三相分离器内壁阴极保护技术研究与应用
阴极保护_精品文档
阴极保护引言：阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法，主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。
通过采取适当的措施，将金属材料的电位移到更负的方向，从而减少金属材料的腐蚀速度。
本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。
一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。
金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中，受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。
通过施加外加电源，将金属材料的电位移向更负的方向，实施阴极保护，可以有效地减缓金属的腐蚀过程。
具体而言，阴极保护主要包括两种方式：1) 通过阴极电流的施加，在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽，从而降低腐蚀的速率；2) 通过阳极材料的提供，以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。
二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域，并且有着重要的经济和社会效益。
以下是几个常见的应用领域：1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。
通过在管道表面施加电流，降低金属管道的腐蚀速率，延长其使用寿命。
这种方法具有效果明显、使用方便等优点，已被广泛采用。
2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中，容易受到海洋环境的腐蚀。
阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度，延长船舶的使用寿命。
通过在船体附近安装阴极保护系统，将船体电位负化，以减少腐蚀。
3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施，经常接触到腐蚀性介质。
阴极保护可以在油罐内外表面施加电流，降低其腐蚀速率，保护油罐的安全运营。
三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法，具体选择方法应根据不同情况和需求作出。
以下是几种常见的阴极保护方法：1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一，通过外接直流电源，在金属结构和电源之间建立电路，施加足够的电流来实现保护。
通过控制电流大小和施加时间，可以有效地减缓金属的腐蚀速度。
阴极保护原理讲义PPT课件
在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位， 待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然 电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极 化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定， 以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得 低于－1.10VCSE。
阴极保护原理讲义
第一章 绪 论 第二章 阴极保护基本原理 第三章 阴极保护主要参数 第四章 阴极保护准则 第五章 牺牲阳极保护阳极材料 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 第七章 辅助阳极的选择 第八章 恒电位仪操作规定 第九章 阴极保护参数的测量 第十章 阴极保护的运行管理 第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题 第十二章 阴极保护站常见故障处理
二、参比电极
为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的 参比电极。
饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性 和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）
被保护结构 钢铁（土壤或水中）
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜 参比电 极
氯化银 参比电极
高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸 水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化， 形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材 料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。 除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋 在低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲 刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大， 搬运和安装时易损坏。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
采油厂油气水分离器内壁阴极保护技术
（ 中原油 田分 公司采油工程 技术研究 院 ， 河南濮 阳 ４ ７ ０ ） ５ ０ １ 摘 要： 阐述 了在三相分 离器 内， 用外加 电流阴极保护 技术进 行 防腐蚀保 护 的方法 。对油 田污水 介质 中阴 应
极保护参数 和阴极保护 现场实施 中的有关 问题进 行 丁分 析讨论 关键 词 ： 田 ； 油 三相 分离器 ；内壁 ；防蚀 ；外加 电流阴极保护
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ： ｈｓｐ ｐ ｒｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｉ ｒｓ ｅ ｕ ｒｎ ａ ｈ ｄｃｐｒｔｃ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓｄ ｉ ｈ ｅ ｈ ｓ ｅ — ｓｒ ｃ Ｆ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓａ ｍｐ ｅ ｓ ｄｃ ｒｅ ｔ ｔｏ ｉ ｏ ｅｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙｕ ｅ ｎ ｔ ｒｅｐ ａ ｅｓ ｐ ｎ ｃ
ＺＨＥＮ ｕ ｌｎｇ Ｘｉ － ｉ
（ ｉ Ｐｒ ｄ ｃ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｏ ｌ ｏ ｕ ｔ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｓ ｉ ｔ ，Ｚｈ ｎ ｙ ａ ｔｏ ｈ ｃ ｌＣ ． ｄ ｏ ｔ ｏ ｇ ｕ ｎ Ｐｅ ｒ ｃ ｍｉａ ｏ ，Ｉｔ ．，Ｐｕ ａ ｇ ４ ７ ０ ，Ｃｈ ｎ ） ｙ ｎ ５ ０ １ ｉａ
术 在 三相 分 离器 内首 次 成 功 应 用 的 实 例 ， 决 了包 解 括安 全 防爆 的一 系 列技 术 问题 。
３ 阴极保 护参数的确定
最 佳 保护 电位 和保 护 电流是 阴极 保护 系 统 的关
键参数 ， 因油 田产 出水 中的电化学 保护参数可借鉴 资料很少 ， 所以只能 由实验研究确定。 ３ １ 测 定 阴极极 化 曲线 ． 为测定三相分离器 阴极保护参数 ， 采用现场三
ｔｃｉ ｅ ｔｏｎ
三相分离器操作规程
中原油田三相分离器操作规程1 范围本标准规定了三相分离器的运行操作及管理方法。
本标准适用于原油生产过程中油、气、水低压三相分离器的操作和管理。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
SY/T 6552—2011 石油工业在用压力容器检验TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程3 投产前期准备3.1 投产前检查3.1.1 检查三相分离器内部安装构件、防腐层应齐全完好、不锈钢波纹填料（即聚结板）应完好无堵塞、外加电流阴极保护系统应完好，内部构件之间应连接紧固无松动。
3.1.2 检查与三相分离器连接的各条工艺管线应安装正确，阀门应灵活好用并处于关闭状态，各法兰连接、密封部位应紧固无松动。
3.1.3 检查三相分离器人孔法兰应处于密闭状态。
3.1.4 检查三相分离器油、水室浮子液面调节器应无卡堵，油仓、水仓出口应通畅，连杆调节机构应灵活好用。
3.1.5 检查三相分离器集水管应通畅，集水管高度应适合。
3.1.6 检查三相分离器压力表、温度计、安全阀等安全附件应齐全完好，仪表量程、型号应适应工艺需要，在有效期内检定合格。
3.1.7 检查三相分离器油、污水和天然气流量计应处于有效期内，电子显示表头应电源充足，待用状态完好。
3.1.8 投产前应进行检测，检测内容按照SY/T 6552—2011执行，此外还须进行密封性试压检测，具体内容按照TSG R0004—2009执行。
3.1.9 填写检查记录，评估检查验收意见3.1.10 检查合格后，在三相分离器操作阀组上挂“备用”操作牌。
3.2 试压3.2.1 试压前拆除三相分离器安全阀，试压期间关闭截断阀。
3.2.2 向三相分离器内部注入清水，并从三相分离器顶部排放余气，上升到规定压力后，停运升压工艺关闭阀门。
3.2.3 观察三相分离器压力变化情况，稳压30 min后压力不下降为合格。
阴极保护技术在三相分离器内壁保护的应用探讨
一
０２
电流密度（ ｍ ） ｍＡ／ 极阳极 极化 曲线
艺
妇 ｙ ０
－
０
０ Ｏ２ ０４ ｌ Ｉ２ Ｉ６ ０ ６０ ８ ｌ ４ ＿
电流（ ） ｍＡ
图 ２ 三 种 阳 极 材 料 阳极 极 化 性 能
因此 阳极选用 稀贵金属 阳极 ， 质轻 体积 小 ， 强腐蚀 它 耐
微 需 保持在 ５ ℃ 一６ ℃ ，其 温 度有 利 于腐 蚀 介质 的 运动 ， ０ Ｏ 从 至 稳 定 的 电位 ； 铂 阳 极 也 可 以 很 快 极 化 并 达 到 稳 定 的 电 但 石 而加快 了腐蚀 速率 。水介 质 中 Ｓ 、 ＲＢ ＴＧＢ含量高 ， 细菌腐蚀 位 ， 所 需 的 极 化 电流 较 大 ； 墨 阳极 的极 化 稳 定 性 较 差 。
性介 质的腐蚀 ， 电流密 度 高 ， 耐 能在 ｌ Ａ ｍ２的 电流 密度下 ｋ／ 长期工 作 ， 击穿 电压 可 达 １０ 在海 水 介质 中的消 耗率 耐 ６ Ｖ，
Ｎｏ．１ ２ ３， ０１１
现代商 贸工业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｄ ｓ ｙ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａｅＩ ｕｔ ｎ ｎ ｒ
２１ 年第 １ ０１ ３期
阴极保护技术在三相分离器内壁保护的应用探讨
袁 献 忠 刘 强
（ ． 然气川 气 东送 管道 分公司 ， １天 湖北 武汉 ４ ０ ０ ； ． ３ ０ ０ ２ 北京 中佳荚 菲创世科技 有限公 司， 北京 １ ０ ８ ） ０ ０ ３ 摘 要： 主要 阐述 了在 三相 分 离器内， 如何应 用外加 电流 阴极 保护技 术进 行防腐保 护 。 关键 词 ： 田 ； 相分 离器 ； 油 三 内壁 ； 防腐 ； 加 电 流 阴极 保 护 外
三相分离器外加电流阴极保护技术的改进与应用
（１）偏酸 性 介 质 及 ＨＣＯ 阴极 去极 化 剂 的 存 在有 利 于 碳 钢 但在分离器上应用尚属首 次。在推广应用中 ，我们解决了以下
的 电 化 学 腐 蚀 。 随 着碳 酸 氢 根离 子浓 度 的增 加 ．碳 钢 的 腐 蚀 速 几 个技 术 难题 。
度 随 之缓 慢 增 大 。 其 腐 蚀机 理 ：
触 。经现场 观察 发现 ：其 内壁 的腐蚀 程度随 接触介质 有所 不
同 ，顶 部 气 相 的 接 触 部 位 轻 度 点 蚀 ；油 相 接 触 部 位 腐蚀 较轻 ；
油 水 交 界处 沟槽 腐 蚀严 重 ；水 相 接触 部 位 为片状 腐 蚀 和坑 蚀 。
１．２产生 腐蚀 的主要 原 因
技 术创 新 ｉ ４７
三，·－＿＿ｌＩ 相Ｉ ｜Ｉ＝．．Ｉ－ 分 离器 外 加 电流 阴极 保 护
技 术 的 改 进 与 应 用
◇ 中原 油 田采 油二 厂 地 面工程 项 目管理 站 王春 花
本 文 通 过 三相 分 离 器 腐 蚀 类 型 及 厚 因 分 析 ，提 出 了现 阶 段 的 内 防腐 技 术 的不 足 点 ， 改 进 和 完善 了三 相 分 离 器 外 加 电 流 阴极 保 护 技 术 ，应 用 于 三 相 分 离 器 本 体 保 护是 安全 可 靠的 ，并取得 了较好 的保护效果 ，尤其是 防止 点蚀 ，沟槽腐蚀效果 明显，保 护度在９５％ 以上 ，保护 面１００名。该 技术投 资少 ，效果 显著 ，操 作简单 ，管理方便 ，具有 一定 的推 广 价 值 。
４．１参 比 电极 的布 置 参 比 电极 应 布置 在 最 能 反 应 分 离 器 筒体 保护 电位 的 位 置 ；
阳极 反应 ：Ｆｅ— Ｆｅ“ ＋２ｅ
阴极保护PPT课件
高保护效果。
定期维护与检测
03
定期对阴极保护系统进行检查和维护，确保系统正常运行，延
长使用寿命。
降低成本与可持续发展的挑战
降低能耗优化阴极保护Fra bibliotek统的设计和运行，降低能耗，减少对环境的影响。
资源回收与再利用
研究阴极保护材料的回收和再利用技术，降低资源消耗和环境污 染。
政策支持与标准制定
推动政府出台相关政策，鼓励阴极保护技术的研发和应用，同时 制定相关标准，规范行业的发展。
排流保护法利用排流器将 干扰源与被保护金属进行 电气隔离，从而消除杂散 电流对阴极保护系统的影 响。排流器可以等效为一 个电阻，通过调整电阻值 可以控制排流量的大小。
排流保护法广泛应用于存 在杂散电流干扰的场合， 如电气化铁路、高压输电 线路等附近金属设施的保 护。
可以有效消除杂散电流对 阴极保护系统的影响。
硅基阳极
硅基阳极具有较好的电化 学性能和稳定性，可用于 强酸、强碱等腐蚀环境。
石墨阳极
石墨阳极价格低廉，导电 性好，但易受到氧化和高 温的影响。
电解质
硫酸盐
硫酸盐是常用的电解质之 一，具有较高的离子导电 性和稳定性。
氯化物
氯化物也是常用的电解质 之一，具有较低的离子导 电性和稳定性。
硝酸盐
硝酸盐具有较好的离子导 电性和稳定性，但易分解 产生氧气。
01 定义
02 工作原理
03 应用范围
04 优点
05 缺点
外加电流法是通过外加电 源的方式，将被保护金属 与电源负极相连，利用电 流通过电极反应使被保护 金属得到阴极极化的方法 。
外加电流法通过外加电源 提供电流，使被保护金属 得到阴极极化。电流的大 小和方向可以通过电源进 行控制，从而实现精确的 阴极保护。
三相分离器操作规程
中原油田三相分离器操作规程1范围本标准规定了三相分离器的运行操作及管理方法。
本标准适用于原油生产过程中油、气、水低压三相分离器的操作和管理。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
SY/T 6552—2011 石油工业在用压力容器检验TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程3投产前期准备3.1投产前检查3.1.1检查三相分离器内部安装构件、防腐层应齐全完好、不锈钢波纹填料（即聚结板）应完好无堵塞、外加电流阴极保护系统应完好，内部构件之间应连接紧固无松动。
3.1.2检查与三相分离器连接的各条工艺管线应安装正确，阀门应灵活好用并处于关闭状态，各法兰连接、密封部位应紧固无松动。
3.1.3检查三相分离器人孔法兰应处于密闭状态。
3.1.4检查三相分离器油、水室浮子液面调节器应无卡堵，油仓、水仓出口应通畅，连杆调节机构应灵活好用。
3.1.5检查三相分离器集水管应通畅，集水管高度应适合。
3.1.6检查三相分离器压力表、温度计、安全阀等安全附件应齐全完好，仪表量程、型号应适应工艺需要，在有效期内检定合格。
3.1.7检查三相分离器油、污水和天然气流量计应处于有效期内，电子显示表头应电源充足，待用状态完好。
3.1.8投产前应进行检测，检测内容按照SY/T 6552—2011执行，此外还须进行密封性试压检测，具体内容按照TSG R0004—2009执行。
3.1.9填写检查记录，评估检查验收意见3.1.10检查合格后，在三相分离器操作阀组上挂“备用”操作牌。
3.2试压3.2.1试压前拆除三相分离器安全阀，试压期间关闭截断阀。
3.2.2向三相分离器内部注入清水，并从三相分离器顶部排放余气，上升到规定压力后，停运升压工艺关闭阀门。
3.2.3观察三相分离器压力变化情况，稳压30 min后压力不下降为合格。
阴极保护法
阴极保护法阴极保护法是一种常用的金属腐蚀防护方法，通过在金属表面施加一定的电流，使其成为阴极而得以保护。
该方法被广泛应用于各种金属结构和设备的保护，以延长其使用寿命并降低维护成本。
原理阴极保护法的原理基于电化学反应，即利用外加电流使金属表面的活性变化，从而减少或避免金属的腐蚀。
当金属处于电化学反应环境中时，其表面会发生氧化或还原反应。
阴极保护法通过在金属表面施加一定的电流，使金属表面成为阴极并进行还原反应，从而阻止腐蚀反应的发生。
具体而言，阴极保护法有两种常见的应用方式：外部电流阴极保护和阳极保护。
外部电流阴极保护外部电流阴极保护是通过将外部电源与金属结构相连，施加一定的电流，使金属结构成为阴极，从而防止腐蚀反应的发生。
这种方法适用于金属结构埋入土壤或浸泡在水中等介质中的情况。
在外部电流阴极保护中，首先需要在金属结构表面涂覆一层电绝缘层，以防止电流外泄。
然后，在金属结构上设置一个或多个阴极，通常使用铝或镁合金制成。
外部电源将电流引入阴极，通过电解液传输到金属结构表面，从而防止腐蚀反应的发生。
阳极保护阳极保护是通过在金属结构周围放置一个或多个阳极，将阳极与金属结构相连，并通过电解液使阳极产生一定的电流，从而保护金属结构。
这种方法适用于金属结构暴露在大气中或液体流动环境中的情况。
在阳极保护中，阳极可以使用铝、镁或锌等活性更高的金属制成。
阳极和金属结构之间通过电解液连接，形成一个电化学反应环境。
阳极通过电解液中的氧化反应生成电流，而金属结构则成为阴极，从而防止金属的腐蚀。
应用领域阴极保护法被广泛应用于以下领域：1.石油和天然气工业：阴极保护法可用于石油和天然气管线、储罐等设备的保护，减少金属的腐蚀，延长设备的使用寿命。
2.水处理行业：阴极保护法可用于水处理设备、管道等金属结构的防腐保护。
3.船舶和海洋工程：阴极保护法可用于船舶、海洋平台等金属结构的防腐保护，延长使用寿命。
4.建筑行业：阴极保护法可用于混凝土结构中的钢筋防腐，防止钢筋锈蚀。
阴极保护馈电试验方法的研究
阴极保护馈电试验方法的研究随着现代化建设的不断推进，各种工程建设和设施建设也越来越多。
在这些建设中，阴极保护技术得到了广泛的应用，成为了工程建设和设施建设中不可或缺的一部分。
阴极保护技术是一种有效的防腐蚀措施，可以延长设施的使用寿命，节约维护成本。
在阴极保护技术中，馈电试验是非常重要的一个环节，本文将对阴极保护馈电试验方法进行研究。
一、阴极保护技术的基本原理阴极保护技术是通过在金属表面施加电流，使金属表面处于阴极极化状态，从而防止金属的腐蚀。
在阴极保护技术中，阴极的保护作用是通过将金属表面电位移动到电化学反应的保护区域，从而使金属表面处于被保护的状态。
阴极保护技术的基本原理是利用外加电流，使金属表面的电位移动到保护区域，从而防止金属的腐蚀。
二、阴极保护馈电试验的意义阴极保护馈电试验是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验可以检验阴极保护系统的性能，确保阴极保护系统的正常运行。
阴极保护馈电试验可以检测阴极保护系统的电流输出是否符合要求，检测阴极保护系统是否存在缺陷，以及检测阴极保护系统的电位是否正确。
阴极保护馈电试验可以有效地保护金属结构，延长设施的使用寿命，节约维护成本。
三、阴极保护馈电试验方法的研究阴极保护馈电试验方法是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验方法的研究可以有效地保护金属结构，延长设施的使用寿命，节约维护成本。
1、阴极保护馈电试验的基本要求阴极保护馈电试验是阴极保护技术中非常重要的一个环节。
阴极保护馈电试验的基本要求包括：检测阴极保护系统的电流输出是否符合要求，检测阴极保护系统是否存在缺陷，以及检测阴极保护系统的电位是否正确。
2、阴极保护馈电试验的具体方法阴极保护馈电试验的具体方法包括：测量阴极保护系统的电位差，测量阴极保护系统的电流输出，以及测量阴极保护系统的阴极保护效果。
(1)测量阴极保护系统的电位差测量阴极保护系统的电位差是阴极保护馈电试验中非常重要的一个环节。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三相分离器内壁阴极保护技术研究与应用
陈秀玲 刘强 郭学辉(中原油田分公司采油工程技术研究院)
李凤春陈普信(中原油田分公司采油一厂)
李 力(中原油田分公司销售公司)
摘要 主要阐述了在三相分离器内,
如何应用外加电流阴极保护技术进行防腐
保护。
此项技术在三相分离器上应用是可
行的,也是安全可靠、简单易行的;能够
达到理想的保护效果,保护面为100%,
保护度可达95%以上;可降低成本66%,
具有较高的推广价值。
主题词 中原油田三相分离器防腐阴极保护 应用
11三相分离器腐蚀与防腐现状
三相分离器传统的防腐方法是采用防腐涂层与牺牲阳极保护相结合的方法,但这种方式在结构复杂的罐内存在保护死角,在使用一段时间底层处理不好的焊接等处涂层会出现脱落现象;同时牺牲阳极块在这种强腐蚀性环境中保护周期短,不能随时更换,更不能随时监测其保护状态,造成本体及焊缝处腐蚀穿孔渗漏,严重影响油田正常生产,甚至造成大面积油井减产。
而外加电流阴极保护方法,能克服这些弊端。
三相分离器内壁腐蚀严重部位是油水分离界面线以下与水质接触的部位,因此首先对其底部水介质进行分析。
分离器产出水具有矿化度高, HCO3—、Cl—含量高,多价金属离子含量高,电阻率低,硫酸盐还原菌含量高和p H值低的特点。
为了降低原油的粘度,三相分离器内温度需保持在50～60℃,其温度有利于腐蚀介质的运动,从而加快了腐蚀速率。
水介质中SRB、TG B含量高,细菌腐蚀也较严重;同时H2S等腐蚀性因素的存在也会加重腐蚀。
碳钢在该水介质中的腐蚀为强电解质中的电化学腐蚀,是造成腐蚀速率高的主要原因。
外加电流阴极保护技术,即是对钢体施加阴极电流,使其电极电位从平衡电位向负移动至免蚀区,强行抑制阴极表面的腐蚀化学反应,来实现对阴极的保护。
采用一恒电位仪与罐内辅助阳极连接形成电回路,给大罐罐体加上阴极电流,使其阴极极化,以达到保护的目的。
21面临的技术难题及解决方案
外加电流的阴极保护方法,目前在很多领域都得到较广泛的应用,但应用在三相分离器上,国内外未见有报道。
这与目前存在的以下几个较大的技术难题有直接的关系:
(1)电极的选择、阳极板设计与测试。
因油田水介质腐蚀性强,三相分离器长年运行,停产更换会严重影响生产,再加上保护区域与电极之间面积比要大等特点,对电极有较高的要求。
根据现场介质及工艺条件,通过对锌、Ag/ AgCl电极、Cu/CuSO4进行对比实验,参比电极选用性能稳定易于安装的Ag/AgCl参比电极。
辅助阳极材料有多种,常用的为石墨、铂、稀贵金属合金。
为确定最佳阳极材料,对这三种材料的阳极进行了优选。
通过稀贵金属阳极、微铂阳极、石墨阳极的阳极极化曲线分析,可以看出:施加很小的阳极极化电流即可使稀贵金属阳极很快极化至稳定的电位;微铂阳极也可以很快极化并达到稳定的电位,但所需的极化电流较大;石墨阳极的极化稳定性较差。
选用了适合介质条件的稀贵金属辅助阳极。
稀贵金属阳极质轻体积小,耐强腐蚀性介质的腐蚀,耐电流密度高,能在1kA/m2的电流密度下长期工作,耐击穿电压可达160V,在海水介质中的腐蚀率小。
根据三相分离器的形状及结构特点,设计时为保证电流的均匀分布,辅助阳极应为与罐底形状相似的有一定弧度的板状结构,阳极外面是为保证电流均匀分布而包覆的环氧树脂胶合板做成的绝缘屏蔽层,板中间引出一个电缆接头。
接头与电缆连接处要密封绝缘,防止水介质渗入而造成的电缆芯电
82油气田地面工程第21卷第4期(200217)333防腐化工
解,所以阳极板电缆接头是最大的技术难点,而且辅助阳极要有一定的强度与刚度,避免因被保护体的振动或介质的冲击造成的影响,其结构设计与安装必须保证与被保护体绝缘、密封无渗漏。
综合以上考虑,对阳极板进行如图1所示的设计。
图1阳极板设计示意图(纵剖)
(2)电缆线从罐内引出的密封方法。
因三相分
离器属于易燃易爆压力容器,不能从大罐本体上打孔。
所以从人孔盲板上设计引线器,将电缆引出,在设计要求的压力下,室内和现场应用均达到不漏不渗,密封性能达到生产要求。
(3)安全措施。
整个阴极保护的电路系统均采用护管封闭;电缆接头及护管接头用环氧树脂浇铸,成为与介质隔离的密闭系统;整个系统的罐内部分均在水位线以下,直流电供电系统设置了电路异常时的自动保护功能;罐外电缆用PVC 管保护后埋地引入操作间。
这些措施确保了该系统的安全运行。
31保护参数的确定由于介质的不同及被保护体的接触表面积大小等因素的影响,保护电位和保护电流要根据现场实际情况确定,必须对现场的介质进行分析。
提取现场三相分离器产出水介质作为实验介质,并将温度保持在50℃;因罐内流速很低,接近静态,可以采用静态模拟现场;大罐内为密闭无氧,则对溶液介质除氧充氮,采用恒电位法进行阴极极化。
(1)极化曲线分析。
测得阴极极化曲线后发现,碳钢在现场水质中亦呈现出典型的阴极极化曲线。
极化值达390mV 时出现析氢现象,为防止析氢对钢体的伤害,极化值要保持在η<390mV 。
(2)最小保护电位的确定。
对不同保护电位下的挂片进行实验,结果表明,保护电位越负,保护
效果越好,保护电位达到-0195V (相对于Cu/CuSO 4参比电极)时,保护度达到98114%,已接近最高保护能力;从经济的角度出发,最小保护电位定为-0195V (即极化值保持在η>230mV )。
41现场实验情况及保护度分析
(1)电位控制情况。
现场分离器因其涂层好坏程度,以及介质的温度、油品含水、流速等存在一些差别,其自腐蚀电位及保护参数自然就有一些差别,并且会随着这些影响因素的变化产生一些波动,但总的来说是比较稳定的。
极化值(负移量)都在250～380mV 之间。
说明保护不存在过保护或欠保护。
(2)保护电流及电量消耗。
对于旧的分离器(或防腐涂层不完好的),规格为φ3000×9600时(内表面积约为60m 2),恒电位仪输出电流为40V /5A ,耗电功率为200W ,仅相当于一个大灯泡的
耗电量,其用电成本可忽略不计。
对于有完好涂层的分离器其用电就会更小。
(3)现场保护度挂片分析。
为验证现场保护的
实际保护度,在罐内头部(Ⅰ
)、中部(Ⅱ)、尾部(Ⅲ)水位线以下安装挂片。
保护片与罐体处于电导通,未保护片与罐体绝缘,通过对比计算其实际保护度,结果表明,保护度均达到93%以上,平均保护度达到95%以上,结果较理想。
该技术目前已在中原油田分公司文一联合站6#分离器和文三联合站7#分离器上得到应用,运行效果比较理想,受到用户好评,2002年可望在全局油田推广。
实施这项技术前每一台分离器的成本消耗为20万元,实施后每一台分离器成本消耗为618万元,节约成本的幅度为66%,其经济效益相当可观。
这是一套阴极保护系统管一台分离器时的经济效益分析,实际上一套阴极保护系统管多台分离器时,其经济效益更高。
此项技术在三相分离器上应用是可行的,也是安全可靠、简单易行的;能够达到理想的保护效果,保护面为100%,保护度可达95%以上;可降低成本66%,具有较高的推广价值。
(本栏编辑 樊韶华)
9
2油气田地面工程第21卷第4期(200217)333防腐化工。