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1、腐蚀与防腐大作业原题：中俄原油管道二线工程起始于里龙江省漠河县兴安镇附近的漠河首站，途径里龙江，内蒙两省，止于里龙江省大庆市林源输油站，管道全长941.8km与漠大线并行871.6km.管径813mm,设计压力9.5MPa-11.5MP沿穿越大中型河流12处，铁路14处，二级及以上等级公路40处。请按照规范要求，基于金属电化学腐蚀的基本理论及基本腐蚀防护方法，完成指定管道的外防腐及阴极保护设计方案.设计要求如下：1 .完成整条管路的外防腐层设计，以及穿跨越等特殊地段的防腐层设计2 .完成阴极保护设计，包括保护长度计算、阴极保护站的布置、辅助阳极地床的设计、电源的选取，以及穿越等特殊地段的阴保设
2、计3 .完成交、直流杂散电流干扰的防护设计。设计方案：一.针对中俄原油管道二线工程，涉及外防腐和阴极保护设计，以下是设计方案：外防腐层设计：1 .防腐层类型选择：混凝土涂层：混凝土涂层是应用于混凝土表面的一种保护性涂层，旨在提供附着力、耐久性和美观性，同时保护混凝土免受环境侵蚀和物理磨损“1.这些涂层可以应用于建筑、基础设施、地板、墙面、桥梁、水池和其他混凝土结构上，以增强其性能和延长使用寿命。混凝土是一种非常耐腐蚀的材料，特别适用于地卜管道。混凝土外涂层提供r良好的防腐蚀性能和机械保护。涂层的厚度应根据地理和地质条件来确定，以确保足够的保护1,21O煤焦沥青外涂层：煤焦沥青是一种常用的防腐涂
3、层材料，特别适合在湿涧环境中使用。它可以提供有效的腐蚀保护，对抗土壤中的湿度和化学物质。2 .外防腐层施工：施工前需对管道表面进行彻底的清洁和除锈处理，以确保涂层的附着性。针对穿越不同地形和特殊地段，需要采取特殊措施，如在河床下的施工可能需要河床抽水和防护结构。阴极保护设计：1 .阴极保护系统：阴极保护系统采用牺牲阳极保护原则，其中锌、铝或镁等金属阳极被安装在管道上，以提供电流，从而保护管道表面不被腐蚀。阴极保护系统应根据管道的长度和特殊地段进行设计也。可能需要根据管道的分段性质调整阳极的布置密度。2 .监测系统：安装腐蚀监测系统，通常采用电位和电流密度测量来监测管道的腐蚀情况。这些监测系统可
4、以实时监测管道的健康状况.在特殊地段，如穿越大中型河流，监测系统可能需要更频繁的数据收集。3 .特殊地段的处理：对于穿越大中型河流，可能需要加强阴极保护系统，以确保管道在水下得到足够的保护。加强阴极保护系统是一种用于保护金属结构免受腐蚀的技术。这通常应用于地下或水下的金属结构，如管道、储罐、桥梁支撑结构等。加强阴极保护系统的目标是通过向金屈结构提供电流，使其成为阴极，从而抑制氧化反应，延长结构的寿命卬。以下是一些加强阴极保护系统的方法和步骤：设计和工程评估：首先需要进行详细的设计和工程评估，以确定结构的腐蚀风险和保护要求。这包括考虑结构的材料、环境条件、电流要求和系统的布局。电流源：阴极保护系
5、统需要一个电流源，通常走一个或多个阴极。最常见的电流源包括铝或的铁阳极、印度墨阳极等。这些阳极通常埋在结构周围的土壤或水中，121O引导装置：引导装置用于将电流从电流源传输到受保护的结构上。这可能包括电缆、引导管道或其他导电元素。这些引导装置必须与结构连接并确保电流均匀分布。监测系统：加强阴极保护系统需要实时监测和控制。这通常包括在结构上安装电流分布感应器、参考电极和监控装置，以确保阴极保护系统的性能。控制系统：控制系统用于调整和维护所需的电流密度以及结构的阴极保护电位。这有助于确保系统在不产生过多或过少电流的情况下工作。维护和校准：阴极保护系统需要定期维护和校准，以确保它们按预期工作。这包括
6、检查和更换阳极、监测设备的维护以及系统的定期检查。阴极保护材料：在某些情况下，需要添加阴极保护材料，如硫酸盐、氯化物或碳酸钠，以增强保护效果加强阴极保护系统的设计和实施需要专业知识，通常由工程师和专业人员来执行。它是一种有效的方式来延长金属结构的使用寿命，减少维护成本，并降低环境和安全风险。然而，系统的性能需要定期监测和维护，以确保它持续有效川1.在铁路和公路交叉口附近，需要采取额外的措施，以防止外部损坏和腐蚀“】。安全监测和维护：1 .定期检查和维护：建立定期的检查和维护计划，以确保外防腐层和阴极保护系统的有效性。检查应包括涂层的完整性、阳极的消耗情况和监测系统的运行状况。对于特殊地段，如铁
7、路和公路交叉口，监测和维护的频率可能会有所增加。2 .紧急响应机制：建立紧急响应机制，以应对可能出现的腐蚀问题和紧急情况。必须确保在出现问题时能够及时采取措施，减少损失。以上设计方案包括外防腐层和阴极保护系统的选择、施工、监测和维护，以及特殊地段的处理。设计和实施过程需要根据具体的地理和环境条件以及适用的标准和规范进行调整。这个方案的目标是确保管道能够长期稳定地运行，减少腐蚀带来的风险皿。二.设计一个阴极保护系统需要综合考虑多个因素，包括管道材料、土壤特性、管道周围环境、管道的尺寸和设计参数以及穿越特殊地段的需求。1.保护长度计算：保护长度的计算涉及以下步骤：电流密度计算：需要确定适当的电流密
8、度，这依赖于管道的材料、土壤电导率、温度等。根据设计压力范围95MPa1.1.5MP和管道的长度，计算所需的电流密度“1.管道表面积计算：计算管道的外表面积，考虑管道长度、直径和设计参数。管道的外表面积等于JiD*1.（管道口径D,管道长度1.）。保护长度计算：使用所选的电流密度和管道表面积计算所需的保护长度。根据管道的总长度和所需的保护长度，确定阴极保护站的布置。3 .阴极保护站的布置：阳极布置：阳极需要均匀分布在管道上，以确保整个管道表面受到保护。在大型管道中，可能需要多个阳极电流引导线路：安装电流引导线路，将电流从阳极引导到管道。这可能包括埋地电缆或电流引导杆的布置，特别是在穿越特殊地段
9、时需要考虑。接地系统：保证阴极保护站有一个有效的接地系统，以确保电流得以回流。特别是在穿越河流和湿地时，接地系统的设计至关重要。4 .辅助阳极地床的设计：阳极类型和数量：根据土壤电导率和管道长度，选择适当数量和类型的阳极，如铝阳极或镁阳极。考虑到管道的长度，可能需要多个辅助阳极地床。地床深度和布.局：辅助阳极地床需要埋在地下，通常深度较浅，以确保它们能够提供足够的电流。电流分配系统：安装电流引导系统，确保阳极提供的电流均匀分布到管道上，特别是在长距离的管道上。5 .电源的选取：电流需求：根据阴极保护站的数量、类型和管道长度，选择适当的电源。确保电源能够提供所需的电流以满足管道的阴极保护需求。远
10、程监测和控制：选择具有远程监测和控制功能的电源，以便能够实时监测和调整阴极保护系统，特别是在穿越大中型河流和铁路等特殊地段6 .穿越特殊地段的阴保设计：河流穿越：在河流下方，保护系统需要更严格的监测和维护，以应对湿度和水流的变化。使用水下阳极可能是一种有效的解决方案。铁路和公路穿越：特别关注在这些地段避免外部损害，可能需要额外的防护措施，如盖板、遮蔽或电绝缘。在完成上述设计后，建议进行模拟和实地测试，以确保阴极保护系统的性能符合预期。最终的设计应符合相关的国际和地方标准，以确保系统的可靠性和长期运行。此外，定期的监测和维护也是保持系统有效性的关键。三.设计中俄原油管道二线工程的外防腐和阴极保护
11、系统时，需要综合考虑管道特性、环境条件、交、宜流杂散电流干扰等因素。1 .外防腐设计：涂层选择：选择适当的外涂层，如环氧涂层、聚乙烯涂层或其他耐腐蚀涂层，以保护管道免受大气和土壤中的腐蚀。根据设计参数和土壤特性，确定所需的涂层厚度。防腐涂层质量控制：实施质量控制计划，确保涂层的均匀性和质量。进行涂层质量检杳和测试，以满足相关标准2 .阴极保护设计：电流密度计算：根据管道的长度、直径、设计压力和土壤电导率，计算所需的电流密度以防止金属腐蚀。计算采用下面的公式：j_K1.(C1-C2)I三RK1.(C1-C2)其中：I是所需的电流密度(A/nf)。K是一个常数，取决于涂层的电化学效率和涂层质量。1
12、.是管道长度（m）。C1.是土壤中的氧气浓度。C2是管道表而附近的氧气浓度。R是土壤的电阻率。阴极保护站布置：安排阴极保护站以确保电流均匀分布在整个管道上。根据电流密度计算的结果和管道的长度，确定阴极保护站的数量和间距。电流引导系统：安装电流引导线路，将电流从阴极保护站引导到管道上。这需要考虑到交、直流杂散电流干扰的防护。防止杂散电流干扰：为防止交、直流杂散电流对阴极保护系统的干扰，可以采取以下措施卬：使用避雷装置和杂散电流屏蔽设备。确保所有电流引导线路和设备都良好接地。定期监测和维护系统以检测和解决潜在的杂散电流干扰问题。3 .阴极保护电源:选择适当的电源以提供所需的直流电流。电源应具有适当
13、的容量和可靠性，以满足管道的阴极保护需求卬。考虑备用电源以应对电源故障情况，确保系统的连续性。4 .穿越特殊地段的阴极保护设计：河流穿越：在河流穿越部分，需要特别关注湿地环境。可以使用水下阳极来提供阴极保护。铁路和公路穿越：在这些地段，要采取额外的措施以确保阴极保护系统不受外部损害，如在管道下方添加电绝缘材料或使用避雷装置3。最终的设计需要遵守国际和地方标准，如NACE国际协会的相关标准，以确保系统的可靠性和长期运行。在实施前，建议进行模拟和实地测试，以验证设计的有效性。同时，定期监测和维护系统是确保阴极保护系统持续有效的关键。参考文献：1 .GB/T21448-2017工埋地纲质管道阴极保护
14、技术规趟2 .GB/T21447-2018E钢质管道外福蚀控制规范33 .GBT21246-27d埋地钢质管道阴极保护参数测量方法4 .GBT19285-2014彳埋地钢质管道腐蚀防护工程检验35 .SH3022-2011-T石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规施6.GB50991-2014工埋地钢质管道直流干扰防护技术标准37.GB.T50698-20114埋地钢质管道交流干扰防护技术标准38.SY,T0061-2016i埋地钢质管道外壁有机防腐层技术规范9.SY15918-20114埋地钢质管道外防腐层修复技术规范？IO.SYW3620E埋地钢侦管道强制电流阴极保护设计规范BH-GB/T23257-2017埋地钢质管道聚乙烯防腐层I2.GBT17731-2015镁合金牺牲阳极
