天然氣長輸管道陰極保護管理

竇 坤

(陜西省天然氣股份有限公司，陜西 西安 710000)

引 言

作為清潔能源，天然氣在社會生活中具有廣泛的應用范圍，為了避免天然氣管道的腐蝕問題，延長其使用壽命，應有效采用陰極保護技術。但當前我國很多區域并未在天然氣管道中使用陰極保護技術，以致頻繁發生安全事故問題。為了有效滿足社會對天然氣的實際需求，應重點做好天然氣管道的陰極保護工作。

1 天然氣長輸管道使用陰極保護技術的意義

首先可以延長天然氣管道的使用年限，作為人們日常生活中不可缺少的能源，其運輸工作直接受長輸管道的影響。管道長期埋于地下，緊密接觸土壤，極易發生腐蝕問題。通過采用陰極保護技術可以降低腐蝕機率，減少維修成本，增加管道的使用年限。同時，陰極保護技術的使用還可以促進天然氣管道建設的規模化，延長了使用壽命，推動了工程的建設進程。其次，可以避免產生較大的經濟損失，當前我國天然氣長輸管道存在嚴重的腐蝕問題，若無法有效保護埋地管道，則會嚴重增加維修成本，影響了天然氣工程的順利進行。而使用陰極保護技術可以有效預防天然氣長輸管道的腐蝕問題，在降低維修成本的基礎上減少了維修頻率，杜絕出現嚴重的經濟損失問題，從而更好的促進社會進步。最后可以防止出現安全隱患問題。天然氣屬于易燃易爆氣體，長期埋入地下的長輸管道一旦出現腐蝕問題，則會導致天然氣的泄露，嚴重影響區域人們的日常生活，甚至還會引發爆炸事故，給城市帶來巨大的安全威脅。而通過采用陰極保護技術可以有效避免天然氣的泄露問題，確保運輸的安全性[1]。

2 天然氣長輸管道陰極保護存在的問題

2.1 長輸管道陰極保護站

首先是陰極保護輸出受到影響，電纜損壞或接頭損壞等均可以導致陽極失效，從而影響陰極保護效果。其次是在雜散電流的影響下會產生恒定電流，以致陰極保護管道受到影響，無法正常輸出，使得線路失去了全面保護。再次是未按規范要求安裝跨接電纜，比如陰極上下游管道的電位差較大，上游通電電位達到-1.5 V時，下游通電電位僅為-1.2 V。且并未按照規定跨接站內外絕緣連接測試樁，僅通過通電節點實現，影響了陰極保護效果。最后是長效參比電極失效，某段管道出站端長效參比電極與正常參比電極之間存在較大的電位差異，測試對比發現長效參比電極失效，應及時更換。

2.2 防腐層受到嚴重破壞

分析測試天然氣長輸管道線路可知，電位在3.9 m之后的管道中得到較大提升，超過4 m后又開始下降，這主要是因為此處的防腐層遭到了破壞，以致管道缺乏陰極保護，導致電位不穩問題。

2.3 部分管段回路電阻變化

天然氣管道正常運行的關鍵因素在于電流的正常通行，這也是實現陰極保護的有效前提。電流異常會導致天然氣長輸管道陰極保護失靈，并且除了雜散電流源因素，依然存在其他因素影響天然氣長輸管道及電位。比如某些山區天然氣長輸管道多數并未達到防護電位要求，甚至部分管體存在嚴重的腐蝕問題，在當前陰極保護參數下，管段回路電阻發生較大變化，無法達到標準電位。

2.4 閥室陰極保護電流漏失

為了確保天然氣長輸管道運行的有效性，應確保閥室陰極保護電流的正常運行。但實際生活中，操作不當會導致閥室陰極保護電流的泄露，影響工作電流的穩定性，導致管道保護端與非保護端出現短路異常問題，以致陰極電流發生變化，電位異常，影響陰極保護的有效性。此時應斷開接地連接，在漏電現象消失后檢查具體的閥室，找出陰極保護電流外漏的原因，并及時采取解決措施。除此之外，閥室管道防腐層損壞也會導致閥室陰極保護電流的外漏，此時應采用使用較強性能防腐材料與強化工程施工力度的方法強化監督，減緩防腐層被腐蝕速度，強化陰極保護的有效性。

3 陰極保護的主要方法

陰極保護具備多種方法，一方面是在金屬表面覆蓋保護層，以改善金屬內部組成結構，提升材料的抗腐蝕性，比如采用不銹鋼材料等。另一方面可以采用電化學保護方法，犧牲陽極保護陰極，或則采用外增加電流的陰極保護方法。腐蝕電位與自然電位會影響天然氣管道的腐蝕效果，且不同金屬間具備各自的電位與介質。腐蝕電位越負，則電子流失速度越快，且陽極更易失去電位，陰極較易喪失電子。在陽極區域電子喪失情況下，陰極區域電子可以得到良好的保護，使得負電流可以增加至被保護金屬位置，避免金屬被腐蝕。金屬電化學腐蝕控制屬于常見的陰極保護方法，陽極較易通過氧化反應控制金屬陰極，從而有效避免腐蝕問題的發生[2]。

4 天然氣管道陰極保護技術

4.1 有效使用陰極保護電源設備

在天然氣管道陰極保護技術方面，應充分重視陰極保護電源，尤其是恒電位儀設備。隨著我國社會經濟的快速發展，電源設備的外形與內部結構也發生了較大的改變，當前的電源設備不但可以進行自動調節，且還可以有效保護電位，提升了抗交流干擾能力，實現了電位的遠程檢測工作。工作人員應根據保護設備所在區域電力情況以及系統保護方法確定電源的具體類型，交流電屬于陰極保護的常用電源，運行期間當交流電力不穩定時，應及時選擇其他電源設備，比如可以選擇風力發電機、熱力發生器以及太陽能電池等。當電力條件良好時，還可以聯合使用2個或2個以上的供電方案。除此之外，陰極保護技術中使用的直流電源應具備以下要求，電源及電壓應具備持續特征，且可以在一定范圍內進行調節，事故停電時間應小于24 h，并使用可靠性能較強的防雷裝置。當前，我國對陰極保護站進行了專門設置，專業工作人員定期檢查恒電位儀的運行情況，準確記錄相關的運行參數信息。整流器屬于陰極保護中主要使用的電源設備，一般安裝于室外，相較于恒電位儀，整流器操作更為便捷，且時間更短，所帶來的效益水平更高。

4.2 使用陰極保護測試樁與參比電極

陰極保護測試樁與參比電極等絕緣設備均屬于天然氣陰極保護的重要組成部分，在陰極保護方面具備十分重要的作用。當前我國市場中存在種類較多的陰極保護測試樁與參比電極設備，測試樁主要包括鋼管材質、混凝土以及非金屬材料等類型。除此之外，絕緣接頭的安裝流程較為簡單，沒有過多復雜的要求，具備較高的使用頻率。

4.3 應用跨域地方特殊保護

天然氣管道的建設需要經過較多的區域，甚至需要穿越公路與地鐵。為了有效保證長輸管道的承重能力，應將保護套管使用至管線外，以達到良好的保護效果。同時，還應將較為柔軟的絕緣材料應用至主管道與套管中間，并確保兩者之間使用絕緣支架，在提升絕緣性的基礎上提高保護效果。但在實際應用過程中，此項技術的使用具備較大困難，很多陰極保護電流會穿透套管壁，并進入主管道中，以致發生腐蝕問題，降低了保護效果。為了有效改善此問題，提升保護效果，應在套管中安裝鎂帶的陽極保護設備。除此之外，還應采用機械打磨措施外露管道的鋼芯，在明確管道的最佳焊點后，利用鋁熱焊方法進行焊接。除此之外，還應做好各個焊點間的捆扎工作，確保鎂帶的有效性，并做好焊點的防腐處理工作，以切實增強長輸管道的防腐性能。

4.4 應用絕緣設備

為了將電流控制在特定范圍內，避免電流的相互干擾問題，應有效利用絕緣裝置。在杜絕電流流失的基礎上進一步提升陰極保護的作用。由此，在實際工作中，相關人員應在天然氣管道的每個站點均使用絕緣接頭。但在發生雷擊問題時，絕緣接頭會發生靜脈火花，為了杜絕此類問題的發生，應在安裝絕緣接頭時，做好各處接地性電池的安裝工作，以免其遭受雷擊，提升陰極保護的效果[3]。

5 結語

隨著社會經濟的快速發展，天然氣能源在各行各業得到了廣泛使用，人們對天然氣的需求量也在不斷增加。為了進一步推動設備的進步，應確保天然氣長輸管道的安全穩定運行。應將陰極技術充分使用至天然氣管道施工過程中，避免腐蝕問題，有效延長天然氣管道的使用壽命。