關于長輸管道的陰極保護及故障分析

宋倩羽

摘 要：在天然氣輸送過程當中，輸送管道不可避免的會發生老化、腐蝕等現象而導致管道泄漏，此時如果處理不當或者處理不及時就會對沿線的城鄉帶來不必要的傷害。除了天然氣的長輸管道還有石油長輸管道等其它長輸管道，為了盡可能避免其腐蝕，本篇文章對長輸管道的陰極保護法及其故障進行了簡要的分析，希望能夠為從事長輸管道保護的工作人員提供一定的參考。

關鍵詞：長輸管道；陰極保護；故障

1 引言

眾所周知，我國的天然氣資源主要分布在塔里木河柴達木等盆地，且這些盆地大多位于我國的西部省份。然而，我國的天然氣消費市場大都集中在經濟相對發達的東部地區，所以要想充分利用西部的天然氣，必須通過長輸管道運輸。而這些長輸管道在正常工作過程中可能因為化學腐蝕等其它原因發生損傷，而在管道損傷之后就在很大程度上影響了長輸管道沿線的安全，因為無論管道中輸送的是天然氣、石油或者是其它物質，其都存在著很大的安全隱患。為此，必須對長輸管道進行保護，本文論述的方法為陰極保護法，該方法的使用將在很大程度上防止長輸管道的腐蝕，以保證管道的正常運行。

2 陰極保護法簡介

2.1 犧牲陽極的陰極保護法

目前長輸管道的材質絕大多數為鋼管，而犧牲陽極的陰極保護法便是保護鋼管的一種有效方法。該方法可以在很大程度上防止金屬腐蝕，其原理是將還原性較強的金屬作為化學反應的一端，這樣就可以與被保護的金屬形成原電池；此時還原性較強的金屬作為原電池的負極而被腐蝕消耗，被保護的金屬則作為原電池的正極被保護起來。使用這種保護方式不需要外接電源，具備簡單輕便的作用，同時還可以達到保護長輸管道的作用。而在目前的城市管道鋪設工作中或者是在一些小型的儲油罐、儲氣罐以及長輸管道中，都可以使用這種方法來保護管道。在實際的應用過程中，這種方法在保護陰極金屬時會因為氧化還原反應的進行而使陽極表面形成一層不導電的硬殼，這就會在很大程度上影響陽極金屬的導電率，進而對保護陰極金屬產生不良影響。所以在實際工程的使用過程中陽極金屬的使用壽命一般為三年，并且盡可能在土壤電阻率較低的環境下使用。

2.2 外加電流的陰極保護法

為了使陰極保護法的效果更好，可以使用外加電流的陰極保護法，這種方法是在原來陰極保護的基礎上外加了直流電，這樣就可以保證電流在土壤中形成有效的陰極保護措施，這種方法在很大程度上提升了陰極保護的可靠性和效率。當加入外接直流電源后，保護金屬的結構電位便會低于周圍土壤的電阻，從而更好地保證了整個氧化還原反應的順利進行。這種外加電流的陰極保護法基本都是用于保護那些大型的或者是電阻率較高的金屬，而在長輸管道的金屬保護中使用這種方法就比較合適，更能發揮其功效。但是這種方法在使用時會增加投入成本，并且使操作和維護變得相對復雜一點。

3 長輸管道陰極保護法常見的故障

3.1 恒電位儀故障

在外加電流的陰極保護法中，恒電位儀是經常發生故障的部件，其主要發生的故障為內部電路及電子元件的損壞。總的來說，恒電位儀發生故障的次數還是比較多的，但是其處理過程相對還是比較簡單的，通常這種故障的處理是由相應的技術員根據所學專業知識及積累的操作經驗自行處理的；如果遇到的問題較為復雜，技術人員自身無法解決，此時就需要公司聯系恒電位儀的生產產家來進行處理。而實際情況是站場的技術人員專業知識不足，積累的經驗也有所欠缺，其并不能完全處理出現的故障，而同時又不和生產產家及時聯系，這就導致了恒電位儀故障處理的延后。

3.2 電纜、參比和陽極地床故障

（1）電纜故障。在外加電流的陰極保護法中，如果電纜在使用過程中出現斷路或者其他故障，都會在很大程度上影響整個系統的正常運行。同時，如果電纜出現故障，還可以加快長輸管道的被腐蝕的速度。（2）長效參比電極故障。在外加電流的陰極保護法中，恒電位儀起著非常關鍵的作用。而在恒電位儀中，長效參比電極又是一個非常重要的部件，如果此電極法發生故障，整個陰極保護系統就無法正常工作。該故障在解決過程中可以使用便攜式參比電極來進行故障排除，如果長效參比不能正常工作，此時就可以使用便攜式參比電極將其替換，當然這種替換只是臨時性的。（3）陽極地床故障。如果在陰極保護系統中保護電位不變的條件下，系統中的恒電位儀的電壓會逐步升高，此時陽極地床的測試電阻也會變大，這就表明陽極的地床存在一定的故障。而引起這種故障的原因大致為在建設陰極保護系統的過程中施工質量不過關，陽極金屬的材料選擇不合理使其表面產生很多腐蝕物導致其電阻變大，或者是地床的排氣孔因為某些原因被阻塞。

3.3 絕緣法蘭故障

在陰極保護系統中，絕緣法蘭發生故障的可能性最小，所以其對整個陰極保護系統的影響最小。當絕緣法蘭發生故障時，可以使用通斷電位法來對其進行測試，這種測試方法可以對絕緣法蘭的漏電率進行測試進而判斷絕緣法蘭的絕緣性能。

3.4 防腐覆蓋層故障

防腐覆蓋層也是陰極保護系統中不可缺少的一部分，它主要是指管道表面整體覆蓋的一層絕緣電阻。這層防腐覆蓋層在發生故障后，其管道末端的保護電位便會與正常的標準電位出現差別，這就會在一定程度上影響到整個系統的工作性能。實際情況中，這種故障經常出現在那些防腐蓋層呈現老化趨勢的管道上。

3.5 外部交、直流干擾

在長輸管道運行過程中，因為管道的長度很長、分布的支點也多、覆蓋的范圍較大，這就導致在管道的鋪設的沿線會與高壓輸電線路或者是電氣化鐵路相交匯。在這種情況下，我們就應該找出干擾源，并對保護系統進行一定程度的屏蔽保護。在實際情況中，常見的干擾源有高壓直流輸電線路和管道沿線的電氣化鐵路。

3.6 埋地管線與其它管道或金屬搭接

當被保護的管線與其它沒有被保護的管線或者金屬搭接時，此時陰極保護系統中的恒電位儀雖然可以正常工作并輸出較大的電壓，但其保護距離會大幅度下降。這種故障在實際工程出現的概率也非常低，但是如果發生了這種故障，其在處理過程中會非常復雜。

3.7 其它外部工程引起的故障

可能引起長輸管道陰極保護故障的外部工程通常是指保護系統本身與其它的施工或者改造工程。所以在其它工程的施工過程中，必須注意到長輸管道的陰極保護系統，避免其它工程對該系統的影響。

4 加強長輸管道陰極保護的措施

（1）提高監管力度。在長輸管道及陰極保護系統建設的過程中，監管部門一定要做好質量監督，保證工程的施工質量，這樣就可以在很大程度上提升陰極保護系統的工作效率和長輸管道的抗腐蝕性。

（2）提高維護人員的素質。對于陰極保護系統的維護人員，一方面需要對其專業技能進行培訓，使其提高自己的專業素養；另一方面還需要提高其責任感，使其在工作中能夠盡職盡責，全力維護長輸管道及陰極保護系統的正常運行。

5 結束語

在現階段，長輸管道可能因為各種原因而使其發生腐蝕，為此就需要采取一定的措施進行保護。本文使用了陰極保護法，這種方法的使用可以在很大程度上提升長輸管道的抗腐蝕能力，進而保證長輸管道的正常運行。

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