影響油氣長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的因素及對策

杜貴富

摘 要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了人們?nèi)粘Ｉ钏降奶嵘鳛樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ恍┠茉葱枨笠苍诓粩嘣黾樱渲杏蜌饽茉吹男枨笞顬橹匾榱藵M足對油氣能源的運(yùn)輸，建設(shè)的輸送管道的長度也在不斷延長。可是因?yàn)槲覈赜蛎娣e廣闊，輸送管道所遇到的自然環(huán)境十分復(fù)雜，因此經(jīng)常發(fā)生一些管道安全事故。而造成管道發(fā)生安全事故的原因中腐蝕問題最為重要，而目前常見的防腐措施有很多種，但是仍然存在管道腐蝕的現(xiàn)象。下面本文就對管道的陰極保護(hù)措施進(jìn)行分析，研究造成陰極保護(hù)失效的問題所在，從而針對性的提出一些保護(hù)措施，增加我國油氣長輸管道的安全性。

關(guān)鍵詞：油氣輸送；管道；陰極保護(hù)；影響因素；解決對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.078

隨著對油氣運(yùn)輸管道維護(hù)工作的不斷深入，在對長輸管道的日常運(yùn)行維護(hù)中，管道腐蝕現(xiàn)象是最常見的故障之一，并且其嚴(yán)重的影響著油氣輸送的安全性和穩(wěn)定性，因此我們必須要對油氣長輸管道的防腐技術(shù)進(jìn)行深入研究。目前，在油氣管道的腐蝕保護(hù)方面采用的主要是陰極保護(hù)技術(shù)，這是一種以犧牲陽極為輔、采取強(qiáng)制電流為主的保護(hù)方式。其陰極保護(hù)的主要原理為，根據(jù)電化學(xué)原理只有腐蝕電池的陽極發(fā)生腐蝕，而腐蝕電池的陰極不發(fā)生腐蝕。因此，研究人員利用這種原理，為了防止油氣長輸管道被腐蝕，通常采取給所保護(hù)金屬補(bǔ)充足夠的電子，這樣能夠讓其表面處于一種過剩電子的狀態(tài)，從而使各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，使管道中的金屬原子不易變成離子而溶入溶液。下面我們通過分析陰極保護(hù)原理，對主要影響陰極保護(hù)系統(tǒng)的因素進(jìn)行研究，從而針對性的提出相應(yīng)的解決辦法。

1 陰極保護(hù)原理

陰極保護(hù)作為目前最為常見的一種管道防腐措施，主要采用通過增加額外的陽極材料，從而使金屬管道中形成一種原電池，真正的達(dá)到了犧牲陽極保護(hù)陰極的目的。而目前在實(shí)際的應(yīng)用過程中，最為常見的保護(hù)措施主要是通過增加電流來達(dá)到保護(hù)陰極的目的。原則上將這樣作與犧牲陽極保護(hù)陰極的原理相同，主要是因?yàn)樵陔娀瘜W(xué)的內(nèi)部，陽極一般腐蝕較為劇烈，而陰極卻不會(huì)被腐蝕，所以我們通過將長輸管道變?yōu)樵姵氐年帢O就能夠達(dá)到防腐要求。通過給長輸管道中的金屬增加電子含量，使其內(nèi)部的電子永遠(yuǎn)處于一種過剩狀態(tài)，管道表面呈現(xiàn)出負(fù)電位從而不易失去電子，這樣可以保證金屬元素的穩(wěn)定。否則當(dāng)管道內(nèi)失去電子后的金屬元素將會(huì)變?yōu)橐环N離子，而非常容易被溶于其它溶液中，從而造成管道的腐蝕。因此，我們從陰極保護(hù)的基本原理分析中可以看出，為了想要達(dá)到管道陰極保護(hù)的目的，就必須使增設(shè)的電流進(jìn)入到管道內(nèi)部，從而使管道內(nèi)變?yōu)殛帢O而避免受到腐蝕。

2 影響管道陰極保護(hù)失效的主要因素分析

2.1 油氣管道保護(hù)性套管會(huì)影響到管道陰保效果

要想使油氣長輸管道成功的進(jìn)行陰極保護(hù)，就必須要使陰極保護(hù)電流到達(dá)管道表面，并且使管道表面過剩的電子狀態(tài)下各點(diǎn)達(dá)到同一電位，這樣才能起到有效的保護(hù)作用。但是在實(shí)際的施工中，因?yàn)楣艿涝诖┰竭^程中采取鋼套管進(jìn)行保護(hù)，這么一來原管道的陰極保護(hù)電流就不能夠到達(dá)管道的每一個(gè)點(diǎn)的表面，而是將會(huì)到達(dá)保護(hù)管道的鋼套管上，從而導(dǎo)致陰極保護(hù)的作用降低或者失效。另外，長輸管道還會(huì)由于采取鋼套管保護(hù)，使得部分長輸管道與鋼套管接觸后發(fā)生短路現(xiàn)象，這樣一來給長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)帶來了新的隱患，陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性也會(huì)受到影響。

2.2 長輸油氣管道周圍的電氣化鐵路對陰極保護(hù)系統(tǒng)的影響

因?yàn)殚L輸油氣管道會(huì)經(jīng)過非常復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，因此對其產(chǎn)生影響的各種因素也較多。其中對長輸管道影響最為明顯就是周圍途徑的一些電氣化鐵路。因?yàn)槟壳暗碾姎饣F路都會(huì)涉及到接觸系統(tǒng)和牽引供電網(wǎng)，從而導(dǎo)致一部分的泄漏電流沿著軌道沿線進(jìn)入大地，而如果這時(shí)周圍存在油氣長輸管道，則將會(huì)對其原有的陰極保護(hù)系統(tǒng)中的電子進(jìn)行破壞，從而使其超出陰極保護(hù)系統(tǒng)的范圍，最終造成保護(hù)失效。一般情況下，當(dāng)長輸管道帶負(fù)電位置中有較多的雜散電流流入時(shí)，會(huì)形成一個(gè)陰極區(qū)，而這時(shí)管道不會(huì)產(chǎn)生腐蝕，但是當(dāng)金屬管道表面在電位值過負(fù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生析氫反應(yīng)，從而造成長輸油氣管道防腐層脫落。此外，當(dāng)長輸管道帶正電的位置有雜散電流流入時(shí)，會(huì)形成陽極區(qū)，陽極區(qū)在雜散電流的作用下，產(chǎn)生劇烈的電化學(xué)反應(yīng)，從而對管道形成電化學(xué)的腐蝕現(xiàn)象。

3 油氣輸送管道陰極保護(hù)失效解決對策

3.1 提高管道本質(zhì)安全

上述問題中已經(jīng)說明鋼套管的存在，會(huì)對長輸管道的陰極保護(hù)產(chǎn)生一定的影響，使得管道的腐蝕現(xiàn)象加劇。因此，我們在進(jìn)行長輸管道的建設(shè)時(shí)，當(dāng)需要穿跨越某些障礙物，可以拋棄增加鋼套管的措施，通過采用增加管道自身壁厚的方法來保障長輸管道的安全性。而當(dāng)管道需要穿跨越鐵路或公路時(shí)，應(yīng)采用混凝土套管，并在混凝土與管道之間增加一層絕緣層，這樣能夠有效的防止對陰極保護(hù)產(chǎn)生的不利影響。同時(shí)，還可以在套管的兩端增加陽極材料的數(shù)量，從而增加管道金屬接受的電子數(shù)，以便能夠全方位的保障陰極保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.2 采取接地排流的方式確保陰極保護(hù)系統(tǒng)正常

由于電氣化設(shè)備引起的雜散電流沒有較好的避免措施，只能通過排流的方式來有效的保障陰極保護(hù)的進(jìn)行，接地排流方式主要有以下兩種。首先，極性排流。這種排流方式是在充分利用雜散電流的前提下，使一些電流分流入陰極，而另一部分流入大地中，從而達(dá)到排流的目的。其次，去耦合劑排流。這種方法是目前國際上最為先進(jìn)的技術(shù)，由于去耦合劑具有較為成熟的固體技術(shù)，因此其外部有一層非金屬材料，從而幫助排除雜散電流或雷電對管道內(nèi)金屬的影響，有效的延長管道壽命的同時(shí)，又能夠防止雜散電流的聚集，因此對長輸管道的保護(hù)非常有效。

4 結(jié)論

綜上所述，作為長輸管道防腐技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的一種，陰極保護(hù)系統(tǒng)因?yàn)闀?huì)在運(yùn)行中受到多種因素的影響，導(dǎo)致一些雜散電流對管道金屬產(chǎn)生影響，為了能夠?yàn)榱朔乐褂蜌廨斔凸艿狸帢O保護(hù)系統(tǒng)的失效，必須要提高管道自身的性能，以及接地排流的方式，從而保證長輸管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮自身的作用。

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