一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法及系统，涉及阴极保护技术领域，主要包括：选取特征管段，通过制作模拟特征管段的缩比实验模型，以及搭建缩比实验装置，通过搭建缩比实验装置对缩比实验模型进行缩比实验，在缩比实验过程中获得缩比实验模型的牺牲阳极输出电流和牺牲阳极重量变化，可用于评估海底管道牺牲阳极阴极保护设计方案的可行性，或评估在役海底管道牺牲阳极阴极保护效果，本发明专利技术提供了有效的参考数据

【技术实现步骤摘要】
一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及阴极保护
，具体涉及一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法及系统
。

技术介绍

[0002]海底管道是海洋油气开采和近海油气输送的重要运输方式之一，具有较高的安全性
、
输送的连续性及较高的吞吐运输量等优点
。
海底管道为钢质管道，铺设于海床或埋入海泥环境中，由于海水具有较高的含盐量
、
海泥有微生物的存在等均会加剧海底管道管材的腐蚀，严重时会导致油气泄漏事故的发生，造成经济损失和环境污染
。
据有关研究统计，腐蚀是导致海底管道故障而失效的主要因素之一
。
[0003]实际工程应用中，大多采用防腐层和阴极保护联合使用来防止海底管道遭受海水或海泥腐蚀，二者相辅相成，防腐层起到隔离腐蚀介质的作用，同时可以降低阴极保护电流需求量以达到更好的保护电位分布，而阴极保护则主要保护防腐层破损后漏出的管材
。
海底管道阴极保护中主要采用经济性好且易于维护的牺牲阳极保护
。
海底管道牺牲阳极阴极保护的设计主要参照标准或依赖经验，而标准方法只提供设计流程和参考海域的环境参数，往往与实际工程所在海域的环境参数有差距，设计的阴极保护系统或提前失效或寿命超设计年限较长而不具备经济性
。
在役的海底管道虽可为设计提供经验借鉴，但是由于埋入海泥中的海底管道的牺牲阳极阴极保护效果的检测非常困难，其可借鉴性也较差
。
>近些年来，随着技术的发展和能源通道的有限性，要求新建的海底管道及其牺牲阳极阴极保护的设计寿命要长，部分重要工程要求达到或者超过
50
年，对此也是鲜有可参考的案例
。
对于在役的海底管道，由于其阴极保护效果难以检测，进而无法掌握海底管道的保护状况
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法及系统
。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，包括如下步骤：
[0006]S1、
导入海底管道的管道基础信息
、
牺牲阳极基础信息和海域基础信息；
[0007]S2、
根据所述管道基础信息和所述牺牲阳极基础信息确定特征管段；
[0008]S3、
根据待开展实验空间大小，确定缩比因子，并根据所述海域基础信息确定模拟环境介质配比；
[0009]S4、
根据所述缩比因子制作特征管段对应的缩比实验模型；
[0010]S5、
搭建缩比实验装置，将所述缩比实验模型放置在所述缩比实验装置中；
[0011]S6、
根据所述模拟环境介质配比配置模拟环境介质，将所述模拟环境介质加入所述缩比实验装置中，通过加入所述模拟环境介质的缩比实验装置进行缩比实验，在缩比实验过程中获得所述缩比实验模型的牺牲阳极输出电流和牺牲阳极重量变化
。
[0012]本专利技术的有益效果是：选取特征管段，通过制作模拟特征管段的缩比实验模型，以及搭建缩比实验装置，通过搭建缩比实验装置对缩比实验模型进行缩比实验，在缩比实验过程中获得缩比实验模型的牺牲阳极输出电流和牺牲阳极重量变化，可用于评估海底管道牺牲阳极阴极保护设计方案的可行性，或评估在役海底管道牺牲阳极阴极保护效果，提供了有效的参考数据
。
[0013]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验系统，应用于所述的缩比实验方法，其特征在于，包括缩比实验模型
、
缩比实验装置
、
零电阻电流表
、
电压表和参比电极；
[0014]所述缩比实验模型包括模拟海底管道
、
热收缩套
、
缩比牺牲阳极和混凝土，按照缩比因子截取钢棒作为模拟海底管道，将所述热收缩套包裹在所述模拟海底管道外表面以模拟实际海底管道的防腐层，并采用钢材质按照缩比因子加工成缩比牺牲阳极，将所述缩比牺牲阳极包裹在所述热收缩套的外表面，将所述混凝土包裹在所述缩比牺牲阳极的外表面以模拟实际海底管道的混凝土配重层；
[0015]所述缩比实验装置包括实验槽和安装在所述实验槽内底部的绝缘支架，在所述缩比实验模型的模拟海底管道两端焊接导线，在所述缩比实验模型的缩比牺牲阳极焊接导线将所述缩比实验模型放置在所述绝缘支架上，将所述零电阻电流表的两极分别与缩比牺牲阳极的导线和所述模拟海底管道一端的导线相连，将所述电压表的正极与所述模拟海底管道一端的导线相连，将所述电压表的负极与所述参比电极相连
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法的流程示意图之一；
[0017]图2为专利技术实施例提供的实际海底管道与缩比实验中缩比牺牲阳极的示意图；
[0018]图3为专利技术实施例提供的缩比实验系统的示意图；
[0019]图4为数值模拟方法获得的长管段
、1
个特征管段
、
缩比管段的电位分布对比图之一；
[0020]图5为数值模拟方法获得的长管段
、1
个特征管段
、
缩比管段的电位分布对比图之二；
[0021]图6为专利技术实施例提供的实际海底管道的示意图
。
[0022]附图中，各标记所代表的部件名称如下：
[0023]1、
实际海底管道，
2、
防腐层，
3、
实际牺牲阳极，
4、
混凝土配重层，
5、
钢棒，
6、
热收缩套，
7、
缩比牺牲阳极，
8、
混凝土，
9、
实验槽，
10、
模拟环境介质，
11、
绝缘支架，
12、
零电阻电流表，
13、
电压表，
14、
参比电极
。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围
。
[0025]实施例1：
[0026]如图1所示，一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，包括如下步骤：
[0027]S1、
导入海底管道的管道基础信息
、
牺牲阳极基础信息和海域基础信息；
[0028]S2、
根据所述管道基础信息和所述牺牲阳极基础信息确定特征管段；
[0029]S3、
根据待开展实验空间大小，确定缩比因子，并根据所述海域基础信息确定模拟环境介质配比；
[0030]S4、
根据所述缩比因子制作特征管段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
导入海底管道的管道基础信息
、
牺牲阳极基础信息和海域基础信息；
S2、
根据所述管道基础信息和所述牺牲阳极基础信息确定特征管段；
S3、
根据待开展实验空间大小，确定缩比因子，并根据所述海域基础信息确定模拟环境介质配比；
S4、
根据所述缩比因子制作特征管段对应的缩比实验模型；
S5、
搭建缩比实验装置，将所述缩比实验模型放置在所述缩比实验装置中；
S6、
根据所述模拟环境介质配比配置模拟环境介质，将所述模拟环境介质加入所述缩比实验装置中，通过加入模拟环境介质的缩比实验装置进行缩比实验，在缩比实验过程中获得所述缩比实验模型的缩比牺牲阳极输出电流和缩比牺牲阳极重量变化
。2.
根据权利要求1所述的海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，其特征在于，所述
S1
中，所述管道基础信息包括管道的长度
、
直径和壁厚；所述牺牲阳极基础信息包括几何尺寸和相邻牺牲阳极之间的安装间距；所述海域基础信息包括海底管道所处海域的电阻率
、
温度和流速
。3.
根据权利要求1所述的海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，其特征在于，所述
S2
中，根据所述管道基础信息和所述牺牲阳极基础信息确定特征管段，具体为：根据所述管道基础信息中的管道的长度以及所述牺牲阳极基础信息中的相邻牺牲阳极之间的安装间距，确定牺牲阳极和两侧牺牲阳极布置间距
1/2
处的海底管道，将所述海底管道作为包含一支牺牲阳极的特征管段
。4.
根据权利要求1所述的海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，其特征在于，所述
S4
中，根据所述缩比因子制作特征管段对应的缩比实验模型，具体为：根据所述特征管段的实际长度和所述缩比因子得到模拟海底管道的长度，根据所述长度截取钢棒作为模拟海底管道，将热收缩套包裹在所述模拟海底管道外表面以模拟实际海底管道的防腐层，并采用钢材质按照所述缩比因子加工成缩比牺牲阳极，将所述缩比牺牲阳极包裹在所述热收缩套的外表面，将混凝土包裹在所述缩比牺牲阳极的外表面以模拟实际海底管道的混凝土配重层，从而得到缩比实验模型
。5.
根据权利要求4所述的海底管道牺牲阳极阴极保护缩比实验方法，其特征在于，所述
S4
中，搭建缩比实验装置，将所述缩比实验模型放置在所述缩比实验装置中，具体为：所述缩比实验装置包括实验槽和安装在所述实验槽内底部的绝缘支架；在所述缩比实验模型的模拟海底...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟栋，刘保余，韩烨，袁龙春，孙婷婷，齐妙，胡佳，张舒越，张芹，李雨蔚，王志刚，祖海燕，刘翠丽，
申请(专利权)人：国家管网集团东部原油储运有限公司管网集团徐州管道检验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：