基于天然氣管道實踐下的陰極保護(hù)思路構(gòu)建

熊建森 古道金(西南石油大學(xué)，四川 成都 610036)

基于天然氣管道實踐下的陰極保護(hù)思路構(gòu)建

熊建森 古道金(西南石油大學(xué)，四川 成都 610036)

近年來，石油天然氣在持續(xù)開發(fā)過程中遇到很多問題亟待解決，其中石油天然氣管道在長時間運行中經(jīng)常會出現(xiàn)腐蝕情況，導(dǎo)致在石油天然氣的運輸過程中出現(xiàn)泄露等情況，影響石油天然氣的正常運行，進(jìn)而對石油天然氣企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益也造成影響。因此，加強(qiáng)對石油天然氣管道運輸過程中的腐蝕現(xiàn)象的研究，同時結(jié)合陰極保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)原理，以期能夠避免石油天然氣管道運輸中出現(xiàn)的腐蝕情況，對促進(jìn)石油天然氣的運行安全有十分重要的現(xiàn)實意義。

石油天然氣；管道運行；陰極保護(hù)；對策研究

石油天然氣管道在不斷開發(fā)的過程中不斷發(fā)展，不僅是因為石油天然氣在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，還因為石油天然氣自身對生態(tài)環(huán)境的影響相對較小。但是，隨著時間的推移處于土壤之下的管道表面逐漸出現(xiàn)陰極區(qū)和陽極區(qū)，并且根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)在陽極區(qū)的管道表面出現(xiàn)一系列的腐蝕現(xiàn)象，對于管道的正常使用有很大的不利影響。與此同時，陰極區(qū)的管道并沒有出現(xiàn)腐蝕情況。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)陰極區(qū)中存在陰極保護(hù)現(xiàn)象。陰極保護(hù)就是通過一些方式使電解質(zhì)中的保護(hù)金屬的表面呈現(xiàn)出陰極，從而實現(xiàn)防止腐蝕的效果。

1 陰極保護(hù)的原理的基本概述

在石油天然氣管道運輸過程中由于自然環(huán)境因素或人為原因，可能會出現(xiàn)管道腐蝕的情況。陰極保護(hù)就是對腐蝕進(jìn)行干預(yù)，通過化學(xué)手段，實現(xiàn)被保護(hù)金屬體的電化學(xué)均勻性。陰極保護(hù)連同管道外部的防腐絕緣體共同作用下能夠?qū)崿F(xiàn)最合理的管道保護(hù)措施。這一過程中，通過對陰極極化的方式，把電位負(fù)移至金屬表面的陽極平衡電位，除去引起腐蝕的化學(xué)不均勻性，控制腐蝕電池的產(chǎn)生。其工作原理就是通過對被保護(hù)金屬的陰極極化，消除腐蝕電池，避免金屬的腐蝕。這個過程需要使用相關(guān)的陽極或者犧牲相應(yīng)的陽極材料實現(xiàn)對管道的保護(hù)，提高管道的使用壽命，提高安全效果[1]。

2 石油天然氣管道運行中的陰極保護(hù)設(shè)計

2.1 陰極保護(hù)系統(tǒng)類型

進(jìn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)確定時需要在電解質(zhì)中進(jìn)行，就我國目前石油天然氣管道運輸?shù)那闆r而言，非常適合使用陰極保護(hù)的方式防腐蝕。而同構(gòu)應(yīng)用陰極保護(hù)的方式與管道自身進(jìn)行防腐蝕措施的共同作用下，可以形成最恰當(dāng)?shù)姆栏g保護(hù)[2]。通常情況下，地下的管道陰極保護(hù)是由強(qiáng)制電流陰極保護(hù)以及犧牲陽極陰極保護(hù)的方式，而石油天然氣管道運行中適合的保護(hù)類型是犧牲陽極減少土壤對管道產(chǎn)生的相應(yīng)的化學(xué)侵蝕作用。

2.2 犧牲陰極保護(hù)系統(tǒng)材料的選擇

應(yīng)用陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)管道時，需要有相關(guān)的材料做輔助，分別是鎂和鎂合金、鋁合金、鋅等材料，再加上足夠的負(fù)電位，保證應(yīng)用中的電位穩(wěn)定，表面沒有高電阻硬殼等環(huán)境下進(jìn)行。不同的土壤環(huán)境都可以通過鎂合金的使用，而相對較潮濕的環(huán)境通常選擇鋅陽極，當(dāng)環(huán)境處于潮濕和氯化物的情況下，可以通過使用鋁陽極的方式進(jìn)行。因此，對于陰極保護(hù)系統(tǒng)材料的選擇要根據(jù)不同的土壤狀況進(jìn)行，切實做好保護(hù)管道，增加壽命的目的。

2.3 陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流密度

在確定陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流密度時首先要注意的確定最小陰極保護(hù)電流密度，對于全新的管道，采用相應(yīng)的最小陰極保護(hù)電流密度；使用舊管道過程中，根據(jù)不斷的實驗結(jié)果進(jìn)行選擇，最終確認(rèn)相應(yīng)的防腐層電阻及電流密度。除此之外，還要注意舊的管道的表面可能進(jìn)行的圖層效果不同，現(xiàn)場情況出現(xiàn)不同的狀況，因此，在確定電流密度是要通過運用相關(guān)的公式進(jìn)行準(zhǔn)確的推算，得出相應(yīng)的最小印記保護(hù)電流密度。

2.4 犧牲陽極保護(hù)的措施

（1）設(shè)置接地電池

在進(jìn)行犧牲陽極保護(hù)措施時要注意接地電池的選擇，通過相應(yīng)的絕緣體，使保護(hù)電流控制在一定范圍，盡可能的防止出現(xiàn)相互干擾的情況。另外，在發(fā)生自然災(zāi)害如雷擊及靜電火花時，要注意避免絕緣體設(shè)備遭受破壞。因此，需要在絕緣體的附近安裝接地電池。同時，還需要不斷的對接地電池進(jìn)行檢查，在地下水相對較多的地方，接地電池容易受潮出現(xiàn)時效，短接等情況，要注意當(dāng)出現(xiàn)此類問題時，及時的進(jìn)行處理[3]。

（2）埋設(shè)管道

在進(jìn)行埋設(shè)管道時，需要提前做好相關(guān)事宜，按照既定的比例進(jìn)行配制，調(diào)勻，之后裝入到準(zhǔn)備好的麻布袋中。再把陽極插入到填料中心去，并做好壓實工作，澆水濕潤，最終進(jìn)行填土。需要注意的是，在進(jìn)行焊接之前，要進(jìn)行處理，去除仿佛絕緣層，對焊接處進(jìn)行清潔和打磨。并對焊接處進(jìn)行絕緣防腐的處理，電纜添加保護(hù)措施，開始埋設(shè)，埋設(shè)的深度要和管道埋設(shè)的深度保持相同[4]。

（3）設(shè)置管道電氣絕緣

只有保證輸氣管道的電氣連續(xù)性，才能做到陰極保護(hù)，并實現(xiàn)與外界的絕緣。有三種解決措施，首先是管段進(jìn)，在出口法蘭處安裝相應(yīng)幸好的絕緣接頭，設(shè)置管道電氣的絕緣。另外是和管道進(jìn)行直接連接的所有金屬件都不直接接地，保證管道電氣的絕緣效果。最后是石油天然氣管道進(jìn)行埋藏時，要做到避免與全廠接地網(wǎng)之間的直接連接，這個過程中還要注意管道和全廠接地網(wǎng)的最小距離保證為3米。

（4）進(jìn)行防腐密封

防腐密封工作是全部施工中的其中一項重點和難點部分，電纜和管道連接之后，可以根據(jù)實際情況，通過使用牛油膠布密封外包的方式實現(xiàn)防腐密封。這里需要提高對牛油膠布的認(rèn)識，它是一種具有相對較好塑性的浸滿礦脂的無紡氈。牛油膠布的使用可以使其附在任何復(fù)雜不同的表面，礦脂可以在縫隙中進(jìn)行填充，實現(xiàn)密封的效果。同時，使用牛油膠布可以避免回填土污染，礦脂在經(jīng)過很長時間之后也不會出現(xiàn)干涸的情況，對于進(jìn)行防腐密封的開展非常有利[5]。

3 石油天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢驗分析

對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測能夠更好的保證陰極保護(hù)系統(tǒng)安全正常運行，進(jìn)而確保石油天然氣管道的腐蝕情況能夠得到解決。因此，需要制定完善科學(xué)的石油天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢測技術(shù)規(guī)章制度和流程方案。

3.1 設(shè)置合理的測試樁

陰極保護(hù)系統(tǒng)中的測試樁其實是一種專門利用電位測試探頭對管道陰極保護(hù)進(jìn)行測試的附屬設(shè)備，同時也是石油天然氣管道管理和維護(hù)過程中不可或缺的設(shè)備之一。一般情況下，測試樁的設(shè)置方式是在每個石油天然氣管道一每公里為單位進(jìn)行設(shè)置的。在安裝測試樁時，還要注意管道所處位置的地質(zhì)條件，通常安裝在土壤腐蝕性較強(qiáng)、濕度也比較大，地下水位較高的地點，如果地質(zhì)條件不符合最好安裝在管道的絕緣層比較薄弱的地點[6]。

3.2 制定合理的檢測方案

在對管道陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測時，要對石油天然氣管道的資料進(jìn)行全面審查和掌握，在此基礎(chǔ)上充分考慮管道的使用年限和實際運行狀況等因素，然后編制與石油天然氣管道實際需求相符合的檢測方案。在對管道進(jìn)行檢測時經(jīng)常使用的管線電位檢測方法包括：地表參比法、近參比法、遠(yuǎn)參比法、斷電法以及輔助電極法。這就需要工作人員根據(jù)實際情況選擇最佳檢測方法，一般對采用三層鋼管結(jié)構(gòu)的聚乙烯防腐級以及加強(qiáng)防腐級的管道可以使用地表參比法進(jìn)行檢測。測試過程中要注意將需要參比的電極CSE放在管道頂部上方lm左右的地表潮濕土壤中，還要保證參比電極和土壤電之間的有效接觸，然后將電壓表調(diào)到適宜的量程上，記錄檢測的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)數(shù)據(jù)對比的結(jié)果判斷電位是否達(dá)到保護(hù)要求。

4 結(jié)語

在石油天然氣管道運輸過程中的腐蝕現(xiàn)象對石油天然氣的正常運輸產(chǎn)生極大的不利影響，而通過對石油天然氣管道的陰極保護(hù)原理進(jìn)行研究分析，并對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗，可以發(fā)現(xiàn)利用陰極保護(hù)原理可以有效避免石油天然氣管道在運行過程中的腐蝕情況，因此，陰極保護(hù)原理可以在石油天然氣管道中進(jìn)行推廣應(yīng)用。同時，也要求相關(guān)的工作人員在實際應(yīng)用過程中對出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入探究，根據(jù)相應(yīng)的原理對其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，才能更好地保證石油天然氣管道的正常運行，從而提高石油天然氣公司的經(jīng)濟(jì)效益，降低對環(huán)境的破壞程度，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)相統(tǒng)一的目標(biāo)。

[1]康勇,何凡.石油天然氣管道運行中的陰極保護(hù)探討[J].科技傳播,2011(3):81+88.

[2]劉欣.石油天然氣長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)常見問題分析和處理[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2014(36).

[3]王大治.天然氣管道運行中的陰極保護(hù)探析[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2012(23).

[4]羅明星.關(guān)于城市燃?xì)夤艿拦こ讨嘘帢O保護(hù)技術(shù)設(shè)計的探析[J].工程技術(shù):引文版,2016(1):00030-00030.

[5]張軍見.陰極保護(hù)在埋地天然氣管道中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2016(15).

[6]吉軍明,孫超,趙成.石油天然氣管道運行中的陰極保護(hù)探討[J].工業(yè),2015(21):112-112.