試析油氣長輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護手段

摘要：油氣的儲存和運輸是現(xiàn)代社會能源利用的重要部分，而擔(dān)任儲存和運輸?shù)闹饕M成部分是油氣長輸管道，其在化工生產(chǎn)、市政管理等多個方面都體現(xiàn)出極大的使用價值。但在雜散電流的影響下，油氣長輸管道普遍出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，降低油氣長輸管道的穩(wěn)定性和安全性。本文就油氣長輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護這一問題展開研究，對其中出現(xiàn)的問題進行分析和總結(jié)，并初步提出相應(yīng)的解決方法，期望能為相關(guān)機構(gòu)和人士提供幫助。

關(guān)鍵詞：油氣長輸管道;雜散電流;干擾腐蝕;防護手段

引言：

現(xiàn)代社會對于能源的需求量不斷增多，我國的石油行業(yè)在此背景下得到了快速的發(fā)展，由此推動了油氣長輸管道的建設(shè)。作為油氣儲存和運輸中的關(guān)鍵部分，油氣長輸管道有著較廣的應(yīng)用范圍和較好的應(yīng)用效果。但油氣長輸管道長期飽受腐蝕的影響，嚴(yán)重時會引發(fā)泄漏、爆炸等安全事故，危害人員設(shè)施安全。因此，如何對油氣長輸管道造成的腐蝕現(xiàn)象進行防護，增加管道的使用壽命和運行穩(wěn)定性，成為石油行業(yè)的重要問題。

一、油氣長輸管道雜散電流的定義

所謂雜散電流，是指不在規(guī)定線路或者范圍內(nèi)進行流動的電流，例如從線路中流往大地的電流[1]。雜散電流腐蝕就是指在電解作用下產(chǎn)生的雜亂電流對油氣長輸管道造成的腐蝕現(xiàn)象。一般來說，埋入地下的油氣長輸管道通常由金屬制造，而金屬具有較強的導(dǎo)電性。當(dāng)雜亂電流形成后，會在管道中流動并形成局部電位差。當(dāng)電位差過大時會發(fā)生電解現(xiàn)象，大量的氫在管道表面出現(xiàn)，同時管道表面的金屬會以離子化與其他介質(zhì)相溶，管道在此電化學(xué)作用下會受到較大的腐蝕。

二、油氣長輸管道雜散電流干擾腐蝕的特點

（一）電流強度大，腐蝕效果強

若是沒有雜散電流的存在，埋入地下的金屬管道在自然條件下能夠承受長時間的自然腐蝕而不影響正常使用。但雜散電流出現(xiàn)以后，使用壽命會大幅度降低。這是因為雜散電流滿足法拉第定律，在此定律下管道內(nèi)流過的雜散電流將高達數(shù)百安，如此巨大的電流帶來的腐蝕效果是驚人的，是自然腐蝕效果的數(shù)十倍。

（二）腐蝕范圍大，無固定規(guī)律

通常來說，油氣長輸管道的長度可達數(shù)十甚至上百千米，期間為了監(jiān)測和管理，會隔段設(shè)置許多電力設(shè)施。這些電力設(shè)施會成為雜散電流的主要電源，根據(jù)電源的分布情況，造成的雜散電流影響范圍從幾千米但幾十千米不等，幾乎覆蓋管道線路大部[2]。加上雜散電流無固定線路，具有很大的不可控性，使得對其的監(jiān)測和防護工作變得極為困難。

（三）腐蝕部位分布密集

土壤由于成分不同和厚度不同，自身的電阻也不相同。雜散電流在進行流通時優(yōu)先選擇電阻較小的土壤層，這就形成一個流通密集區(qū)。流通密集區(qū)內(nèi)的管道所受的腐蝕遠遠超過其他區(qū)域。部分油氣長輸管道自身帶有防腐蝕涂層，對于這類管道，腐蝕密集區(qū)一般位于其防腐涂層的薄弱處。

（四）直流雜散電流具有更強的腐蝕性

由于油氣長輸管道的重要性和雜散電流的危害性，國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)和人員數(shù)十年來已對其進行了較為全面的研究。其中一項研究結(jié)果表明，直流電相較于交流具有更強的干擾腐蝕性，一般來說，直流電的腐蝕性是交流電的五十倍左右。

三、油氣長輸管道雜散電流的防護手段

（一）避免管道周邊出現(xiàn)電流源

管道周邊的電流源往往是產(chǎn)生和強化雜散電流的主要因素，在進行油氣長輸管道線路的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的選擇鋪設(shè)線路，對一些強大電流源進行最大化規(guī)避，例如地鐵、輕軌、地下配網(wǎng)等。對管道自身的監(jiān)測和控制設(shè)備進行防護性安裝，與管道的間隔距離應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）實行排流保護措施

與管道防腐不同，排流保護措施需要在管道鋪設(shè)前期對線路和管道進行測試，對地質(zhì)情況和相關(guān)技術(shù)要求較高，需要結(jié)合實際情況進行考慮，才能確定正確的保護方案。

（三）噴涂防腐蝕涂層

通過噴涂具有防干擾腐蝕的涂層，可以在很大程度上避免管道造成雜散電流的腐蝕[3]。目前主流的防腐蝕涂層主要有以下幾種：

第一，常溫固化陶瓷防蝕涂層。這種涂層由陶瓷粉和特殊粘合劑混合制作而成，能夠在常溫條件下使得管道表面固化。借此使得管道具備較強的防腐蝕能力，且能對已腐蝕的部分起到較好的修復(fù)效果。

第二，煤焦油瓷漆涂層。這種涂層有著非常成熟的應(yīng)用經(jīng)驗和較高的實用價值，在絕緣性和抗微生物腐蝕上有著強大的性能，但因為使用會對生態(tài)環(huán)境造成較大影響，現(xiàn)已面臨淘汰，不具備發(fā)展價值。

第三，無溶劑聚氨酯涂層。這種涂層有著較短的固化時間，利于施工的開展。且在抗電解和抗應(yīng)力方面有著良好的表現(xiàn)。

第四，三層復(fù)合涂層。這種涂層具有層次性，由內(nèi)到外不同的物質(zhì)發(fā)揮著不同的防護作用。但其制作和施工難度較高且生產(chǎn)成本較高，目前應(yīng)用于一些成品管道的防腐蝕加工上。

第五，溶結(jié)環(huán)氧粉末涂層。這種涂層的主要成分是固態(tài)環(huán)氧樹脂和固化劑，所以在粘接性和彈性上表現(xiàn)良好，能夠很好的抵抗土壤中的磨損和應(yīng)力等影響。

（四）陰極保護法

所謂陰極保護法，指的是利用外加電流的影響或者通過犧牲陽極消除管道中造成腐蝕的陽極區(qū)，使得管道呈現(xiàn)陰極狀態(tài)，進而實現(xiàn)保護效果。陰極保護法可分為以下兩種：

第一，外加電流。通過利用外部直流電流極化管道表面，可以抵消管道表面電位的不均勻，進而防止雜散電流帶來的電位差進而達到防腐蝕效果。這也是目前我國油氣長輸管道進行陰極保護時，使用最普遍的方法。

第二，犧牲陽極。將電位低于管道表面的金屬材料連接到管道主體上去，代替管道受到腐蝕。

（五）及時維護，降低腐蝕嚴(yán)重性

提前發(fā)現(xiàn)管道腐蝕情況，能夠有效避免情況惡化后造成更大損失。在問題較為輕微時解決它無疑是效果顯著而成本低廉的，對于降低物力資金的損耗和較少對人員安全的威脅都有著積極作用[4]。由此可見提前預(yù)防的重要性和實用性，而做好提前預(yù)防的有效措施就是加強巡邏檢查的力度和細度。相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)建立專門負責(zé)管道監(jiān)測和維護的隊伍并制定符合要求的巡查計劃和嚴(yán)格的管理監(jiān)督制度，最好達到“一天一查”和“小問題不斷，大問題沒有”的效果。根據(jù)巡查記錄，可利用計算機搭建數(shù)據(jù)模型，更加精準(zhǔn)的掌握管道腐蝕情況，最大程度保障管道的作業(yè)情況穩(wěn)定、安全。

四、結(jié)束語

總而言之，油氣長輸管道在未來很長一段時間內(nèi)仍要繼續(xù)擔(dān)任油氣的儲存和運輸任務(wù)，而對于管道的防腐問題也將持續(xù)困擾著世界。針對雜散電流造成的干擾腐蝕，目前來說主要有合理設(shè)計線路、噴涂涂層和陰極保護三種方法。相關(guān)企業(yè)和部門要加強對這一問題的重視，加大對管道防腐蝕的研究力度和資源投入，爭取不斷降低雜散電流對油氣長輸管道的干擾和腐蝕，增加管道運行的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻：

[1] 廖柯熹;覃敏;何國璽;張世堅;楊娜;趙帥.油氣集輸管線沖刷腐蝕規(guī)律研究進展[J].材料保護，2020，v.53;No.498，133-143.

[2] 戴立越.油氣長輸管線腐蝕剩余壽命預(yù)測研究[C].遼寧石油化工大學(xué)，2019.

[3] 張建兵.長輸油氣管道工藝站場埋地管線腐蝕分析——評《特殊地質(zhì)條件下的管道施工與管理》[J].新疆地質(zhì)，2019，v.37;No.143，145.

[4] 崔進起;于曉勇;郭澤榮.基于ANSYS有限元法的長輸油氣腐蝕管道剩余強度與剩余壽命研究[J].實驗技術(shù)與管理，2010，v.27;No.169，63-66.

作者簡介：

鄒月兵（1991—），性別：男，民族：漢，籍貫：四川省宜賓市李場鎮(zhèn)仁興村，職稱：項目主管，學(xué)歷：本科，單位：四川宇通管道技術(shù)有限責(zé)任公司，研究方向：試析油氣長輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護手段。