對天然氣長輸管道陰極保護法有效性的檢測

夏琦函（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400016）

對天然氣長輸管道陰極保護法有效性的檢測

夏琦函
（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400016）

本文主要介紹當(dāng)前了在科技迅速發(fā)展的時代下，對于天然氣等能源的需求也越來越高，而傳輸需要大量的管道，管道在地下，弱酸性的土壤對管道的侵蝕嚴(yán)重，所以保護變得非常困難，所以進一步介紹天然氣管道在我國目前的基本情況及對于天然氣管道保護的重要性，并介紹了陰極保護法的原理及檢測方法和檢測原理，并對當(dāng)前所使用的陰極保護法的有效性檢測進行簡述，并提出了相應(yīng)的改進方法，并為我國以后天然氣管道的保護提供更多的方法及資料。

天然氣長輸管道 陰極保護法 有效性檢測

當(dāng)前我國的天然氣的需求量與日俱增，而我國又面臨著資源分布不均的問題，所以需要對天然氣進行遠(yuǎn)距離傳輸，這就對傳輸?shù)臄?shù)量和技術(shù)提出了高的要求，數(shù)量建設(shè)的同時卻面臨著快速損耗的問題，土壤的弱酸性使得管道被侵蝕的非常嚴(yán)重，所以需要對運輸管道進行長期有效的保護。然而當(dāng)前我國的長輸管道面臨著技術(shù)有局限的情況，現(xiàn)有的方法需要對陰極保護法的有效性進行檢測，我國的技術(shù)還有待提高。

1　我國天然氣管道現(xiàn)狀

1.1目前我國天然氣管道情況

油氣資源的開發(fā)以及能源市場的急增，使得管道運輸在世界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的命脈。世界上主要管道干線總長已達230多萬公里，其中原油管道50萬公里，成品油管道30萬公里，天然氣管道150萬公里，并且以每年4萬多公里的速度在增長。在傳輸介質(zhì)方面，除原油、天然氣、成品油外，還有相當(dāng)數(shù)量的煤炭、礦石、糧食等固體管道，正朝著多功，多介質(zhì)方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，在1995至1998年期間，全國油氣田管線報廢率為6.6%，平均腐蝕穿孔率為0.76次/公里年。天然氣管道也在大幅的削減中。

1.2對天然氣長輸管道保護的重要性

管道輸送被認(rèn)為是與公路、鐵路、水運、航運并列的五大輸送行業(yè)之一，這種輸送方式越來越廣泛應(yīng)用于石化、冶金、制造、電力等工業(yè)領(lǐng)域的各個行業(yè)，上百萬個企事業(yè)單位以及城市燃?xì)夂凸嵯到y(tǒng)中，占有國民經(jīng)濟中的地位也非常重要，管道運輸在我國經(jīng)濟發(fā)展中已起到命脈作用。目前的管道防腐層檢測技術(shù)與設(shè)備雖然多，但業(yè)內(nèi)并還沒有統(tǒng)一且高效的方法，怎樣快速確定防腐層破損點大小并對破損點的進行精確定位，將危害性較大的破損點進行修補，確保土壤與管道之間能很好的絕緣性，提高陰極保護的效果，利用各種檢驗檢測儀器的優(yōu)缺點，揚長避短。管道腐蝕所引起的事故不僅會造成直接的經(jīng)濟損失，同時會造成土壤和大氣污染等環(huán)境危害，影響人們的正常生活。

2　天然氣管道的檢測

2.1對天然氣運用陰極保護法原理

陰極保護作為保障長輸管道安全運行的重要手段，其保護電位是判斷管道保護是否成功的依據(jù)之一。陰極保護就是以某種方式在被保護金屬構(gòu)筑物上施以足夠的陰極電流，通過陰極極化使金屬電位負(fù)移，從而使金屬腐蝕的陽極溶解速度大幅度減小，使之完全停止。在電解液中，犧牲陽極因較活潑而優(yōu)先溶解，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負(fù)的電位下，實現(xiàn)保護。陰極保護法中的外加電流保護法，即通過外加恒電位儀對管道提供負(fù)電位以防止管道腐蝕。陰極保護原理是腐蝕電位或自然電位的監(jiān)測，參比電極，陰極保護。這樣能很大限度的降低管道被腐蝕的可能性。任何全屆結(jié)構(gòu)采用陰極保護防腐，應(yīng)該具備以下條件：被保護的金屬表面周圍必須要有導(dǎo)電介質(zhì)存在，如海水、電解質(zhì)溶液、潮濕土壤等。因為這些介質(zhì)本是陰極保護系統(tǒng)電路中的一個環(huán)節(jié)，這樣保護電流才能通過導(dǎo)電介質(zhì)形成閉合回路。為了使電流均勻分布在被保護金屆表面上，和提高陰極保護效率，要求被保護金屬結(jié)構(gòu)必須完全浸沒在導(dǎo)電介質(zhì)中，也就是說，導(dǎo)電介質(zhì)不應(yīng)成一面層，而應(yīng)該是大量的包圍在被保護金屬表面的四周。被保護金屬結(jié)構(gòu)的幾何形狀不要過于復(fù)雜。如果凹凸大多，會產(chǎn)生“屏蔽作用”，即被保護結(jié)構(gòu)靠近陽極處吸收了大量的保護電流，面遠(yuǎn)離陽極處得列的保護電流很少，不能起到陰極保護的作用。通過檢測管道的陰極保護電位可以間接了解管道的防腐防護態(tài)勢。只要監(jiān)測管道測試樁的保護電位，通過對陰極保護電位分布模型的研究，建立一種通過監(jiān)測保護電位來確定管道覆蓋層質(zhì)量的評價方法，就可以知道管道的某個位置是否發(fā)生了異常，從而起到對長輸管道的安全預(yù)警。

2.2陰極保護法有效性檢測的方法及原理

天然氣埋地管道陰極保護檢驗主要儀器設(shè)備有：探管儀：探測管道位置、走向。數(shù)字式接地電阻測量儀：檢測犧牲陽極接地電阻。數(shù)字萬用表、標(biāo)準(zhǔn)電阻：檢測管地電位和犧牲陽極輸出電流。銅 - 飽和硫酸銅參比電極，對講機、檢測工具用車等。犧牲陽極陰極保護是將電位更負(fù)的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負(fù)的相同的電位下。該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結(jié)構(gòu)。管道陰極保護有效性項目的檢測方法包括電絕緣性能測試，檢測的方法是電位法、漏電電阻測試法，還包括電連續(xù)性能檢查、管道接地電阻參數(shù)測量、管地電位測試，測試方法有地表參比法、近參比法。陰極保護有效性評價保障措施，陰極保護的DCVG及CIPS檢測，測點間距2-3米，每點采集8個檢測數(shù)據(jù)。如遇雜散電流干擾段需設(shè)置濾波器，過濾雜散電流。檢測區(qū)域多石方段，銅參比電極難以與土壤充分接觸，檢測過程中需要在測點處采取相應(yīng)措施，保障電極與土壤接觸充分，保證保護電位檢測的準(zhǔn)確性。在管線的恒電位儀上設(shè)置中斷器，同步中斷管道的陰保電流。中斷時間需根據(jù)實際情況加以合理設(shè)置，保障電位檢測準(zhǔn)確性。 DCVG檢測的破損點與電容方法檢測的破損點進行同步校正。

2.3陰極保護法的改進方法

國內(nèi)的陰極保護檢測技術(shù)還較落后，除了陜京線采用了衛(wèi)星控制全線陰極保護站同步通/斷電流測試外，其它各線基本上都是采用人工測試電位的狀態(tài)，由于沒有自動通/斷電系統(tǒng)，所以測得的是

通電電位，含有IR降，這已不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。犧牲陽極法陰極保護失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。為了更好的檢測陰極保護情況，有必要對采集到的信號進行必要的頻譜分析，確定陰極保護干擾的頻率和幅值。改進的主要研究任務(wù)有：高精度、超低功耗，具有GPRS通信功能的陰極保護電位無線遙測模塊的研制；無線遙測模塊和GPRS通信程序的設(shè)計；中心站監(jiān)控軟件的編制（包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)化通信、實時數(shù)據(jù)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)回調(diào)顯示等功能）；陰極保護電位變化趨勢預(yù)測方法，異常點定位方法研究及編程實現(xiàn)。

3　結(jié)語

當(dāng)前我國對于傳輸管道有著大量的需求，卻面臨著技術(shù)上的限制，使得我國的大量管道受損嚴(yán)重，耗費了大量資金，對于陰極保護法有效性檢測，將為我國的管道保護提供更好的方法來保護傳輸管道，并進一步尋找方法來提高管道的保護方法，使得我國的能源傳輸更進一步的提高，為我國經(jīng)濟的發(fā)展做出貢獻。

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