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燃气专业知识培训教材汇编
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选择饰珠的种类和多少是由顾客自己掌握,所以消费者可以根据自己的消费能力进行取舍;此外由于是顾客自己制作,所以从原料到成品的附加值就可以自己享用。
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3、你是否购买过DIY手工艺制品?
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(二)大学生对DIY手工艺品消费态度分析
价格便宜些□服务热情周到□店面装饰有个性□商品新颖多样□
据统计,上海国民经济持续快速增长。
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与此同时,上海市工商行政管理局也对大学生创业采取了政策倾斜:
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参考文献与网址:
燃气专业知识部分
吴江市天然气管网有限公司工程部
二零一一年五月
第一部分天然气的基础知识
第一章天然气的基本概念和性质
第一节燃气的分类及相关概念
国内作为城市燃气的有天然气、液化石油气、人工煤气、沼气。
天然气是从地下天然气矿床或石油天然气矿床中直接开采出来的可燃气体,是以碳氢化合物为主的气体混合物。
煤气是用煤或焦炭等固体原料,经干馏或汽化制得的,其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。
烧值是3500大卡/m³左右。
液化石油气(LiquefiedPetroleumGas,简称LPG)是石油炼制厂的副产品,经加压液化装入钢瓶里,打开阀门时压力减小,液化气体由液体变成气体。
主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。
此外尚有少量戊烷、戊烯及其它杂质。
气态液化石油气热值为93MJ/m³(约22000大卡/m³)左右。
沼气是指各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵,在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体,亦称生物气。
其组分为甲烷和二氧化碳,还有少量氮和一氧化碳。
热值约为22MJ/m³。
液化石油气跟煤气相比有以下特点:
第一是热值高。
同体积的液化气和煤气完全燃烧,液化气的热值是煤气的6-8倍。
第二是它没毒,而煤气成分中的一氧化碳有毒。
第三是易爆炸,在空气里混入12.5%一74.2%的一氧化碳或4%-74.2%的氢气,遇明火就会爆炸,而爆炸时破坏性大,所以液化气有易爆炸的缺点。
第二节天然气的分类
依据不同的分类原则,天然气有以下三种分类方式:
1、按矿藏特点分。
按矿藏特点的不同,天然气可分为气田气(或称纯天然气)、凝析气田天然气和石油伴生气。
气田气即纯气田天然气,在开采过程中没有或只有较少天然气油凝析出来的天然气。
其特点:
该天然气在气藏中,烃类以单项存在,天然气中甲烷含量高(约80%—90%),而戊烷以上烃类组分含量很少,开采过程中一般没有凝析油同时采出。
凝析气田天然气是指在开采过程中有较多天然汽油凝析出来的天然气。
其特点:
天然气戊烷以上烃类组分含量较多,在开采中没有较重组分的原油同时采出,只有凝析油同时采出。
油田气即油田伴生气,它伴随原油共生,是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体,包括游离气(气层气)和溶解在原油中的溶解气。
在油井开采中,借助气层气保持井压,而溶解气伴随原油采出,其组成和气油比因产层和开采条件不同而异,一般富含丁烷以上组分。
油田伴生气被采出地面后,由于分离条件、分离方式的不同以及受气液平衡规律的限制,气相中除含有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷外,还含有戊烷、己烷甚至壬烷、癸烷组分;液相中除含有重烃外,仍含有一定量的丁烷、丙烷甚至甲烷。
此外,为了降低原油的饱和蒸气压,防止原油在储运过程中挥发损耗,油田上往往采用各种原油稳定工艺回收原油中的C1~C5组分,回收回来的气体,称为原油稳定气,简称原稳气。
2、按天然气的烃类组成分类
按天然气中烃类组分的多少可将天然气分为干气、湿气;贫气、富气。
干气:
戊烷以上烃类可凝结组分的含量低于100g/m³的天然气。
干气中甲烷含量一般在90%以上,乙烷、丙烷、丁烷的含量不多,戊烷以上烃类组分很少。
大部分气田气都是干气。
湿气:
戊烷以上烃类可凝结组分的含量高于100g/m³的天然气,湿气中甲烷含量一般在80%以下,戊烷以上烃类组分较高,开采时同时回收天然汽油。
一般情况下,油田气和部分凝析气田可能是湿气。
在工程上,也常将未经脱水脱烃处理的天然气称作湿气,而将经脱水脱烃处理后的天然气称作干气。
3、按酸气含量分类
按酸气(指二氧化碳和硫化物)含量多少,可将天然气分为酸性天然气和净气。
酸性天然气指的是含有显著量的硫化物和二氧化碳等酸性气体,这类气体必须经过处理才能达到管输标准或商品气气质指标。
净化气指的是含硫化物和二氧化碳甚微或根本不含的天然气,它不需净化处理就可外输和利用。
由此可见酸性天然气和净化气的划分是比较模糊的,其具体的数值指标并无统一的标准。
国内对二氧化碳的净化处理要求并不严格,一般采用四川石油管理局的管输标准(即含硫量不高于20mg/m³)作为界定指标,含硫量高于20mg/m³称为酸性天然气,否则为净化气。
第三节天然气的物理性质
在采气工程和天然气输配过程中,天然气密度、分子量、相对密度、临界参数等都是非常重要的物性参数。
因此,研究天然气的这些物性参数概念和计算方法尤为重要。
1、天然气体积的标准状态
天然气的体积具有压缩性,为便于比较和计量,需要对不同温度和压力下的天然气换算成标准状态。
城市燃气的计量标准条件是:
绝对压力101.325kpa、温度20℃,计量单位:
m³/h;m³/d。
2、天然气的分子量
天然气是由多种气体组成的混合气,其组分和组成无定值。
天然气也没有一个唯一公认的分子式,不能象有分子式的纯气体可以从分子式计算出一个恒定的分子量。
但是,工程上为了计算上的需要,人为地将标准状态下(0℃、101.325KPa)下1摩尔体积天然气的质量,定义为天然气的“视分子量”或“平均分子量”。
用公式表示为:
式中Mg——天然气的视分子量,g/gmol或kg/kmol;
yi——组分i的摩尔组成;
Mi——组分i的分子量,g/gmol或kg/kmol。
显然,天然气的视分子量取决于天然气的组成。
各气田的天然气组成不同,视分子量也就不同。
一般天然气视分子量约为16~18。
干燥空气也是由氧、氮等气体组成的混合气。
其通用的视分子量也是由上式确定的,其公认值为28.964。
3、天然气的密度和相对密度
单位体积天然气的质量,称为天然气的密度,用符号
表示,则
式中
——天然气的密度,kg/m³;
m——天然气的质量,kg;
V——天然气的体积,m³。
显然,天然气密度不仅取决于天然气的组成,还取决于所处的压力温度状态。
在理想状态下,天然气的密度可由下式确定
式中p——气体绝对压力,MPa;
Mg——天然气视分子量;
T——天然气绝对温度,K;
R——通用气体常数,0.008314
。
在无说明的情况下所说的天然气密度是指在标准状态下的密度。
在标准状态下,天然气密度与干燥空气密度的比值称为相对密度,常用符号γg表示,则
式中
——天然气的相对密度;
——干燥空气的密度。
如将天然气和干燥空气视为理想气体,天然气的相对密度还可表示为
式中Mair——干燥空气的分子量。
显然,天然气的分子量与相对密度成正比。
天然气的相对密度变化较大,对于一般干气,其相对密度约为0.58~0.62,也有相对密度大于1的天然气。
4、天然气的临界参数
任何一种气体当温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体,但当高于该温度时,无论压力增加到多大,都不能使气体液化。
可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。
当温度等于临界温度时,使气体压缩成液体所需的压力称为临界压力。
此时的状态称为临界状态。
气体在临界状态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体积和临界密度。
类似视分子量的讨论,天然气的临界参数也随组成而变化,没有一恒定的数值,通常要通过实验的方法才能较准确地测定。
工程上广泛采用“拟临界压力”和“拟临界温度”来代表天然气临界参数,并分别用符号ppc、Tpc表示。
应该强调,拟临界参数并不等于其真实的临界参数,它只是临界参数的近似值。
但由于求值简便,精度能满足工程上要求,因此工程上被广泛采用。
5、天然气的粘度
通常用甲烷粘度代替天然气的粘度。
天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组分、温度及压力有关。
高压条件下,气体粘度随压力的增大而增大;气体粘度随温度的增高而降低;气体粘度随相对分子质量的增大而降低。
低压压力变化对气体粘度的影响不明显;气体粘度随温度的增高而增大;气体粘度随相对分子质量的增大而减少。
6、天然气的燃烧热值
天然气的重要用途之一是作燃料。
热值又称发热量,是单位质量或单位体积的可燃物质在完全烧尽时生成最简单最稳定的化合物时所放出的热量,单位是kJ/m³或kJ/kg。
热值分为高热值和低热值。
高热值:
如果燃气和燃烧产物处于相同的基准温度和压力下,燃烧生成的水全部冷凝为液体,此时测定的热值为高热值,或称全热值。
低热值:
如果燃烧产物中的水保持气相,这时测定的热值为低热值,或称净热值。
通常我们说天然气的热值都是低热值,大约为37.62兆焦(9000大卡)/标准立方米。
含烃气体比例越高,热值越高;含非烃气,尤其是含CO2、N2等气体比例越高,热值越低。
7、天然气的爆炸性
在一密闭的空间内,当天然气在空气中含量达到一定比例时,就与空气构成具有爆炸性的混合气体,这种气体遇到火源即形成爆炸。
在形成爆炸的混合气体中,天然气在混合气中的最低含量叫做爆炸下限,低于爆炸下限就不会爆炸。
最高含量叫做爆炸上限,高于爆炸上限也不会爆炸。
上、下限之间的范围叫爆炸范围。
在常温常压下,天然气的爆炸范围约为5%~15%,该范围也是天然气的正常燃烧范围。
8、天然气处理与加工的涵义
天然气加工是指从天然气中分离、回收某些组分,使之成为产品的那些工艺过程。
诸如天然气凝液回收、天然气凝液液化以及从天然气中提取氦等稀有气体的过程。
天然气加工是一个物理变化的过程。
天然气处理则是指为使天然气符合商品质量或管道输送要求而采取的那些工艺过程,如脱水、脱烃和脱酸性气体等。
第四节天然气的质量要求
对天然气的质量,不同的国家有不同的要求,应根据经济效益、安全卫生、环境保护等三个方面综合考虑。
通常天然气的质量指标主要有下述几项。
1、热值
热值可分为高热值与低热值之分,单位为kJ/m³,一般来说,含重烃量多,则其热值高,一般要求低热值不低于31.4kJ/m³。
2、水露点
水露点是指在一定压力下与天然气的饱和水汽量对应的温度。
此项要求是用来防止在输气管道中有液态水析出。
液态水在存在会加速天然气中酸性组分(H2S,CO2)对钢材的腐蚀,还会形成固态天然气水合物,堵塞管道和设备。
此外,液态水聚集要管道低洼处,也会减少管道的流通面积,影响输送效率。
冬季水会结冰,也会堵塞管道和设备。
因此,在天然气外输前,必须对之进行处理,以降低水露点。
在我国,对于管输天然气,要求其水露点应比可能达到的最低环境温度低5。
3、硫含量
此项要求主要是用来控制天然气中硫化物的腐蚀性和对大气的污染。
常用H2S和总硫含量来表示。
我国规定天然气的硫化氢含量应低于6,20mg/m3(一、二类气),对总硫含量一般要求低于150,270,480mg/m3(一、二、三类气)。
5、二氧化碳含量
二氧化碳也是天然气中的酸性组分,在有液态水存在时,对管道和设备也有腐蚀性。
尤其是当有硫化氢、二氧化碳与水同时存在时,对钢材的腐蚀更加严重。
此外,二氧化碳还是天然气中的不可燃组分。
因此,天然气中二氧化碳含量不应高于2-4%。
所以综上所述,我国管输天然气的标准为:
项目
一类
二类
三类
高位发热值,MJ/m3
31.4
总硫(以硫计),mg/m
≤100
≤200
≤460
硫化氢,
≤6
≤20
≤460
二氧化碳,%(V/V)
≤3.0
水露点,℃
在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5℃
注1本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa,20℃。
2本标准实施之前建立的天然气输送管道,在天然气交接点的压力和温度下,天然气中应无游离水。
无游离水是指天然气经机械分离设备分不出游离水
6、天然气加臭
天然气是易燃、易爆气体,本身无色、无味、无毒;使用的天然气中的臭味,是为了便于察觉天然气泄漏而添加的一种臭剂。
燃气加臭就是给燃气混入警觉性气味的过程,也就是通过加臭设备将气味输送到燃气管道,使其与燃气按一定比例混合,一旦燃气泄露,引起人们嗅觉刺激从而报警,以及时维修燃气设施。
目前一般使用的加臭剂是四氢噻酚,加入量按照相关规范规定,不会对人体有任何危害。
第五节天然气的主要应用
1、天然气的主要用途
(1)发电:
具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染的有效途径,且从经济效益看,天然气发电的单位装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强竞争力。
我公司的华电和大唐项目就是此例。
(2)城市燃气及工业生产:
广泛用于居民生活及商业燃气灶具、燃气空调、热水器、采暖及制冷,也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业,还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。
(3)化工原料:
天然气是非常好的化工原料,具有投资少、成本低、污染少等特点。
利用天然气可以生产很多化工产品,如:
甲醇等,而甲醇是一种重要的化工原料,可以继而生产甲醛、乙醇、乙醛、乙二醚等。
(4)汽车燃料:
以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点。
缺点:
使用天然气的续驶里程较少,续驶里程仅相当于汽油的1/4。
2、优质燃料—天然气供应民用的优点
(1)安全,天然气密度约为空气密度的1/2,万一有泄露也极易扩散到空气中去,不会像液化气泄露后那样易积存。
天然气户内管道压力约为0.002MPA,较瓶装液化气的高压储存要小得多(瓶装液化气内的压力约是管道内天然气压力的300倍),天然气输送过程中的加臭工艺也可以确保微量泄露即可被用户发觉。
(2)经济,天然气是一种自然资源,储量丰富,成本较低,价格相对稳定。
一立方米天然气基本相当于一公斤液化气的热量。
目前,一立方米天然气为2.3元,一公斤液化气7元左右,在价格上天然气要比液化气便宜。
使用天然气可使普通家庭每月耗费降至20元左右。
(3)方便,天然气管道输送,管道直接通进厨房,取代瓶装液化气,做饭炒菜,省时方便;洗浴取暖,即开即用;源源不绝,压力稳定,没有断气、换气的烦恼;使用极其方便,从而提高市民生活质量。
(4)洁净,天然气被誉为绿色环保能源,其主要成分是甲烷,不含其他杂质,所以能够完全燃烧,不会产生污染。
而液化气不能完全燃烧,产生有害气体CO和CO2等,另外其他杂质还会影响灶具的使用寿命,污染厨房环境。
(5)环保,我们有责任为子孙后代留下一个美好的生活环境。
环保意识的提高是全人类共同发展的需要,使用天然气可以有效地避免使用其他燃料对大气带来的污染。
(6)节约能源,煤、石油、天然气等能源是全人类的财富,它并非采之不尽、用之不完,因此人人有责任和义务节约能源。
目前居民用煤的能源利用率仅为25%,而使用天然气能源利用率可达90%。
此外,从国际国内各现代化城市的发展情况来看,城市气化也是城市现代化的首要条件之一。
因此,优质燃料——天然气应优先供应民用。
第六节我国天然气的主要分布
我国沉积岩分布面积广,陆相盆地多,形成优越的多种天然气储藏的地质条件。
经过十几年的艰苦勘探表明,在我国960万平方公里的土地和300多万平方公里的管辖海域下,蕴藏着十分丰富的天然气资源。
主要体现在:
东,就是东海盆地。
那里已经喷射出天然气的曙光;
南,就是莺歌海-琼东南及云贵地区。
那里也已展现出大气区的雄姿;
西,就是新疆的塔里木盆地、吐哈盆地、准噶尔盆地和青海的柴达木盆地。
在那古丝绸之路的西端,石油、天然气会战的鼓声越擂越响。
它们不但将成为我国石油战略接替的重要地区,而且天然气之火也已熊熊燃起,燎原之势不可阻挡;
北,就是东北华北的广大地区。
有着众多的大油田、老油田,它们在未来高科技的推动下,不但要保持油气稳产,还将有攀登新的高峰;
中,就是鄂尔多斯盆地和四川盆地。
鄂尔多斯盆地的天然气勘探战场越扩越大,探明储量年年剧增。
四川盆地是我国天然气生产的主力地区,最近又有新的发现,大的突破,天然气的发展将进入一个全新的阶段。
。
第二章天然气输配系统基础知识
第一节天然气输配系统的构成
1、城市燃气的供应方式
(1)管道天然气指通过长输管道把天然气引入到各个城市。
(2)液化天然气(缩写为LNG)指在一个大气压下,天然气被冷却至约-162℃时,可以由气态转变成液态,其体积约小为同量气态天然气体积的1/600,重量仅为同体积水的45%左右。
(3)压缩天然气(缩写为CNG)指把天然气加压到20—25Mpa的压力后以气态储存在容器中的方式。
它与管道天然气的组分相同。
图2-1
2、天然气管道输配系统的构成
天然气从气井开采出来以后,经过矿场集输管道集中到净化厂,处理后,由长输管道输送至城市管网,供给工业和民用的用户。
由气井到用户,天然气都在密闭的状态下输送,形成一个输气系统。
长输管道是连接气田净化处理厂与城市之间的干线输气管道,它具有输气量大,压力高,运距长的特点。
城市燃气管道由门站,线路工程及其附属设施组成,根据用户情况和管线距离条件,输气管道设有调压站,计量站及阀室,通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配气管网或直接输往用户。
接受站(门站)负责接受天然气输入城镇使用的燃气,进行计量、质量检测,按城镇供气的输配要求,控制与调节向城镇供应的天然气的流量与压力,必要时还需对天然气进行净化。
第二节城市燃气管网的分类及其选择
1根据用途分类
1)长距离输气管线其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业,作为该供应区的气源点。
2)城市燃气管道
3)工业企业燃气管道
2根据敷设方式分类
1)地下燃气管道一般在城市中常采用地下敷设。
2)架空燃气管道在管道通过障碍时,或在工厂区为了管理维修方便,采用架空敷设。
3根据输气压力分类
天然气管道之所以要根据输气压力来分级,是因为天然气管道的气密性与其他管道相比,有特别严格的要求,漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。
管道中的压力越高,管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。
当管道内燃气的压力不同时,对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。
我国城市燃气管道根据输气压力—般分为:
(1)高压A燃气管道:
2.5MPa
(2)高压B燃气管道:
1.6MPa
(3)次高压A燃气管道:
0.8MPa
(4)次高压B燃气管道:
0.4MPa
(5)中压A燃气管道:
0.2MPa
(6)中压B燃气管道:
0.01MPa
(7).低压燃气管道:
P<0.01MPa
2.1.2城市燃气管网及其选择
1城市燃气输配系统的构成
现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施,通常由下列部分构成:
1)低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。
2)城市燃气分配站或压气站、各种类型的调压站或调压装置,
3)储配站。
4)监控与调度中心;
5)维护管理中心。
输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气,在运行管理方面应是安全的在维修检测方面应是简便的。
还应考虑在检修或发生故障时,可关断某些部分管段而不致影响全系统的工作。
2城市燃气管网系统
城市输配系统的主要部分是燃气管网,根据所采用的管网压力级制不同可分为:
1)一级系统:
仅用低压管网来分配和供给燃气,一般只适用于小城镇的供气。
如供气范围较大时,则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。
2)两级系统:
由低压和中压B或低压和中压A两级管道组成。
3)三级系统:
包括低压、中压和高压的三级管网。
4)多级系统:
由低压、中压B、中压A和高压B,甚至高压A的管网组成。
3采用不同压力级制的必要性
城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级制,其原因如下:
1)管网采用不同的压力级制是比较经济的。
因为大部分燃气由较高压力的管道输送,管道的管径可以选得小一些,管道单位长度的压力损失可以选得大一些,以节省管材。
如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区,则采用较高的输气压力比较经济合理,有时对城市里的大型工业企业用户,可敷设压力较高的专用输气管线。
当然,管网内燃气的压力增高后,输送燃气所消耗的能量可能也随之增加。
2)各类用户需要的燃气压力不同。
如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气,而大型工业企业则需要中压或高压燃气。
第三节管线设备腐蚀原因及阴极保护方法介绍
1、埋地钢管的被腐蚀的原因
一般归纳为如下三类:
(1)电化学腐蚀
当金属与电解质溶液接触时,由电化学作用引起的腐蚀。
严重的电化学腐蚀发生在埋地钢管的外壁。
其原理是由于土壤各处物理化学性质不同、管道本身各部分的金相组织结构不同,如晶格的缺陷及含有杂质、金属受冷热加工而变形产生内部应力,特别是钢管表面粗糙度不同等原因,使一部分金属容易电离,带正电的金属离子离开金属,而转移到土壤中,在这部分管段上,电子越来越过剩,电位越来越负;而另一部分金属不容易电离,相对来说电位较正。
因此电子沿管道由容易电离的部分向不容易电离的部分流动,在这两部分金属之间的电子有得有失,发生氧化还原反应。
失去电子的金属管段成为阳极区,得到电子的这段管段成为阴极区,腐蚀电流从阴极流向阳极,然后从阳极流离管道,经土壤又回到阴极,形成回路,在作为电解质溶液的土壤中发生离子迁移,带正电的阳离子(如H+)趋向阴极,带负电的阴离子(如OH-)趋向阳极,在阳极区带正电的金属离子与土壤中的带负电的阴离子发生电化学作用,使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀,使钢表面出现凹穴,以至穿孔,而阴极则保持完好。
(2)化学腐蚀
化学腐蚀是单纯由化学作用引起。
金属直接和周围介质如氧、硫化氢、二氧化硫等接触发生化学作用,在金属表面上产生相应的化合物(如氧化物、硫化物等)。
用金属材料构成的燃气管道上所出现的化学腐蚀,常常发生在管道内壁和外壁,因为管道输送的流体中,通常含有少量的氧和硫化物以及二氧化碳和水等,直接对管道内壁产生腐蚀。
(3)微生物腐蚀
当埋地钢管周围土壤中长年含有较多的水分时,适宜细菌生存,容易引起微生物腐蚀。
同时由于微生物新陈代谢过程的产物是酸性物质,从而形成了使金属管道表面易于腐蚀的环境。
2、阴极保护法
埋地的输气管线,还可以使用阴极保护法防止外表面腐蚀。
使被保护的金属阴极化,以减少和防止金属腐蚀的方法,称之为阴极保护法。
阴极保护可分为牺牲阴极保护和强制阴极保护两种,它们的具体方法及设备有所不同,但道理相似,各适用于不同客观条件的输气管道的外壁防腐工作。
阴极保护原理
埋地管线周围及土壤,由于管道外壁的电化学不均匀性,以及土壤电解液的浓度差异,管壁外的各部分之间存在一定的电位差,因而形成管道上多个短路的微小电池,造成管外
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