埋地輸油管道的陰極保護措施探析

陳良 劉薇

摘? 要：石油是關鍵能源，在經濟發(fā)展中起到重要的作用，當前，石油儲運過程中，特別是長距離油氣輸送，需要全面保證安全可靠，輸油氣管道陰極保護系統(tǒng)起到了關鍵的作用。埋地管道陰極保護能夠保證管道的安全，對于經過的強腐蝕區(qū)域，必須要在管道埋入地下時加入臨時陰極保護，有效避免出現(xiàn)安全事故。文章主要通過對埋地輸油管道特點進行分析，全面提出完善合理的陰極保護措施。

關鍵詞：埋地管道;強腐蝕區(qū)域;陰極保護

Abstract： Petroleum is a key energy and plays an important role in economic development. At present， in the process of petroleum storage and transportation， especially long-distance oil and gas transportation， it is necessary to ensure safety and reliability， and the cathodic protection system of oil and gas pipelines plays a key role. Cathodic protection of buried pipeline can ensure the safety of pipeline. for strong corrosion areas， temporary cathodic protection must be added when the pipeline is buried underground to effectively avoid safety accidents. Based on the analysis of the characteristics of buried oil pipeline， this paper puts forward perfect and reasonable cathodic protection measures in an all-round way.

前言

經濟建設的深入發(fā)展，對能源需求量也在不斷增加，石油是重要的能源，在各個領域都發(fā)揮著重要的作用。隨著全球石油開采量的增長，石油的長距離運輸也變得非常重要，特別是偏遠區(qū)域的開采，更需要安全的措施保護，才能確保石油到達指定用油氣地點，滿足經濟建設發(fā)展需求。我國輸油管道也在技術創(chuàng)新中，不斷發(fā)展變化，技術成熟度越來越高，有效保證了油氣傳輸安全穩(wěn)定。當前，國際油氣流動較頻繁，鋪設的管道數(shù)量不斷增加，特別是一些跨國干線的鋪設，直接帶動了別國經濟增速，其安全可靠性直接影響國際國內用油質量，石油管道多為地下設施，只有全面做好防腐問題，才能確保不出現(xiàn)泄漏，節(jié)約能源，減少成本。管道輸油是當前最為主要的傳輸方式，通過油氣產地與用地間的連接，形成了一條油氣傳輸專用管道，原油源源不斷輸送到需求地，滿足了當?shù)氐挠蜌庑枰?，為區(qū)域經濟建設提供強大動力支持。油氣管道距離長、環(huán)境惡劣，在傳輸過程中，往往會遇到一些問題，影響了傳輸質量，近年來，管道運行不斷出現(xiàn)事故，其中最為主要的就是管道腐蝕，受腐蝕影響油氣泄漏的問題占到總問題的三分之一。油氣管道腐蝕是多種原因形成的，惡劣的環(huán)境、復雜的地質，比如輸油管道通過的環(huán)境地質情況惡劣，不同的區(qū)域周邊土壤性質也不一樣，長距離傳輸中，油氣管道會經過鹽、水量大的區(qū)域，而管道的孔隙就會出現(xiàn)腐蝕，在土壤pH 值影響下，就會出現(xiàn)腐蝕，另外，油氣自身的性質也會影響到管道的使用，原油含有CO2、H2S 等流態(tài)不同的液體，在長期的使用后，管道腐蝕和破壞非常嚴重，這些問題的出現(xiàn)，嚴重影響到了石油傳輸效果。

1 陰極保護概念

石油是人類社會進步的階梯，有了石油的普遍應用，才有了人類科技的發(fā)展創(chuàng)新，石油是社會的支柱。在油氣開發(fā)過程中，需要先進的技術能力，才能確保整體的安全，作為油田工業(yè)的主要工作就是油氣勘探、開發(fā)、鉆井、運輸和銷售，任何一個環(huán)節(jié)都缺一不可，特別是在運輸和銷售過程中，需要全面保證整體安全可靠，運輸和銷售時使用的是鋼質管道和儲存罐。罐和管道的使用壽命關系到油田工業(yè)是否可以正常的發(fā)展，同時也關系到整個油田的經濟效益。而管道的使用年限主要受到各種電化學的影響，尤其在強腐蝕區(qū)域，目前解決這種強腐蝕區(qū)域電化學腐蝕的主要方法是對管道采取陰極保護措施。

2 陰極保護方法的分類

要想全面保證輸油管道的安全，最主要的就是保證管道不受到腐蝕，全面降低腐蝕電位就能夠達到保護管道的目的，陰極保護就能夠全面保證管道不受腐蝕，通過陰極降解的方法，全面提高管道使用效率，陰極保護就是給金屬管道補充大量電子，這樣，金屬管道表面就會在一定的時間內始終處于電子過剩狀態(tài)，也就是說，金屬管道表面各點低于負電位，通過這種方式，這樣做就可以使金屬管道電子不流失，從而融入溶液，只要金屬管道電子不出現(xiàn)流失，那么，管道就會有一個保護，金屬管道自然不會受到環(huán)境的影響，不會產生腐蝕問題，強制電流和犧牲陰極兩種保護方法是當前最普遍的方式，保證了管道的安全穩(wěn)定。

2.1 犧牲陽極法陰極保護

犧牲陽極保護是在同一種電解質溶液中放兩種不同金屬，通過兩種金屬屬性的區(qū)別差異，起到保護金屬的作用，金屬性越強越要放置更強的金屬，這樣，才能讓這種金屬失去電子被腐蝕達到保護管道的基本效果。這種方式使用的范圍非常廣泛，具有一定的優(yōu)勢，陽極保護在任何一種油氣管網系統(tǒng)中都能用得到，整體效果非常明顯;對于電流較小的陽極輸出，而陰極不會產生剝離，有效保證了穩(wěn)定性;要想全面達到陰極保護的作用，就需要在鋪設管線時，全面做好陰極保護施工，減少成本費用，達到最好的效果;在長時間使用過程中，會出現(xiàn)損壞情況，那么，后期維護就會簡便。這種方式的最大不足就是陽極輸出的電流不能很好的得到有力控制。

2.2 外加電流法陰極保護原理

外加電流法陰極保護是對要保護的管線進行外部強制電流攝入，達到不讓陰極腐蝕的目的，陰極腐蝕會出現(xiàn)部分電子損失，只有通過外在的補充，才能避免出現(xiàn)電子損失，電流通過陽極輸入土壤，匯流點返回到電源設備中，這樣，就能夠有效保證補償陰極的作用，避免出現(xiàn)電子的損失。這種方式使用范圍并不廣泛，只是在特定條件下才能使用，操作過程中，會產生大量的電流，運行中需要專業(yè)人員才能完成部分維護保養(yǎng)，費用大、時間長，主要用于區(qū)域性管網保護。

3 長輸管道陰極保護施工技術

3.1 陰極保護施工前提條件

埋地管道受到環(huán)境影響，很容易出現(xiàn)腐蝕的問題，這是管道的正?，F(xiàn)象，只有全面做好保護，才能保證安全。要想保證效果，則需要充分做好施工各項準備，一般管道縱向是能夠連續(xù)導電的，只有足夠的電阻管道覆蓋層，才能降低腐蝕度，提高防腐能力。嚴格選擇使用陰極保護電源，正規(guī)渠道采購，設備要有出廠證明，確保產品合格。要充分做好現(xiàn)場考察，保證陰極保護電源設備安裝符合周邊的環(huán)境條件，避免出現(xiàn)損壞情況。要充分提供穩(wěn)定的電源電壓與設備額定電壓，保證二者數(shù)值的符合度，嚴格施工方案，以接線圖為標準，做好直流電壓審核。要科學安裝可控硅恒電位儀，根據(jù)出廠標準全面檢測交流輸入、負載、干擾、流經參比電極等各種性能是否符合常規(guī)電流。匯流點及輔助陽極安裝需要做好測試樁安裝，要全面清理管道局部防腐層，正確進行焊接，保證引線焊后防腐的能力，科學處理線路，最后再回填避免出現(xiàn)碰斷的現(xiàn)象。

3.2 陰極保護參數(shù)測試

管道保護做得好不好，需要進行測試，根據(jù)安裝方案，做好嚴格的檢測，通過測得管道電位進才科學的判定是最好的方法。最多見的測試方法包括管地電位法、地表參比法、近參比法、遠參比法、輔助電極法等，要根據(jù)地理位置與土質差別，選擇不同類別的檢測方法，這樣，才能提高測試質量，保證合格率。地表參比法主要是對管道自然電位、犧牲陽極開路電位進行測試。近參比法主要是對防腐層質量進行測試，特別是能夠提高管道保護電位和犧牲陽極閉路電位測試水平。遠比參法對強制電流陰極保護有良好的測試效果，能夠全面測得管道對遠方大地電位的情況，這樣，能夠得到偏移電位的參數(shù)。

4 長距離輸油管線陰極保護問題及解決

4.1 現(xiàn)場實測自然電位與設計電位不符

在實際應用過程中，往往會出現(xiàn)各種因素，導致整體效果不良好，現(xiàn)場實測自然電位往往會受溫度、濕度、導電率的影響，那么，測試時，就需要根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調整，以實測數(shù)據(jù)為準，設計電位主要是實驗室產物，不能代替實際情況，如果解決不好實則自然電位和設計電位的關系問題，那么，就無法起到保護作用。當前的儀器沒有溫度、濕度調整功能，進入現(xiàn)場后，需要進行科學的調整，保證數(shù)據(jù)精準。

4.2 正常陰極保護電位跳變不正常

電力系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，對陰極保護非常重要，如果電力系統(tǒng)不穩(wěn)定，電壓高、電流大，則會產生不利的影響，特別是當前使用的都是交流系統(tǒng)，陰極保護系統(tǒng)是低電壓且小電流直流電系統(tǒng)，要想全面保證穩(wěn)定，則壓根對進行調整，保證施工順利進行。為了達到良好的效果，施工時，要科學設計電力系統(tǒng)，埋地鋪設要有科學方案，輸油管道和腐蝕信號檢測探頭屬埋地式安裝。如果電力系統(tǒng)突然中斷，重新啟動后就會產生強大的負荷，這時電流就不平衡，通過接地系統(tǒng)的安裝就能夠使強大的電流穩(wěn)定。

4.3 不同地形產生的電阻率不同

長距離輸油管道測試點比較穩(wěn)定，但是在其他點位測試，則會出現(xiàn)問題，起不到陰極保護的目的，管道及犧牲陽極埋設深度2m到3m，而實際油田長距離輸油管道都高出50公里，這種長距離傳輸過程中，往往會出現(xiàn)電阻率不同，不同的地理性質會產生不同的現(xiàn)象，導致了管道兩頭落差大，形地貌環(huán)境的不同，直接反映的就是地下地層結構變化，管道經過的區(qū)域會出現(xiàn)土壤、砂巖、泥巖、第四系馬蘭黃土、離石黃土等，區(qū)域不同，則電阻就會不同。

5 結束語

陰極保護要嚴格選擇方法，全面解決好管道規(guī)模大、土壤電阻率高、被保護管道覆蓋層差的問題，適當使用外加電流進行管道保護，通過上述分析，得出結論如下：

一是完善腐蝕計算模型能力，材料質量標準，做好定量防腐。二是注意電流控制，科學選擇測試距離，避免出現(xiàn)誤差。三是用外加防腐絕緣層和陰極保護法聯(lián)合使用提高防護效果。四是科學設計分析原因，優(yōu)化方案降低損壞。

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