統(tǒng)有效性提供了一種合理有效的方法。而對于已經(jīng)服役的陰保系統(tǒng)，能否有效運(yùn)行至其設(shè)計(jì)壽命，如果可以，服役中陰保系統(tǒng)剩余壽命如何判斷，國內(nèi)尚未有人提出。因此，全面合理的陰保系統(tǒng)有效性判據(jù)以及用簡單可行的方法準(zhǔn)確預(yù)測陰保系統(tǒng)剩余壽命對保證陰保系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保管道安全性具有至關(guān)重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題在于完善現(xiàn)有埋地管道犧牲陽極陰保系統(tǒng)有效性評價(jià)方法，彌補(bǔ)陰保系統(tǒng)剩余壽命預(yù)測的空白，提供一種全面系統(tǒng)的陰保系統(tǒng)有效性判據(jù)，以及一種簡單可行的未失效犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的剩余壽命預(yù)測方法。通過對犧牲陽極陰保系統(tǒng)中犧牲陽極服役性能、管道保護(hù)距離等服役參數(shù)的測量，評價(jià)陰保系統(tǒng)是否有效，預(yù)測其剩余壽命，從而判斷陰保系統(tǒng)安全可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出了犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性判據(jù)以及剩余壽命預(yù)測方法。該有效性判據(jù)以陰保系統(tǒng)中犧牲陽極組及組內(nèi)單支犧牲陽極臨界接地電阻R_{z max}和R_{d max}為評價(jià)指標(biāo)。根據(jù)陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中管道所需最小保護(hù)距離L，管道外徑D，以及管道涂層等因素確定的管道所需保護(hù)電流密度i，計(jì)算出犧牲陽極陰保系統(tǒng)整個(gè)陽極組臨界接地電阻R_{z max}，由R_{z max}求得陽極組內(nèi)單支陽極臨界接地電阻R_{d max}。欲判據(jù)這一陰保系統(tǒng)中犧牲陽極是否有效，需先測量服役中陰極保護(hù)系統(tǒng)整組陽極接地電阻R_z，若R_z< R_{d max}，則陽極組有效；若R_z >R_{z max}，則陽極組失效。此時(shí)，需對組內(nèi)單支陽極進(jìn)行接地電阻R_d測量，若R_d < R_{d max}，則此支陽極有效；若R_d > R_{d max}，則此支陽極失效，需對該支陽極進(jìn)行更換處理以保證陰保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

具體步驟如下：

步驟1.有效性判斷：

1.1)測得測試犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)管道長L，內(nèi)徑d_p，外徑D，管道埋深為t，所需保護(hù)電流密度i，管道最正極化電位值-0.85mV（CSE），土壤電阻率為 ；

1.2)選取合金犧牲陽極，長度為l，直徑為d，構(gòu)成陽極組，將陽極組鋪設(shè)在管道中點(diǎn)處，組內(nèi)共有n支陽極，n=1-10； 通過公式（1）計(jì)算可得管道所需最小保護(hù)電流I₀，

式中，D為保護(hù)鋼管的外徑，L為保護(hù)鋼管長度，i為所需保護(hù)電流密度；

1.3根據(jù)公式（2）可得出陽極組臨界接地電阻值R_zmax，