埋地金屬管道的管外陰極保護數(shù)值模擬研究.pdf

1、埋地金屬管道被廣泛應用于石油、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中。由于土壤對埋地金屬的腐蝕作用，通常采用陰極保護技術來對埋地管道進行腐蝕防護，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電位分布是影響其保護效果的重要因素，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腐蝕原理及其腐蝕類型進行綜述，整理得到了埋地管道腐蝕防護的措

2、施，進而引出電化學保護方法中的陰極保護技術，綜述了該技術的內(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電位分布進行研究。然后通過理論推導，以拉普拉斯方程為基礎，結合電化學極化的特征得到了陰極保護電位分布的數(shù)學模型。通過20＃鋼在土壤中的電化學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)學模型的邊界條件。通過有限元方法求解了一個陰極保護系統(tǒng)的電位分布，邏輯分析了其模擬結果，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