油氣管道陰極保護(hù)措施研究

孫佳楠

（遼河油田油氣集輸公司，遼寧盤錦124012）

油氣集輸管道在實際的運作中，會因為各種路況、環(huán)境以及天氣的差異，導(dǎo)致油氣集輸管道安全事故發(fā)生頻率較高。隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)方法對輸油管道的保護(hù)以及監(jiān)測工作既繁瑣又耗時長，使輸油管道易受到腐蝕，因此對于輸油管道陰極保護(hù)的建立十分必要，且能夠有效地幫助輸油管道進(jìn)行正常的維護(hù)工作[1]。

1 陰極保護(hù)原理

站在電化學(xué)原理的角度來看，電池的陰極不論什么狀況都不會被腐蝕掉，而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的只有陽極。所以，陰極設(shè)置為被保護(hù)金屬，這樣就能夠避免金屬受到腐蝕的損害。其運行原理為金屬補充足夠量的電子，被保護(hù)金屬全部處在一種電子過剩的狀態(tài)，那么金屬表面的每個點都會到達(dá)同一負(fù)電位，使得金屬原子很難失去電子變成離子形式再融進(jìn)溶液中，如圖1所示。

圖1 管道強制電流陰極保護(hù)

基于對上述陰極保護(hù)原理的分析可知，想要管道陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠有效的發(fā)揮其作用，一定要使電流通過某種方式到達(dá)管道表面，然后改變其狀態(tài)，保護(hù)管道不被外界所腐蝕[2]。

2 陰極保護(hù)系統(tǒng)失效的常見因素

根據(jù)陰極保護(hù)原理，只要保證陰極保護(hù)電流到達(dá)管道表面，管道一直處在電子過剩的狀態(tài)下，金屬管道表面的每個點都會到達(dá)同一負(fù)電位，就可以起到保護(hù)管道的目的[3]。在穿越管道的時候在外側(cè)套用鋼套管想要達(dá)到雙重保護(hù)的目的，但是鋼套管在陰保電流來到的時候起到了屏蔽的作用，使得銀保電流無法或者很少量的接觸到長輸管道。效果見圖2、圖3。

圖2 陰極保護(hù)電流順利到達(dá)未套管的管道表面

圖3 陰極保護(hù)電流流到鋼套管表面并導(dǎo)向兩端

通過圖2、圖3可知，鋼套管不但沒有起到保護(hù)的作用，反而干擾了陰極保護(hù)電流向套管內(nèi)管表面的流向。而且，使用鋼套管會發(fā)生安全隱患：如果長輸管道接觸到鋼套管發(fā)生短路現(xiàn)象，就會流失大量的陰極保護(hù)電流，對整個陰極保護(hù)系統(tǒng)會造成很大的傷害，嚴(yán)重影響到其有效性。

3 陰極保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 陰極保護(hù)準(zhǔn)則作為陰極保護(hù)的主要指標(biāo)，根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范陰極保護(hù)設(shè)計，進(jìn)而保證陰極保護(hù)技術(shù)得以順利運行。根據(jù)國家相關(guān)制度規(guī)定，明確指出評判陰極保護(hù)準(zhǔn)則的指標(biāo)是地界面極化電位和電位值管，管道陰極保護(hù)電位應(yīng)正于-1200mv，負(fù)于-850mv。

3.2 在建設(shè)管道陰極保護(hù)之初依然存在很多不足之處，陰極保護(hù)準(zhǔn)則要適用于溫度，國家規(guī)定了當(dāng)管道溫度超過40℃的時候，不進(jìn)行管道完全保護(hù)，因為陰極保護(hù)在高溫狀況下可能會發(fā)生功能喪失、無效的情況。所以，若管道溫度超過40℃就無法滿足陰極保護(hù)要求，在這種環(huán)境下不能進(jìn)行生產(chǎn)運行，因此要積極開展在高溫下的陰極保護(hù)準(zhǔn)則相關(guān)研究。

我國正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，很多方面都會造成對油氣管道的干擾，動態(tài)直流也會干擾對油氣管道的陰極保護(hù)，據(jù)統(tǒng)計有大量的油氣管道的電位也出現(xiàn)了不同程度的波動。根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定，若管道電位發(fā)生長時間的偏離，陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn)，既無法達(dá)到保護(hù)的目的，又會受到交流影響。在這種狀態(tài)下進(jìn)行的陰極保護(hù)，則會出現(xiàn)自然腐蝕、阻礙腐蝕、加速腐蝕的現(xiàn)象，大大降低了陰極保護(hù)的水準(zhǔn)，根本無法達(dá)到預(yù)期效果，金屬會發(fā)生很明顯的腐蝕現(xiàn)象[4]。

4 油氣管道陰極保護(hù)措施

4.1 提高管道本質(zhì)安全

實施外加套管的保護(hù)方案反倒影響了陰極保護(hù)，如果出現(xiàn)漏點，不但沒有提高管道的安全、可靠性，反而加速了腐蝕速度，并降低了管道的使用壽命。所以，提高管道本質(zhì)的安全，推薦使用穿越段管道進(jìn)行對管道壁厚度的增加，在經(jīng)過道路穿越的時候盡可能運用混凝土套管的方式達(dá)到保護(hù)的目的，并將油氣管道和套管之間放置絕緣性極好的絕緣支架，使其達(dá)到良好絕緣的目的，不會造成對油氣管道陰極保護(hù)的影響[5]。

4.2 接地排流方式

當(dāng)穿越電氣化鐵路道路時，無法保證管道與其保持安全間隔，這種狀況最可行的保護(hù)方案就是接地排流。不過運用接地排流的方式一定要確保管道陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠正常運行，確保其有效性，不能發(fā)生跟管道陰極保護(hù)之間的沖突，避免影響陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)范圍以及效果。

4.2.1 極性排流

還有一種方式就是運用雜散電流進(jìn)行管道的保護(hù)，優(yōu)點是操作簡單又經(jīng)濟(jì)，缺點則是會影響到其他的構(gòu)筑物，極易造成點位過負(fù)現(xiàn)象，這種方式不適合在交流干擾區(qū)使用。極性排流器主要構(gòu)造就是鎂陽極接地裝置和二極管，輸油管道中的正電位通過連接的二極管進(jìn)入大地，于是就保留了陰極保護(hù)的電位。通過實地考察某管道該方式的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，極性排流可以減少少量的正電位，可是卻無法解決管道電位過負(fù)的問題[6]。

4.2.2 固態(tài)去耦合器排流

固態(tài)去耦合器加接地體方式是國外普遍應(yīng)用的一種方式，其中的去耦合器運用的是非金屬殼體，是一種先進(jìn)的固態(tài)技術(shù)，可以有效控制雷電流或者交流故障電流對埋地管道造成的影響，另外，它還能防止雜散電流匯聚在管道上，造成管道的損害，所以在很大程度上延長了管道壽命。這種排流方式優(yōu)勢很多，具有適應(yīng)性強、便于維護(hù)、感應(yīng)電壓降低效果良好，對管道接地材料沒有任何要求，什么材料都可以滿足它的工作運行，在現(xiàn)場的實驗檢測過程中發(fā)現(xiàn)，選擇鋼管或者鎂合金陽極接地，它都可以實現(xiàn)排除交流干擾的功能，不能造成管道直流電位的任何影響。唯一的缺點就是相對其他方式來說成本較高，但是相比之下，該方式可以有效的實現(xiàn)低要求、高質(zhì)量的管道陰極保護(hù)目的[7]。

5 結(jié)束語

我國油氣管道事業(yè)不斷發(fā)展，隨之管道的保護(hù)技術(shù)也在不斷完善。陰極保護(hù)技術(shù)在當(dāng)下的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著非常重要的作用，經(jīng)過不斷實踐，陰極保護(hù)技術(shù)為了應(yīng)對建設(shè)和運行時的種種難題又新增了多種功能，所以，油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)還在不斷完善和提高。為了我國油氣事業(yè)更好的發(fā)展，還需不斷努力提升油氣管道陰極保護(hù)水平，來滿足不斷變化的需求。