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城镇燃气管道定向钻穿越段阴极保护的提升及改善

作　者: 陈飞
导　师: 解东来
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 城镇燃气 定向钻 牺牲阳极 直流杂散电流 边界元法
分类号: TU996.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


城镇燃气管道定向钻穿越多采用外防腐层和牺牲阳极阴极保护进行联合保护。由于穿越段距离较长，牺牲阳极保护距离有限，阴极保护效果可能不满足国家标准，尤其在动态直流杂散电流干扰下，阴极保护系统容易失效或保护不足，为管道的安全运行埋下了重大隐患，管道穿越段一旦腐蚀穿孔，处理难度大，后果严重。本课题依据实际工程项目，开展城镇燃气管道定向钻穿越段阴极保护系统在直流杂散电流干扰情况下的提升改善技术。城镇燃气管道定向钻穿越段阴极保护系统的杂散电流多为动态直流干扰，数据动态变化，给阴保系统的效果评估和提升改善带来一定困难。边界元法（Boundary Element Method）是一种新数值方法，它以问题控制微分方程的基本解为基础，建立边界积分方程，对边界积分方程采用离散、插值等手段获得关于边界上未知数的线性方程组，从而求得所需的物理量。基于此，依据前期测试数据、管线路由、牺牲阳极类型及地铁分布，本课题采用边界元法建立了地铁杂散电流干扰和阴极保护系统数值模型，通过模拟镁阳极的电位和电流密度、杂散电流大小及地铁平行长度对穿越段阴极保护系统的影响，得到定向钻穿越段阴极保护电位分布规律及保护效果评估，依据评估结果，提出定向钻穿越段阴极保护系统提升改善拟采用极性排流和强制排流相结合的初步方案。同时应用边界元法对方案中各种影响参数进行了优化分析，并依据优化方案指导现场排流器的安装及强制排流站的施工、调试。经过数据测试及效果评估，定向钻穿越段阴极保护系统阴保效果得到提升改善，满足阴极保护准则，使管道安全运行得到有效保障。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-27
  1.1 直流杂散电流概述  11-13
    1.1.1 地铁直流杂散电流对埋地金属管道的干扰  11-12
    1.1.2 直流杂散电流的腐蚀及后果  12-13
  1.2 直流杂散电流干扰检测与评价  13-23
    1.2.1 埋地钢质管道杂散电流干扰的检测技术  13-17
    1.2.2 埋地管道直流杂散电流干扰程度的评价方法  17-18
    1.2.3 埋地管道直流杂散电流监测手段  18-21
    1.2.4 直流杂散电流的腐蚀特点  21-22
    1.2.5 杂散电流的防治方法  22-23
  1.3 油气管道定向钻穿越技术  23-24
  1.4 定向钻穿越管道阴极保护研究进展  24-25
  1.5 研究目的及意义  25-27
第二章 管道杂散电流测试及数值模拟  27-47
  2.1 研究对象  27-28
  2.2 前期测试  28-29
  2.3 长时间测试  29-32
    2.3.1 测试方法  29-30
    2.3.2 测试数据  30-32
  2.4 地铁杂散电流干扰和阴极保护数值模型  32-36
  2.5 牺牲阳极在杂散电流干扰中所起的作用  36-37
  2.6 牺牲阳极提供的阴极保护  37
  2.7 牺牲阳极吸收杂散电流的作用  37-47
    2.7.1 埋地管道在无阴极保护吸收杂散电流的作用  39-40
    2.7.2 铁轨泄露电流大小的影响  40-42
    2.7.3 管道与铁轨并行长度的影响  42-44
    2.7.4 管线涂层面电阻率的影响  44-47
第三章 管道阴极保护数值模拟优化及项目实施  47-61
  3.1 项目工况下数值模拟优化  47-51
    3.1.1 数值模拟过程  48-51
    3.1.2 强制排流法方案模拟  51
  3.2 杂散电流排流施工  51-53
    3.2.1 极性排流  52-53
    3.2.2 强制排流施工  53
  3.3 深井阳极安装方案  53-61
    3.3.1 钻井  53-55
    3.3.2 洗井  55
    3.3.3 测试  55
    3.3.4 深井阳极安装  55-57
    3.3.5 深井阳极接地电阻测试及调节  57-61
第四章 管道阴极保护效果评估  61-65
  4.1 测试桩处电位测试  61-62
    4.1.1 测试方法  61
    4.1.2 测试数据  61-62
  4.2 长时间测试  62-63
  4.3 数值模拟与测试数据对比  63-64
  4.4 数据总结  64-65
第五章 结论  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间取得的研究成果  69-70
致谢  70-71
附件  71

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 城市燃气供应 > 燃气设施的管理、维护、检修
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