關(guān)于長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)及故障分析

宋倩羽

摘 要：在天然氣輸送過(guò)程當(dāng)中，輸送管道不可避免的會(huì)發(fā)生老化、腐蝕等現(xiàn)象而導(dǎo)致管道泄漏，此時(shí)如果處理不當(dāng)或者處理不及時(shí)就會(huì)對(duì)沿線的城鄉(xiāng)帶來(lái)不必要的傷害。除了天然氣的長(zhǎng)輸管道還有石油長(zhǎng)輸管道等其它長(zhǎng)輸管道，為了盡可能避免其腐蝕，本篇文章對(duì)長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)法及其故障進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，希望能夠?yàn)閺氖麻L(zhǎng)輸管道保護(hù)的工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；陰極保護(hù)；故障

1 引言

眾所周知，我國(guó)的天然氣資源主要分布在塔里木河柴達(dá)木等盆地，且這些盆地大多位于我國(guó)的西部省份。然而，我國(guó)的天然氣消費(fèi)市場(chǎng)大都集中在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)，所以要想充分利用西部的天然氣，必須通過(guò)長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸。而這些長(zhǎng)輸管道在正常工作過(guò)程中可能因?yàn)榛瘜W(xué)腐蝕等其它原因發(fā)生損傷，而在管道損傷之后就在很大程度上影響了長(zhǎng)輸管道沿線的安全，因?yàn)闊o(wú)論管道中輸送的是天然氣、石油或者是其它物質(zhì)，其都存在著很大的安全隱患。為此，必須對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行保護(hù)，本文論述的方法為陰極保護(hù)法，該方法的使用將在很大程度上防止長(zhǎng)輸管道的腐蝕，以保證管道的正常運(yùn)行。

2 陰極保護(hù)法簡(jiǎn)介

2.1 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

目前長(zhǎng)輸管道的材質(zhì)絕大多數(shù)為鋼管，而犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法便是保護(hù)鋼管的一種有效方法。該方法可以在很大程度上防止金屬腐蝕，其原理是將還原性較強(qiáng)的金屬作為化學(xué)反應(yīng)的一端，這樣就可以與被保護(hù)的金屬形成原電池；此時(shí)還原性較強(qiáng)的金屬作為原電池的負(fù)極而被腐蝕消耗，被保護(hù)的金屬則作為原電池的正極被保護(hù)起來(lái)。使用這種保護(hù)方式不需要外接電源，具備簡(jiǎn)單輕便的作用，同時(shí)還可以達(dá)到保護(hù)長(zhǎng)輸管道的作用。而在目前的城市管道鋪設(shè)工作中或者是在一些小型的儲(chǔ)油罐、儲(chǔ)氣罐以及長(zhǎng)輸管道中，都可以使用這種方法來(lái)保護(hù)管道。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，這種方法在保護(hù)陰極金屬時(shí)會(huì)因?yàn)檠趸€原反應(yīng)的進(jìn)行而使陽(yáng)極表面形成一層不導(dǎo)電的硬殼，這就會(huì)在很大程度上影響陽(yáng)極金屬的導(dǎo)電率，進(jìn)而對(duì)保護(hù)陰極金屬產(chǎn)生不良影響。所以在實(shí)際工程的使用過(guò)程中陽(yáng)極金屬的使用壽命一般為三年，并且盡可能在土壤電阻率較低的環(huán)境下使用。

2.2 外加電流的陰極保護(hù)法

為了使陰極保護(hù)法的效果更好，可以使用外加電流的陰極保護(hù)法，這種方法是在原來(lái)陰極保護(hù)的基礎(chǔ)上外加了直流電，這樣就可以保證電流在土壤中形成有效的陰極保護(hù)措施，這種方法在很大程度上提升了陰極保護(hù)的可靠性和效率。當(dāng)加入外接直流電源后，保護(hù)金屬的結(jié)構(gòu)電位便會(huì)低于周圍土壤的電阻，從而更好地保證了整個(gè)氧化還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。這種外加電流的陰極保護(hù)法基本都是用于保護(hù)那些大型的或者是電阻率較高的金屬，而在長(zhǎng)輸管道的金屬保護(hù)中使用這種方法就比較合適，更能發(fā)揮其功效。但是這種方法在使用時(shí)會(huì)增加投入成本，并且使操作和維護(hù)變得相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)。

3 長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)法常見(jiàn)的故障

3.1 恒電位儀故障

在外加電流的陰極保護(hù)法中，恒電位儀是經(jīng)常發(fā)生故障的部件，其主要發(fā)生的故障為內(nèi)部電路及電子元件的損壞?？偟膩?lái)說(shuō)，恒電位儀發(fā)生故障的次數(shù)還是比較多的，但是其處理過(guò)程相對(duì)還是比較簡(jiǎn)單的，通常這種故障的處理是由相應(yīng)的技術(shù)員根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識(shí)及積累的操作經(jīng)驗(yàn)自行處理的；如果遇到的問(wèn)題較為復(fù)雜，技術(shù)人員自身無(wú)法解決，此時(shí)就需要公司聯(lián)系恒電位儀的生產(chǎn)產(chǎn)家來(lái)進(jìn)行處理。而實(shí)際情況是站場(chǎng)的技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)不足，積累的經(jīng)驗(yàn)也有所欠缺，其并不能完全處理出現(xiàn)的故障，而同時(shí)又不和生產(chǎn)產(chǎn)家及時(shí)聯(lián)系，這就導(dǎo)致了恒電位儀故障處理的延后。

3.2 電纜、參比和陽(yáng)極地床故障

（1）電纜故障。在外加電流的陰極保護(hù)法中，如果電纜在使用過(guò)程中出現(xiàn)斷路或者其他故障，都會(huì)在很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，如果電纜出現(xiàn)故障，還可以加快長(zhǎng)輸管道的被腐蝕的速度。（2）長(zhǎng)效參比電極故障。在外加電流的陰極保護(hù)法中，恒電位儀起著非常關(guān)鍵的作用。而在恒電位儀中，長(zhǎng)效參比電極又是一個(gè)非常重要的部件，如果此電極法發(fā)生故障，整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)就無(wú)法正常工作。該故障在解決過(guò)程中可以使用便攜式參比電極來(lái)進(jìn)行故障排除，如果長(zhǎng)效參比不能正常工作，此時(shí)就可以使用便攜式參比電極將其替換，當(dāng)然這種替換只是臨時(shí)性的。（3）陽(yáng)極地床故障。如果在陰極保護(hù)系統(tǒng)中保護(hù)電位不變的條件下，系統(tǒng)中的恒電位儀的電壓會(huì)逐步升高，此時(shí)陽(yáng)極地床的測(cè)試電阻也會(huì)變大，這就表明陽(yáng)極的地床存在一定的故障。而引起這種故障的原因大致為在建設(shè)陰極保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)，陽(yáng)極金屬的材料選擇不合理使其表面產(chǎn)生很多腐蝕物導(dǎo)致其電阻變大，或者是地床的排氣孔因?yàn)槟承┰虮蛔枞?/p>

3.3 絕緣法蘭故障

在陰極保護(hù)系統(tǒng)中，絕緣法蘭發(fā)生故障的可能性最小，所以其對(duì)整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)的影響最小。當(dāng)絕緣法蘭發(fā)生故障時(shí)，可以使用通斷電位法來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試方法可以對(duì)絕緣法蘭的漏電率進(jìn)行測(cè)試進(jìn)而判斷絕緣法蘭的絕緣性能。

3.4 防腐覆蓋層故障

防腐覆蓋層也是陰極保護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的一部分，它主要是指管道表面整體覆蓋的一層絕緣電阻。這層防腐覆蓋層在發(fā)生故障后，其管道末端的保護(hù)電位便會(huì)與正常的標(biāo)準(zhǔn)電位出現(xiàn)差別，這就會(huì)在一定程度上影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。實(shí)際情況中，這種故障經(jīng)常出現(xiàn)在那些防腐蓋層呈現(xiàn)老化趨勢(shì)的管道上。

3.5 外部交、直流干擾

在長(zhǎng)輸管道運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)楣艿赖拈L(zhǎng)度很長(zhǎng)、分布的支點(diǎn)也多、覆蓋的范圍較大，這就導(dǎo)致在管道的鋪設(shè)的沿線會(huì)與高壓輸電線路或者是電氣化鐵路相交匯。在這種情況下，我們就應(yīng)該找出干擾源，并對(duì)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的屏蔽保護(hù)。在實(shí)際情況中，常見(jiàn)的干擾源有高壓直流輸電線路和管道沿線的電氣化鐵路。

3.6 埋地管線與其它管道或金屬搭接

當(dāng)被保護(hù)的管線與其它沒(méi)有被保護(hù)的管線或者金屬搭接時(shí)，此時(shí)陰極保護(hù)系統(tǒng)中的恒電位儀雖然可以正常工作并輸出較大的電壓，但其保護(hù)距離會(huì)大幅度下降。這種故障在實(shí)際工程出現(xiàn)的概率也非常低，但是如果發(fā)生了這種故障，其在處理過(guò)程中會(huì)非常復(fù)雜。

3.7 其它外部工程引起的故障

可能引起長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)故障的外部工程通常是指保護(hù)系統(tǒng)本身與其它的施工或者改造工程。所以在其它工程的施工過(guò)程中，必須注意到長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)，避免其它工程對(duì)該系統(tǒng)的影響。

4 加強(qiáng)長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)的措施

（1）提高監(jiān)管力度。在長(zhǎng)輸管道及陰極保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，監(jiān)管部門(mén)一定要做好質(zhì)量監(jiān)督，保證工程的施工質(zhì)量，這樣就可以在很大程度上提升陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作效率和長(zhǎng)輸管道的抗腐蝕性。

（2）提高維護(hù)人員的素質(zhì)。對(duì)于陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)人員，一方面需要對(duì)其專業(yè)技能進(jìn)行培訓(xùn)，使其提高自己的專業(yè)素養(yǎng)；另一方面還需要提高其責(zé)任感，使其在工作中能夠盡職盡責(zé)，全力維護(hù)長(zhǎng)輸管道及陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)階段，長(zhǎng)輸管道可能因?yàn)楦鞣N原因而使其發(fā)生腐蝕，為此就需要采取一定的措施進(jìn)行保護(hù)。本文使用了陰極保護(hù)法，這種方法的使用可以在很大程度上提升長(zhǎng)輸管道的抗腐蝕能力，進(jìn)而保證長(zhǎng)輸管道的正常運(yùn)行。

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