影響油氣長輸管道陰極保護系統(tǒng)的因素及對策

杜貴富

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，帶動了人們?nèi)粘Ｉ钏降奶嵘?，而作為社會?jīng)濟發(fā)展的主要動力，一些能源需求也在不斷增加，其中油氣能源的需求最為重要。為了滿足對油氣能源的運輸，建設(shè)的輸送管道的長度也在不斷延長?？墒且驗槲覈赜蛎娣e廣闊，輸送管道所遇到的自然環(huán)境十分復(fù)雜，因此經(jīng)常發(fā)生一些管道安全事故。而造成管道發(fā)生安全事故的原因中腐蝕問題最為重要，而目前常見的防腐措施有很多種，但是仍然存在管道腐蝕的現(xiàn)象。下面本文就對管道的陰極保護措施進行分析，研究造成陰極保護失效的問題所在，從而針對性的提出一些保護措施，增加我國油氣長輸管道的安全性。

關(guān)鍵詞：油氣輸送；管道；陰極保護；影響因素；解決對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.078

隨著對油氣運輸管道維護工作的不斷深入，在對長輸管道的日常運行維護中，管道腐蝕現(xiàn)象是最常見的故障之一，并且其嚴(yán)重的影響著油氣輸送的安全性和穩(wěn)定性，因此我們必須要對油氣長輸管道的防腐技術(shù)進行深入研究。目前，在油氣管道的腐蝕保護方面采用的主要是陰極保護技術(shù)，這是一種以犧牲陽極為輔、采取強制電流為主的保護方式。其陰極保護的主要原理為，根據(jù)電化學(xué)原理只有腐蝕電池的陽極發(fā)生腐蝕，而腐蝕電池的陰極不發(fā)生腐蝕。因此，研究人員利用這種原理，為了防止油氣長輸管道被腐蝕，通常采取給所保護金屬補充足夠的電子，這樣能夠讓其表面處于一種過剩電子的狀態(tài)，從而使各點達到同一負(fù)電位，使管道中的金屬原子不易變成離子而溶入溶液。下面我們通過分析陰極保護原理，對主要影響陰極保護系統(tǒng)的因素進行研究，從而針對性的提出相應(yīng)的解決辦法。

1 陰極保護原理

陰極保護作為目前最為常見的一種管道防腐措施，主要采用通過增加額外的陽極材料，從而使金屬管道中形成一種原電池，真正的達到了犧牲陽極保護陰極的目的。而目前在實際的應(yīng)用過程中，最為常見的保護措施主要是通過增加電流來達到保護陰極的目的。原則上將這樣作與犧牲陽極保護陰極的原理相同，主要是因為在電化學(xué)的內(nèi)部，陽極一般腐蝕較為劇烈，而陰極卻不會被腐蝕，所以我們通過將長輸管道變?yōu)樵姵氐年帢O就能夠達到防腐要求。通過給長輸管道中的金屬增加電子含量，使其內(nèi)部的電子永遠處于一種過剩狀態(tài)，管道表面呈現(xiàn)出負(fù)電位從而不易失去電子，這樣可以保證金屬元素的穩(wěn)定。否則當(dāng)管道內(nèi)失去電子后的金屬元素將會變?yōu)橐环N離子，而非常容易被溶于其它溶液中，從而造成管道的腐蝕。因此，我們從陰極保護的基本原理分析中可以看出，為了想要達到管道陰極保護的目的，就必須使增設(shè)的電流進入到管道內(nèi)部，從而使管道內(nèi)變?yōu)殛帢O而避免受到腐蝕。

2 影響管道陰極保護失效的主要因素分析

2.1 油氣管道保護性套管會影響到管道陰保效果

要想使油氣長輸管道成功的進行陰極保護，就必須要使陰極保護電流到達管道表面，并且使管道表面過剩的電子狀態(tài)下各點達到同一電位，這樣才能起到有效的保護作用。但是在實際的施工中，因為管道在穿越過程中采取鋼套管進行保護，這么一來原管道的陰極保護電流就不能夠到達管道的每一個點的表面，而是將會到達保護管道的鋼套管上，從而導(dǎo)致陰極保護的作用降低或者失效。另外，長輸管道還會由于采取鋼套管保護，使得部分長輸管道與鋼套管接觸后發(fā)生短路現(xiàn)象，這樣一來給長輸管道陰極保護系統(tǒng)帶來了新的隱患，陰極保護系統(tǒng)的有效性也會受到影響。

2.2 長輸油氣管道周圍的電氣化鐵路對陰極保護系統(tǒng)的影響

因為長輸油氣管道會經(jīng)過非常復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，因此對其產(chǎn)生影響的各種因素也較多。其中對長輸管道影響最為明顯就是周圍途徑的一些電氣化鐵路。因為目前的電氣化鐵路都會涉及到接觸系統(tǒng)和牽引供電網(wǎng)，從而導(dǎo)致一部分的泄漏電流沿著軌道沿線進入大地，而如果這時周圍存在油氣長輸管道，則將會對其原有的陰極保護系統(tǒng)中的電子進行破壞，從而使其超出陰極保護系統(tǒng)的范圍，最終造成保護失效。一般情況下，當(dāng)長輸管道帶負(fù)電位置中有較多的雜散電流流入時，會形成一個陰極區(qū)，而這時管道不會產(chǎn)生腐蝕，但是當(dāng)金屬管道表面在電位值過負(fù)時，就會發(fā)生析氫反應(yīng)，從而造成長輸油氣管道防腐層脫落。此外，當(dāng)長輸管道帶正電的位置有雜散電流流入時，會形成陽極區(qū)，陽極區(qū)在雜散電流的作用下，產(chǎn)生劇烈的電化學(xué)反應(yīng)，從而對管道形成電化學(xué)的腐蝕現(xiàn)象。

3 油氣輸送管道陰極保護失效解決對策

3.1 提高管道本質(zhì)安全

上述問題中已經(jīng)說明鋼套管的存在，會對長輸管道的陰極保護產(chǎn)生一定的影響，使得管道的腐蝕現(xiàn)象加劇。因此，我們在進行長輸管道的建設(shè)時，當(dāng)需要穿跨越某些障礙物，可以拋棄增加鋼套管的措施，通過采用增加管道自身壁厚的方法來保障長輸管道的安全性。而當(dāng)管道需要穿跨越鐵路或公路時，應(yīng)采用混凝土套管，并在混凝土與管道之間增加一層絕緣層，這樣能夠有效的防止對陰極保護產(chǎn)生的不利影響。同時，還可以在套管的兩端增加陽極材料的數(shù)量，從而增加管道金屬接受的電子數(shù)，以便能夠全方位的保障陰極保護系統(tǒng)的安全運行。

3.2 采取接地排流的方式確保陰極保護系統(tǒng)正常

由于電氣化設(shè)備引起的雜散電流沒有較好的避免措施，只能通過排流的方式來有效的保障陰極保護的進行，接地排流方式主要有以下兩種。首先，極性排流。這種排流方式是在充分利用雜散電流的前提下，使一些電流分流入陰極，而另一部分流入大地中，從而達到排流的目的。其次，去耦合劑排流。這種方法是目前國際上最為先進的技術(shù)，由于去耦合劑具有較為成熟的固體技術(shù)，因此其外部有一層非金屬材料，從而幫助排除雜散電流或雷電對管道內(nèi)金屬的影響，有效的延長管道壽命的同時，又能夠防止雜散電流的聚集，因此對長輸管道的保護非常有效。

4 結(jié)論

綜上所述，作為長輸管道防腐技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的一種，陰極保護系統(tǒng)因為會在運行中受到多種因素的影響，導(dǎo)致一些雜散電流對管道金屬產(chǎn)生影響，為了能夠為了防止油氣輸送管道陰極保護系統(tǒng)的失效，必須要提高管道自身的性能，以及接地排流的方式，從而保證長輸管道的陰極保護系統(tǒng)發(fā)揮自身的作用。

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