臨時陰極保護在長輸天然氣管道中的應用

姜泉濤

（中國石化天然氣分公司山東實華天然氣有限公司，山東 青島 266071）

0 引言

近十幾年輸油、輸氣管道建設蓬勃發(fā)展，替代了原先公路、鐵路等運輸方式，極大地節(jié)省了運輸成本。埋地長輸管道一般采用外防腐層結(jié)合陰極保護的方法進行保護，外防腐層的施工一般在管道下溝前完成。陰極保護的方式一般分為外加電流陰極保護和犧牲陽極陰極保護兩種。當管道設計采用外加電流保護時，陰極保護站建設可能會由于種種原因滯后于管道整體建設進度，時間跨度有可能是幾個月甚至是幾年，在這種情況下采用犧牲陽極臨時陰極保護具有重要現(xiàn)實意義。

1 某長輸管道基本情況介紹

輸氣長輸管道起點為位于壽光巨能特鋼西圍墻外，終點為位于濱海開發(fā)區(qū)南環(huán)路與大九路交口的東北側(cè)。輸氣管線規(guī)格：螺旋埋弧焊接鋼管/直縫埋弧焊焊接鋼管L360，Φ323.9mm×5.6mm；管道設計壓力4.0MPa；天然氣運行壓力2.5MPa；設計年輸氣量為3.0×108Nm3；設計溫度為常溫；管道主線總長37209.3m。

長輸管道埋設地屬于濱海鹽堿地，含鹽量高，并且鹽分中腐蝕性強的Cl-含量也高。此外土壤中含有大量水分，因此土壤電阻率普遍很低，大部分在20 Ω·m以下，屬于強腐蝕性土壤環(huán)境[1]。若管道存在防腐層缺陷點，能在短時間內(nèi)發(fā)生腐蝕穿孔。

2 臨時保護的設計思路

根據(jù)相關(guān)標準、規(guī)范規(guī)定：陰極保護工程應與主體工程同時勘查、設計、施工、投運，當陰極保護系統(tǒng)在管道埋地六個月內(nèi)不能投入運行時，應采取臨時保護措施；在強腐蝕性土壤環(huán)境中，管道在埋入地下時就應施加臨時陰極保護措施，直至正常陰極保護投產(chǎn)[2]。

長輸管道設計采用外加電流陰極保護方式對管道進行保護，陰極保護站設置在濱海分輸站內(nèi)。主體管道于2012年施工基本完成，由于濱海開發(fā)區(qū)征地、設計變更原因分輸站遲遲未動工，不能確定具體開工時間。建設方和設計方綜合考慮之后，決定給長輸管道增加臨時陰極保護。

3 設計方案

管道采用L360鋼，管徑Φ323.9mm，管道長37209.3m，沿線土壤平均電阻率18Ω·m，土壤中保護電流密度取0.03mA/m2[3]。經(jīng)計算可得管道保護面積為37.6m2，需要保護電流為1.128A，設計壽命10年。

管道臨時保護原則上設計需要8kg的鎂合金犧牲陽極26只，每2只成組敷設。由于管道主體工程埋設已完成，全線安裝測試樁38處，后期補加犧牲陽極臨時保護，補加完之后需確保管道陰極保護電位都符合相關(guān)標準。為了便于后期測試以及犧牲陽極的更換，犧牲陽極安裝通過測試樁與管道實現(xiàn)電連接，具體安裝方法如下：從第1個測試樁開始敷設第1組陽極，安裝結(jié)束后沿線測試樁陰保數(shù)據(jù)，并做好記錄。如果第2、3個測試樁數(shù)據(jù)合格，第4個測試樁不合格，則可在第4個測試樁處安裝陽極，以此類推。經(jīng)現(xiàn)場實際測試，最終分別在第1、4、7、10、13、16、19、22、25、28、31、34、37測試樁安裝犧牲陽極。

4 安裝調(diào)試

犧牲陽極按設計要求安裝完之后，測得管道沿線陰極保護電位如表1所示。從表1測試數(shù)據(jù)可以看出，管道陰極保護電位均符合管道陰極保護電位低于-850mV的國家相關(guān)標準要求。

表1 管道沿線陰極保電位測試記錄表

續(xù)（表1）

自管道主體建成4年后，濱海分輸站于2016年建設完成，投付使用。應建設方要求，陰極保護站于2017年初在濱海分輸站建設完成。為確保管道的陰極保護狀態(tài)，在陰極保護站投付使用之前，運營單位每年測量管道沿線陰極保護電位，測量數(shù)據(jù)顯示陰極保護電位與鋼埋設犧牲陽極陰極保護電位相差不大，管道處于保護狀態(tài)。管道在建設完全，投運前對管道防腐層進行檢測，存在破損點。經(jīng)開挖驗證，管道破損處為施工劃傷，管道未發(fā)生腐蝕，說明管道陰極保護狀態(tài)良好。

5 結(jié)論

（1）當陰極保護系統(tǒng)在管道埋地六個月內(nèi)不能投入運行時，應采取臨時保護措施，尤其在強腐蝕性土壤環(huán)境中，必須施加臨時陰極保護措施，直至正常陰極保護投產(chǎn)，可采用鎂合金犧牲陽極或鋅合金犧牲陽極進行保護；

（2）管道采用臨時陰極保護，在陰極保護站投用之前，維持了管道良好的運營狀態(tài)，具有重要的現(xiàn)實意義；

（3）犧牲陽極安裝可以通過測試樁與管道實現(xiàn)電連接，方便后期測試。