埋地天然氣管道陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)及其應(yīng)用探討

摘?要：埋地天然氣管道陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)的應(yīng)用符合現(xiàn)代化的時(shí)代特征。本文通過對埋地天然氣管道陰極保護(hù)的主要作用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用陰極保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)天然氣管道的長期應(yīng)用。針對應(yīng)急保護(hù)工作中的原理和雜散電流的檢測進(jìn)行了解，對天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及埋地天然氣管道陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)進(jìn)行研究，結(jié)合遙測系統(tǒng)的應(yīng)用，做好遙測終端裝置的安裝和檢測方案的設(shè)置，有效地對埋地天然氣管道的陰極防腐效果進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)天然氣有效的運(yùn)輸。

關(guān)鍵詞：埋地天然氣管道;陰極保護(hù)電位;遙測系統(tǒng);應(yīng)用

城市化發(fā)展速度不斷加快，各種便利化的設(shè)施和城市發(fā)展緊密聯(lián)系，天然氣取代傳統(tǒng)的煤氣，走入千家萬戶。天然氣管道建設(shè)過程中，管道的防腐是非常重要的，因?yàn)樗陌踩苯雨P(guān)系到能源的運(yùn)輸。作為傳輸能源的管道，它需要長時(shí)間地埋在地下，受到土壤水環(huán)境和接觸物質(zhì)的影響都會出現(xiàn)陽極腐蝕的現(xiàn)象。對于天然氣管道陰極保護(hù)技術(shù)的研究，能夠保護(hù)金屬管道表面陰極的極化，防止管道出現(xiàn)電子遷移情況，從而減少腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高管道的運(yùn)行壽命，實(shí)現(xiàn)天然氣的安全運(yùn)輸。

一、埋地天然氣管道陰極保護(hù)的主要作用

埋在地下的天然氣管道大部分采取外部防腐層融合外加陰極的方式，這樣可以有效地防止腐蝕，這些措施都是為應(yīng)對管道埋設(shè)中外部的復(fù)雜環(huán)境，因?yàn)楣艿涝诼裨O(shè)地下時(shí)除了受到土壤和雨水的侵蝕，除了這些外界環(huán)境的影響之外，在周圍土壤中還存在雜散電流，這些電流會對管道造成腐蝕。雜散電流是因?yàn)橹绷麟娏魍ㄟ^地面鋪設(shè)的軌道，有一部分進(jìn)入了大地內(nèi)部，在大地管道上流動，然后回到電源[1]。這部分雜散電流的腐蝕性非常強(qiáng)大，嚴(yán)重威脅著管道的運(yùn)送安全。所以在做好埋地天然氣管道防腐中，針對雜散電流的防腐工作也是非常必要的。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，例如在2018年貴州晴隆中石油天然氣管道發(fā)生泄漏爆炸，造成多名人員受傷在2017年貴州同一段天然氣輸氣管道發(fā)生爆炸，造成多名人員傷亡，發(fā)生爆炸事故的管道是我國西南方向一條重要的能源動脈，因此無論是造成的人員傷亡還是經(jīng)濟(jì)損失都是非常嚴(yán)重的，還有在上海發(fā)達(dá)的浦東地區(qū)埋設(shè)了很多天然氣管道，而這些地區(qū)天然氣管道腐蝕非常嚴(yán)重，這主要就是因?yàn)樵摰貐^(qū)有大量的軌道交通，這些軌道交通沿線附近的鋼管已經(jīng)多次發(fā)生泄漏情況，造成數(shù)百萬的經(jīng)濟(jì)損失。為了防止雜散電流對對埋地金屬管線的破壞，就需要對這些雜散電流做好處理。

二、陰極保護(hù)的工作原理和雜散電流的檢測

在城市埋地天然氣管道中，雜散電流的大小和分布與軌道交通有著密切關(guān)系，這些埋在地下的天然氣管道線路會受到直流和交流電路的干擾。對雜散電流的測量是存在很多困難的，利用地下管地和土壤電位梯度來判斷直流和交流電的干擾。但這些測量方法對人員的要求很高，在進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析時(shí)，也有龐大的工作量，這就給雜散電流的分析帶來很大難度。當(dāng)前對埋地天然氣管道采取陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對雜散電流的全方位檢測評價(jià)，有效地克服利用管地電位測試和土壤電位梯度測試中問題，借助于平臺實(shí)現(xiàn)無人檢測自動化管理[2]。

三、埋地天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

埋地天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過犧牲部分陽極的材料來實(shí)現(xiàn)對天然氣金屬管道的保護(hù)，在犧牲的部分陽極材料中也有嚴(yán)格的要求。一般情況下，要求這些犧牲的陽極是要中短距離的管道線，陽極輸出的電流小，定位穩(wěn)定，金屬表面也不存在高電阻，不需要借助外部電源進(jìn)行運(yùn)行，這樣就讓安裝和維護(hù)的費(fèi)用更低。在犧牲陽極部分材料的工作中，最重要的就是對接的電池的安裝，這主要是為了防止絕緣設(shè)備遭受自然的破壞，例如當(dāng)雷電天氣時(shí)，這些接地的電池就能夠提供有效電源。在安裝過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況做好打光清潔工作，做完后將陽極插入填料中心，壓實(shí)后進(jìn)行填土工作。天然氣管道陰極保護(hù)就是被保護(hù)的管道端，要保證電氣連續(xù)與外界環(huán)境絕緣，要利用牛油膠布進(jìn)行密封。只有做好這一系列的工作才能夠保障埋地天然氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

四、埋地天然氣管道陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)分析

埋地天然氣管道應(yīng)急保護(hù)電位遙測系統(tǒng)主要是利用了無線通信等軟件和硬件做好數(shù)據(jù)收集和分析，有效保護(hù)天然氣管道。

（一）微功耗數(shù)據(jù)采集器

利用微功耗數(shù)據(jù)采集器能夠自動的對陰極的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集過程中，一般利用通電電位作為應(yīng)急保護(hù)電位，但是在通電電位中有IR降的存在，所以就容易出現(xiàn)很多問題，這些問題會造成一定的安全隱患。當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展，人們也對天然氣管道陰極保護(hù)的深入研究，發(fā)現(xiàn)利用斷電電位比通電電位能夠更加準(zhǔn)確地評價(jià)應(yīng)急保護(hù)的結(jié)果，這主要就是在天然氣管道兩側(cè)，安裝帶有GPS的時(shí)鐘斷流器，設(shè)置好通斷要求，再由專業(yè)的人員統(tǒng)一進(jìn)行相關(guān)的測試工作[2]。微功耗數(shù)據(jù)采集器，它能夠更加全面地對陰極保護(hù)在天然氣管道中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

（二）同步斷流器和手持式數(shù)據(jù)交換儀

這項(xiàng)技術(shù)是結(jié)合天然氣管道鋼管陰極保護(hù)參數(shù)中所要求的斷電法對斷電電位進(jìn)行測試，它需要整個(gè)系統(tǒng)中的恒電位儀通行12秒，斷3秒的間歇工作。在前文提到的微功耗數(shù)據(jù)采集器中，安裝有GPS的時(shí)鐘斷流器，那么同步斷流器就是用來接收GPS中的時(shí)鐘信號。實(shí)現(xiàn)對恒電位儀輸出工作的有效控制。手持式的數(shù)據(jù)交換儀，則是由專業(yè)的巡查管道線路工人進(jìn)行操作的，它的主要目的就是進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，是用在微功耗數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備之間。

（三）陰極保護(hù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用就是將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SQL SERVER的數(shù)據(jù)庫接口，然后再利用系統(tǒng)對其進(jìn)行相關(guān)的管理和分析。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)備份等諸多功能，它是非常全面化的一個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，主要目的是為了減少重復(fù)勞動，有效地提高效率，而想要了解雜散電流數(shù)據(jù)的人，只需要通過遠(yuǎn)程訪問，瀏覽數(shù)據(jù)處理結(jié)果就能夠了解到最終的情況。

五、遙測系統(tǒng)的工程的實(shí)際應(yīng)用

（一）遙測終端裝置的安裝

該系統(tǒng)的安裝位置是在測試樁內(nèi)，通過測試裝的內(nèi)電纜實(shí)現(xiàn)了電極和管道的連接。如下圖所示，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)連接，埋地管道和兩側(cè)終端設(shè)備相聯(lián)系，終端設(shè)備在和參比電極相聯(lián)系。在這個(gè)過程中存在著電位測試探頭，它主要是一種保護(hù)應(yīng)急附屬的裝置，對保護(hù)管道進(jìn)行綜合性的管理。在整個(gè)管理維護(hù)中發(fā)揮著重要的作用，為了讓該裝置產(chǎn)生有效的效果，要結(jié)合具體施工時(shí)的要求，每隔1000米設(shè)置相關(guān)的測試樁。對測試中的安裝位置也有嚴(yán)格要求，要求測試裝要設(shè)置在犧牲陽極輸電管線中間部分，因?yàn)樵摰貐^(qū)的土壤腐蝕性最強(qiáng)，該管道的腐蝕絕緣層最為薄弱，這樣才能夠?qū)?yīng)急保護(hù)的效果進(jìn)行全面的了解。

（二）檢測方案的設(shè)置

除了安裝之外，對檢測方案也要進(jìn)行必要的設(shè)置，因?yàn)闄z測方案他并不是一區(qū)理論上進(jìn)行的，它需要結(jié)合天然氣管道實(shí)際使用狀態(tài)和年限來進(jìn)行設(shè)置。對管道電位的傳統(tǒng)檢測方法有斷電法和遠(yuǎn)、近參比法等。大多數(shù)的天然氣管道所選用的材料一般都是三層結(jié)構(gòu)的聚乙烯防腐，采取地表參比法，能夠得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。這種方法在操作中主要是將參比電極放在管道上端的土壤處，必須要保證電極和土壤全面接觸。然后再對電壓表量程不斷地調(diào)整，必須要符合測量的精確度，最后對測量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這樣根據(jù)測量的結(jié)果就能了解到保護(hù)裝置所起到的作用，但這樣的方法會花費(fèi)較多的時(shí)間[4]。當(dāng)前利用陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)進(jìn)行測試，它的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，不僅快速而且收集的數(shù)據(jù)穩(wěn)定耗電量小，也能夠便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的訪問，有效對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，和現(xiàn)代化社會緊密聯(lián)系，提高了天然氣管網(wǎng)現(xiàn)代化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)全程有效的管理。

（三）遙測系統(tǒng)的工程的實(shí)際運(yùn)行效果

將遙測終端裝置做好現(xiàn)場安裝工作后，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過測量會發(fā)現(xiàn)管道受到雜散電流干擾，這些雜散電流會對數(shù)據(jù)造成嚴(yán)重的干擾，所以要想排除這些干擾就需要利用排除電流干擾的措施。做好相關(guān)的排流工作排流后，就能夠發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)電位遙測對，整個(gè)管道的保護(hù)效果，有效地減少波動幅度，也將電位基本控制在安全范圍內(nèi)，取得了較好的排流效果。

六、結(jié)語

總結(jié)全文，做好天然氣管道防腐工作，能夠有效推動能源和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此要針對天然氣管道出現(xiàn)的腐蝕情況，選擇合適的防腐絕緣材料做好防腐，這是最基本的工作。還需要結(jié)合雜散電流所造成的腐蝕，做好有效的防護(hù)工作，保護(hù)管道運(yùn)輸?shù)陌踩娱L管道使用壽命。當(dāng)前運(yùn)用遠(yuǎn)程技術(shù)監(jiān)控陰極保護(hù)系統(tǒng)，適用于長距離的輸送管線上，它的綜合效果非常顯著，不僅有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)收益，也能取得極大的安全保障，因此埋地天然氣管道陰極保護(hù)電位遙測系統(tǒng)的應(yīng)用是能夠幫助天然氣管道安全運(yùn)行的重要保障。

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作者簡介：杜志波（1986—?），男，漢族，四川金堂人，本科，中級工程師，研究方向：油氣儲運(yùn)、城鎮(zhèn)燃?xì)狻?/p>