埋地金屬管道的管外陰極保護(hù)數(shù)值模擬研究.pdf

1、埋地金屬管道被廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣工業(yè)的油氣儲運，同時也大量使用在生活以及消防用水的輸送當(dāng)中。由于土壤對埋地金屬的腐蝕作用，通常采用陰極保護(hù)技術(shù)來對埋地管道進(jìn)行腐蝕防護(hù)，避免因腐蝕而發(fā)生泄漏，從而延長管道的使用壽命。埋地管道的陰極保護(hù)電位分布是影響其保護(hù)效果的重要因素，搞清楚其電位分布的規(guī)律對于提高陰極保護(hù)的效果有著重要的意義。
　　首先通過對金屬在土壤中的電化學(xué)腐蝕原理及其腐蝕類型進(jìn)行綜述，整理得到了埋地管道腐蝕防護(hù)的措

2、施，進(jìn)而引出電化學(xué)保護(hù)方法中的陰極保護(hù)技術(shù)，綜述了該技術(shù)的內(nèi)容以及研究現(xiàn)狀，指出傳統(tǒng)方法的不足，提出采用了數(shù)值模擬的方法來對埋地金屬管道的管外陰極保護(hù)電位分布進(jìn)行研究。然后通過理論推導(dǎo)，以拉普拉斯方程為基礎(chǔ)，結(jié)合電化學(xué)極化的特征得到了陰極保護(hù)電位分布的數(shù)學(xué)模型。通過20＃鋼在土壤中的電化學(xué)實驗得到了其在不同含水率的土壤中的極化特性，它同時也作為了數(shù)學(xué)模型的邊界條件。通過有限元方法求解了一個陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位分布，邏輯分析了其模擬結(jié)果，驗

3、證了方法的可行性。并以此方法分別研究了采取分布式陽極地床、柔性陽極地床以及深井陽極地床時的電位分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)分布陽極需要以陽極數(shù)量和位置的調(diào)整來使電位分布均勻，靠近陽極的管道電位較低;柔性陽極電位分布最均勻;深井陽極形成的電位呈漏斗型。還通過數(shù)值方法對三種地床形式下的土壤電阻率，陽極數(shù)量以及位置的電位影響因素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)分布式陽極地床在土壤電阻變大時電位變的均勻，增加陽極數(shù)量可達(dá)到同樣的效果;柔性陽極對影響因素的變化很敏感，陰極保護(hù)