油氣長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)及提升

何俊亮

摘 要：近年來，管道事故在中國頻繁發(fā)生，主要原因之一則是管道陰極保護(hù)系統(tǒng)腐蝕。當(dāng)前，人們對陰極保護(hù)的原理是以鋼套管保護(hù)和電氣化的保護(hù)為主，根據(jù)這兩種有效的方法，強(qiáng)調(diào)電氣化和雜散電流排流的其他方面，需要采取的必要措施。由于許多油氣管道采用金屬管道，陰極保護(hù)是保護(hù)管道不受腐蝕的理想方式，但是陰極保護(hù)的技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，在每一種情況下，都必須充分考慮實(shí)際需要，選擇合適的分流方式，提高故障診斷和及時(shí)補(bǔ)救的能力。

關(guān)鍵詞：油氣長輸管道;陰極;保護(hù)系統(tǒng);維護(hù);提升

引言：

隨著更多石油項(xiàng)目的建設(shè)，長輸管道的使用也在增加。在這種管道的實(shí)際使用中，腐蝕是經(jīng)常導(dǎo)致事故的一個(gè)主要因素。腐蝕問題可直接導(dǎo)致管道泄漏，從而引起火災(zāi)、爆炸和環(huán)境破壞。目前有許多保護(hù)管道不受腐蝕的措施，但大多數(shù)是昂貴和復(fù)雜的。由于大多數(shù)石油管道是金屬的，可以使用陰極保護(hù)，這是目前最有效的，也是相對便宜的方法。在這篇文章中，將討論長輸石油管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)計(jì)，希望可以改善管道的腐蝕，延長其使用壽命。

一、陰極保護(hù)的原理

在當(dāng)前階段，使用陰極保護(hù)的企業(yè)應(yīng)該在陰極保護(hù)的基礎(chǔ)上使用犧牲陽極， 保護(hù)陰極的原理是。因?yàn)殡娀瘜W(xué)方面的腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在腐蝕電池的陽極，而不是陰極。因此，金屬保護(hù)必須是陰極性的，以防止金屬的腐蝕。其原理是，金屬必須有足夠的電子，使每個(gè)被保護(hù)的金屬都具有電子過剩的特性，使金屬表面的所有點(diǎn)都達(dá)到相同的負(fù)電位，這樣，金屬原子就很難失去電子，在溶液中不容易轉(zhuǎn)化為離子[1]。

二、陰極保護(hù)失去作用的情況分析

（一）保護(hù)性套管因素的影響

根據(jù)陰極保護(hù)的原理，陰極保護(hù)電流只有在管子表面表現(xiàn)出電子過剩時(shí)才會使各點(diǎn)到達(dá)相同點(diǎn)位，管子就會得到保護(hù)。如果在過渡點(diǎn)的管子上放置一個(gè)水泥保護(hù)套，就會產(chǎn)生一個(gè)屏蔽效應(yīng)，陰保電流就會被允許通過套管，管子本身不能吸收陰極電流，或者吸收的陰極電流非常少，那么水泥套管可以屏蔽陰極電流流入管內(nèi)。此外，使用套管可能會帶來額外的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果套筒與管子的連接松動(dòng)，可能會發(fā)生電流短路，導(dǎo)致電流大幅下降，陰極保護(hù)系統(tǒng)退化，主干線的侵蝕和石油溢出，那么使用套管不能保證管道的安全，也會縮短管道的使用壽命。

（二）電氣化鐵路的影響

一般情況下，電氣化鐵路通常使用逆向帶回流線電流。特別是，接觸線由支撐線和接觸線組成，接觸線由接觸導(dǎo)體和回流線組成，牽引電流通過鐵軌、大地和開關(guān)導(dǎo)體返回到車站。軌道、接觸線和低頻回流線共同構(gòu)成了牽引系統(tǒng)。此時(shí)，牽引線和回流線成為相互感應(yīng)的關(guān)系，回流線中的電流從軌道轉(zhuǎn)移到牽引站，軌道在地面產(chǎn)生的電流減少。在交流線路上，第二根導(dǎo)體是接地體，導(dǎo)體與地面沒有完全隔離，所以導(dǎo)體中會產(chǎn)生漏電電流并最終到達(dá)地面。由于過高電壓電流產(chǎn)生在地面上，變電站周圍地區(qū)會出現(xiàn)高電位，這可能對附近的石油和天然氣管道以及儲油罐產(chǎn)生重大影響。電氣化鐵路的牽引電流系統(tǒng)屬于非常特殊的一類高壓線，其特點(diǎn)是不對稱。在鐵路附近的石油和天然氣管道中的電磁感應(yīng)會形成部分電壓或電流，管道周圍的地下金屬管道也會受到影響[2]。

三、長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)及提升

（一）保證管道安全

在管道應(yīng)用水泥套管之后，會對管道的陰極保護(hù)造成影響。但提前涂上防腐層之后，不僅泄露的情況會被規(guī)避，腐蝕的速度也會減慢，這樣能夠增強(qiáng)管道的安全性，延長其使用時(shí)間。因此，在穿越段管道位置，加厚管道壁，涂抹防護(hù)層，對管道的安全性有良好的保障。同時(shí)，管道在穿越道路時(shí)，工人應(yīng)盡量用混凝土板來支撐管道，同時(shí)在板的中間，特別是在管道上使用具有高絕緣功能的絕緣支架，使板和管道具有一定的絕緣效果，避免破壞油氣管道的保護(hù)功能。如有必要，保護(hù)性陽極應(yīng)安裝在管道的兩側(cè)，以確保保護(hù)油氣管道的陰極保護(hù)功能。

（二）運(yùn)用雜散電流進(jìn)行排流

在對管道進(jìn)行極性分排的時(shí)候，可以選擇使用雜散電流來進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。這種效果良好、花費(fèi)較低、使用過程較為簡單的方法，會起到意想不到的效果。但需要注意的是，這種方式也會因?yàn)槠潆y以避免的缺點(diǎn)對其他電流造成干擾。因此，需要在交流干擾較弱的情況下才選擇使用。同時(shí)，電極充電箱應(yīng)包含一個(gè)帶鎂陽極的二極管用于接地。二極管導(dǎo)體的正電位可以接地，這樣才能起到使陰極保護(hù)電位持續(xù)存在的現(xiàn)象[3]。

（三）排流裝置的安裝與檢測

在固態(tài)去耦合器排流的情況下，去耦合器的先進(jìn)的固態(tài)技術(shù)和非金屬殼體，可以保護(hù)管道不受交變故障電流、雷電等電流的影響，損壞埋在地下的管道，減少其壽命。同時(shí)，固態(tài)去耦合器和接地的方法是國外最常用的方法之一，因?yàn)樗拈撝惦妷汉屠纂婋娏鞔?，能有效降低感?yīng)電壓，而且操作簡單，應(yīng)用性能好。但是，無論是什么材料，其連接方式都需要具備較高的技術(shù)，來保證材料之間的連接起到保護(hù)管道的作用。這樣一來，需要花費(fèi)的時(shí)間以及投入的財(cái)力將是巨大的，不利于該項(xiàng)目的成本管理。因此，在進(jìn)行測試的過程中，不僅需要使用特殊的材料，如使用鎂陽極或鋼管，還應(yīng)發(fā)揮其優(yōu)勢，規(guī)避其缺陷，消除交流的干擾，保證排流過程能夠順利進(jìn)行，對管道的存在環(huán)境進(jìn)行有效的改善[4]。此外，在安裝完排流設(shè)備后，應(yīng)及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行檢查和測試，以確保管道的陰極電位不出現(xiàn)超額?；诖耍瑢﹃帢O保護(hù)系統(tǒng)的使用，并根基實(shí)際的情況進(jìn)行定期的維護(hù)，是防治腐銹出現(xiàn)的關(guān)鍵，也是保證管道正常投入使用的關(guān)鍵。

四、結(jié)束語

綜上所述，近年來，中國的地下油氣管道項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大，這些管道的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到中國的能源安全。因此，對這些管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆栏Ｗo(hù)，并掌握陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)和提升的技術(shù)，這對石油項(xiàng)目的安全和穩(wěn)定是非常重要的，這樣才能使這些系統(tǒng)完全發(fā)揮其功能。因此，企業(yè)需要選擇合適的陰極保護(hù)技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況采取合理的糾正措施，確保外部因素不干擾正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王楊.油氣長輸管道腐蝕成因及陰極保護(hù)防腐技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2021（13）：3.

[2]王剛.油氣長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的影響因素與措施研究[J].全面腐蝕控制，2021，35（1）：3.

[3]張超，秦曉東，李萌，等.長輸管道陰極保護(hù)技術(shù)難點(diǎn)及應(yīng)對方法[J].石油化工自動(dòng)化，2021.

[4]蘇杰臣.油氣長輸管道中陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].全面腐蝕控制，2020，34（6）：2.