[发明专利]多年冻土地区埋地管道阴极保护方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种多年冻土地区埋地管道阴极保护方法。

背景技术

阴极保护技术通过向被保护体施加一定的外加电流，使被保护体成为阴极，抑制电子迁移，避免或减弱腐蚀的发生。经过近百年的发展，在非多年冻土地区，管道阴极保护技术日趋完善，成为控制管道腐蚀的有效手段之一。多年冻土地区复杂的冰土组成及土质类型为管道阴极保护技术的实施带来众多的技术难题。其一，多年冻土地区土层呈冻结状态，阻碍电流流向被保护体，而阴极保护产生作用的必要条件之一就是有流通的电流；其二，管道穿越多年冻土地区前后界面发生变化、造成阴极保护界面电阻以及阴极保护回路电阻发生比较大的改变，对阴极保护系统的电流产生较大影响；其三，管道穿越多年冻土地区时土壤成分、含水量及冻结深度不同，导致保护电流不均匀分布，影响保护效果。中国专利CN1080669、CN101244926、 CN1861845等大量介绍了用于地面贮罐底板、大气环境及钢制储罐群等阴极保护方法，但是这些方法属于非冻土区阴极保护技术范畴。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种多年冻土地区埋地管道阴极保护方法，该方法适合多年冻土地区埋地管道阴极保护，克服了多年冻土对阴极保护界面电阻以及阴极保护回路电阻的影响，保证电流流向被保护体，有效控制管道腐蚀。

本发明所采用的技术方案是：

（1）多年冻土地区管道表面与同土壤接触的参比电极之间的阴极极化值最小为100mV；冻融循环地区管道阴极保护电位应满足-850mV（CSE）或更负断电电位标准；阴极保护状态下管道的极限保护电位不能负于-1200mV（CSE）。（2）基于低温、冻土环境对参比电极的特殊要求，通过测试抗冻性饱和Cu/CuSO₄等多种参比电极的抗冻性、电位随温度变化的稳定性以及参比电极的抗极化性能，对比多种参比电极在低温环境中的稳定性、重现性和可逆性，提出多年冻土条件下管道阴极保护参数采用抗冻性饱和Cu/CuSO₄参比电极。通过测试冻土层高电阻率对电位测量数据的影响、参比电极的接触电阻的影响及电位测量数据准确性，提出冻土条件下管道阴极保护断电电位测量采用极化探头测试；（3）基于国内外多年冻土地区管道阴极保护采用的阳极类型、埋设方式以及土壤电阻率的分布情况，建立了阴极保护电位分布的数值计算模型，确定了边界条件，研究管道在强制电流深井阳极保护、浅埋水平阳极保护、带状牺牲阳极保护三种保护方式下穿越连续多年冻土和岛状多年冻土两种多年冻土的情形下保护电位分布情况，提出管道在穿越不同类型多年冻土时应采用的阴极保护方案。

本发明的有益效果：本发明针对多年冻土地带的地质特点，提出适用于多年冻土地带的管道阴极保护方案，该方法适合多年冻土地区埋地管道阴极保护，克服了多年冻土对阴极保护界面电阻以及阴极保护回路电阻的影响，保证电流流向被保护体，有效控制管道腐蚀。

具体实施方式：

结合实施例对本发明作进一步说明：

某管道工程沿线穿越多年冻土、岛状多年冻土及季节性冻土等多种冻土类型，阴极保护设计按照本发明实施。具体实施如下：阴极保护电位准则满足：（1）多年冻土地区管道表面与同土壤接触的参比电极之间的阴极极化值最小为100mV；（2）冻融循环地区管道阴极保护电位满足-850mV（CSE）或更负断电电位标准；（3）阴极保护状态下管道的极限保护电位（消除IR降的极化电位）不能负于-1200mV（CSE）；阴极保护断电电位测量采用极化探头测量，参比电极选择抗冻性Cu/CuSO4参比电极；在连续的多年冻土地区采用浅埋水平阳极或镁/锌带牺牲阳极保护方式；在岛状多年冻土地区区时，非冻土区采用强制电流深井阳极或浅埋水平阳极保护方式，岛状多年冻土区采用镁/锌带牺牲阳极保护方式。管道运行1年后，阴极保护电位测试结果在-1000mV～-850 mV之间，测试点电位满足100 mV极化值要求，测试结果表明本方法符合国际上对阴极保护技术的通用评价准则，证实本方法提供的阴极保护技术适用于多年冻土地区的埋地管道，应用本方法能够对多年冻土地区的管道实施有效的阴极保护。