套管對(duì)埋地燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)電流屏蔽的探討

摘 要：套管施工工程在埋地燃?xì)夤艿拦こ讨校瑧?yīng)用較為廣泛。但是在運(yùn)用套管的過程中，會(huì)對(duì)陰極保護(hù)電流屏蔽產(chǎn)生顯著的影響。管道和套管之間會(huì)形成短路或者斷路，導(dǎo)致套管的表面不足以對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行陰極電流的保護(hù)，造成管道處于缺乏保護(hù)的狀態(tài)。本文將主要分析套管對(duì)埋地燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)電流屏蔽的探討。

關(guān)鍵詞：套管;埋地燃?xì)夤艿?陰極保護(hù);電流屏蔽;探討

在對(duì)管道進(jìn)行施工的時(shí)候，套管已經(jīng)被受到了較為廣泛的關(guān)注，運(yùn)用套管，能夠防止燃?xì)夤艿辣粩D壓破壞。與此同時(shí)，還可以為日后的維護(hù)運(yùn)行打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。套管可以起到較為顯著的支撐作用，以便于防止外力對(duì)管道進(jìn)行破壞。管道在進(jìn)行穿越的時(shí)候，大多數(shù)會(huì)通過在套管和管道之間運(yùn)用絕緣的墊片來阻止二者之間出現(xiàn)短路的狀況。加之，為了能夠較好地防止地下的水進(jìn)入到套管之中，在套管的兩端經(jīng)常會(huì)運(yùn)用黏結(jié)劑、瀝青等材料進(jìn)行堵封。雖然套管對(duì)管道起到了較好地保護(hù)與支撐作用，但是針對(duì)于管道來講，采用套管進(jìn)行保護(hù)會(huì)給其帶來較大的影響，導(dǎo)致套管內(nèi)要管道出現(xiàn)腐蝕失效，腐蝕等問題頻發(fā)。對(duì)此，相關(guān)的技術(shù)人員必須要積極的探究套管對(duì)埋地燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)電流屏蔽，從而為日后的防腐工作探明道路，保障管道具有較強(qiáng)的安全性。

一、管道的腐蝕原理與陰極保護(hù)的原理

（一）管道的腐蝕原理

金屬被腐蝕主要分為電化腐蝕以及化學(xué)腐蝕兩種。電化腐蝕作為較為普通的腐蝕類型，又可以被稱為西洋腐蝕以及析氫腐蝕[1]。不管是吸氧腐蝕，抑或是析氫腐蝕，其發(fā)生反應(yīng)的本質(zhì)就是金屬，空氣直接接觸空氣中具有氣體或者液體會(huì)導(dǎo)致與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致金屬出現(xiàn)腐蝕的狀況。針對(duì)于埋地的燃?xì)夤艿纴碚f，由于土壤內(nèi)的水分和空氣被充分地填充其中，土壤內(nèi)有含有一定的可溶性鹽，就會(huì)與土壤內(nèi)的水促使土壤具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，導(dǎo)致形成電解質(zhì)的溶液。加之，鋼材與土壤本身的反應(yīng)就是不均衡的，這就為腐蝕原電池提供了充分的條件。埋地的燃?xì)夤艿乐需F原子會(huì)流失，電子會(huì)出現(xiàn)氧化反應(yīng)，從而形成鐵離子，以下是吸氧腐蝕與析氫腐蝕的反應(yīng)原理：

（二）陰極保護(hù)的原理

陰極保護(hù)被分為，外加電流的陰極保護(hù)方式，以及犧牲陽極的陰極保護(hù)方式。例如，犧牲陽極的陰極保護(hù)方式的工作原理就是運(yùn)用原電池的反應(yīng)原理，主要就是將一種比鐵元素更加活潑的鎂元素加入其中，將鎂元素的陽極和被保護(hù)鋼管充分地連接在一起，由于鎂元素的陽極會(huì)不斷地發(fā)生氧化反應(yīng)，像被保護(hù)管道傳輸保護(hù)的電子，促使管道能夠受到保護(hù)。犧牲陽極的陰極保護(hù)模式的原理為下圖。

對(duì)于埋地的燃?xì)夤艿纴碇v，對(duì)其進(jìn)行防腐處理，將其外層加上防腐層對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)措施，其防腐層主要就是對(duì)埋地的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行均勻的腐蝕進(jìn)行處理，保障燃?xì)夤艿滥軌蚝屯寥啦恢苯咏佑|，規(guī)避燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕;陰極保護(hù)模式主要就是運(yùn)用點(diǎn)保護(hù)為主，若燃?xì)夤艿赖姆栏瘜映霈F(xiàn)破損的狀況，就能夠充分地降低燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)腐蝕的速度。防腐層外加上陰極的保護(hù)模式，能夠?qū)θ細(xì)夤艿肋M(jìn)行雙重的保護(hù)，從而有效地保障埋地的燃?xì)夤艿谰哂休^強(qiáng)的抗腐蝕效果。

二、在不同狀況下管道對(duì)陰極保護(hù)產(chǎn)生的影響

（一）套管和管道無電解質(zhì)

陰極保護(hù)電流通路主要包含離子通路、土壤、電子通路（導(dǎo)線）。在離子通路中，陰極保護(hù)中傳統(tǒng)電流的流向是從套管到管道，電流最后會(huì)通過土壤穿過防腐層，從而作用于到管道的表面。若管道的兩端都被堵死，密封性相對(duì)較好的時(shí)候，外接土壤內(nèi)的水，泥土等都不會(huì)進(jìn)入到主管道和管道之間，這個(gè)時(shí)候主管道與管道之間就會(huì)形成較強(qiáng)的空氣層，陰極保護(hù)電流沒有辦法穿過空氣層直接接觸到埋地燃?xì)夤艿赖谋砻妫@個(gè)位置的管道將不會(huì)受到陰極保護(hù)的作用，也就是屬于陰極保護(hù)中屏蔽的區(qū)域。被屏蔽的區(qū)域內(nèi)，埋地燃?xì)夤艿罆?huì)直接與較為濕潤(rùn)的空氣進(jìn)行接觸，出現(xiàn)大氣的腐蝕狀況。但是，套管外部的管道電流則是可以穿過防腐層抑或是出現(xiàn)破損的地點(diǎn)進(jìn)入到管道的表面，而被陰極進(jìn)行保護(hù)。

（二）套管和管道間有電解質(zhì)

在對(duì)套管進(jìn)行施工的過程中，管道與套管的兩端在進(jìn)行封堵的時(shí)候，有的時(shí)候不可能達(dá)到完全密封的狀態(tài)，導(dǎo)致在水環(huán)境和潮濕土壤環(huán)境的作用之下，套管和管道之間就會(huì)進(jìn)入水分，這樣的水分具有較強(qiáng)的腐蝕性，水分的進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致埋地燃?xì)夤艿罆?huì)出現(xiàn)兩個(gè)層面的影響：第一，降低了管道與套管間的電阻，在很大的程度上會(huì)減緩高電阻，能夠帶來的陰極保護(hù)短路出現(xiàn)屏蔽的效應(yīng)，促使陰極保護(hù)的電流可以通過套管，到達(dá)管道的表面，管道就會(huì)受到顯著的陰極保護(hù)。第二，套管內(nèi)的表層，沒有防腐層，導(dǎo)致腐蝕環(huán)境直接與燃?xì)夤艿肋M(jìn)行接觸，若是管道沒有采取一定的保護(hù)措施，管道的內(nèi)壁在腐蝕物質(zhì)的作用之下出現(xiàn)腐蝕的狀況，管道在外力影響的作用下，會(huì)存在應(yīng)力腐蝕以及腐蝕失效的風(fēng)險(xiǎn)性。

三、陰極保護(hù)電流屏蔽

針對(duì)于埋地燃?xì)夤艿来┻^鐵路與公路的時(shí)候，必須要嚴(yán)格的按照施工設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。在施工的過程中，必須要在燃?xì)獾墓艿郎霞釉O(shè)管套，還需要在主管和管道之間運(yùn)用絕緣支架加以支撐，管道的兩端運(yùn)用柔性較強(qiáng)的防腐材料進(jìn)行封堵，從而規(guī)避地下的水，進(jìn)入到管道之中，導(dǎo)致主管道與管道發(fā)生腐蝕。對(duì)管道的防腐狀況進(jìn)行檢測(cè)的過程中發(fā)現(xiàn)，只是一味地嚴(yán)格按照施工的規(guī)范進(jìn)行管道的施工，不能夠較好地規(guī)避管道出現(xiàn)腐蝕的狀況，而且越是被加設(shè)管道的地點(diǎn)，主管道出現(xiàn)腐蝕狀況就會(huì)更加的嚴(yán)重。對(duì)此相關(guān)的技術(shù)人員，要經(jīng)過對(duì)資料的查閱，以及將專家聘請(qǐng)到實(shí)地進(jìn)行勘察，最終找出問題出現(xiàn)的原因。管道內(nèi)部的主管道可以有效得到陰極保護(hù)的必要條件就是：套管和主管道之間存在導(dǎo)電的介質(zhì)，由于嚴(yán)格地按照施工的流程進(jìn)行施工，導(dǎo)致主管道和管道之間的導(dǎo)電介質(zhì)就是空氣，但是由于管道兩端被密封好，地下水不能夠進(jìn)入空氣，就不會(huì)進(jìn)行導(dǎo)電，導(dǎo)致其中沒有導(dǎo)電的介質(zhì)。雖然主管道被加設(shè)了陰極的保護(hù)，但是陰極保護(hù)的電流會(huì)受到空氣層的阻斷，被全部屏蔽，根本就不能夠起到什么樣的作用，這就是對(duì)埋地燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)，電流出現(xiàn)了屏蔽的狀況。加之，主管道穿越管套進(jìn)行施工的過程中，由于受到人工拽、拖等用力操作經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致主管道防腐層被破壞，若是相關(guān)的操作人員沒有在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)被破壞的防腐層，將其投入到使用之后，雖然主管道被加設(shè)了陰極保護(hù)的相關(guān)裝置，但是由于套管會(huì)對(duì)陰極保護(hù)的電流進(jìn)行屏蔽，導(dǎo)致陰極保護(hù)不能夠起到任何的作用，這樣管道之中的主管道破損地點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)腐蝕自然氧化的狀況，一旦技術(shù)人員沒有發(fā)現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致腐蝕以及自然氧化的狀況蔓延，情況越來越嚴(yán)重[2]。

四、針對(duì)陰極保護(hù)的電流屏蔽相關(guān)解決方案

（1）針對(duì)于不可以規(guī)避運(yùn)用管套的時(shí)候，可以在管套的內(nèi)部運(yùn)用局部陰極保護(hù)模式，也是一個(gè)較為有效的方法。具體的做法有：在管道之中的主管道上面纏繞上鎂陽極、鋅陽極抑或是安裝鐲式的陽極。

（2）若不可以規(guī)避運(yùn)用套管的時(shí)候，在套管的兩端可以不必對(duì)其進(jìn)行密封處理，運(yùn)用防水的材料，僅僅需要在套管和主管道之間填充上較為柔軟的材料，規(guī)避砂石進(jìn)入到防腐層之中，對(duì)管道進(jìn)行破壞即可。由于管套之中出現(xiàn)泥土或是水的時(shí)候，就可以起到電解質(zhì)作用，陰極保護(hù)電流運(yùn)用介質(zhì)產(chǎn)生回路，不會(huì)被其他因素所屏蔽。套管可以當(dāng)作是土壤介質(zhì)內(nèi)的一個(gè)部分，陰極保護(hù)電流會(huì)從套管之外的外壁也流入其中，從套管的內(nèi)壁之中流出，而后再從主管道的外壁流入進(jìn)來，從而主管道會(huì)受到很好的陰極保護(hù)作用。若主管道與套管之間具有特定性質(zhì)的電解物質(zhì)，導(dǎo)電性能將會(huì)更好，主管道的陰極保護(hù)作用將會(huì)發(fā)揮出其最大的效果。

五、結(jié)語

綜上所述，相關(guān)的技術(shù)人員必須要對(duì)陰極保護(hù)的套管相關(guān)的屏蔽問題進(jìn)行重視，在對(duì)陰極保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)其進(jìn)行多因素的考慮，選擇最科學(xué)、合理的防腐控制措施，從而有效地保障埋設(shè)燃?xì)夤艿谰哂休^強(qiáng)的抗腐蝕性，從而為日后的防腐工作探明道路，能為燃?xì)夤艿滥軌虬踩剡\(yùn)行打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]季廷偉，王樹立，劉波，陳玉，趙書華.套管對(duì)埋地金屬管道陰極保護(hù)電位影響的數(shù)值模擬[J].腐蝕與防護(hù)，2018，39（01）：71-77+83.

[2]伏喜斌.埋地燃?xì)怃撡|(zhì)管道頂管段非開挖檢驗(yàn)技術(shù)研究[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2017（06）：38-40+43.

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