油氣長輸管道陰極保護系統維護及提升

何俊亮

摘 要：近年來，管道事故在中國頻繁發生，主要原因之一則是管道陰極保護系統腐蝕。當前，人們對陰極保護的原理是以鋼套管保護和電氣化的保護為主，根據這兩種有效的方法，強調電氣化和雜散電流排流的其他方面，需要采取的必要措施。由于許多油氣管道采用金屬管道，陰極保護是保護管道不受腐蝕的理想方式，但是陰極保護的技術相當復雜，在每一種情況下，都必須充分考慮實際需要，選擇合適的分流方式，提高故障診斷和及時補救的能力。

關鍵詞：油氣長輸管道;陰極;保護系統;維護;提升

引言：

隨著更多石油項目的建設，長輸管道的使用也在增加。在這種管道的實際使用中，腐蝕是經常導致事故的一個主要因素。腐蝕問題可直接導致管道泄漏，從而引起火災、爆炸和環境破壞。目前有許多保護管道不受腐蝕的措施，但大多數是昂貴和復雜的。由于大多數石油管道是金屬的，可以使用陰極保護，這是目前最有效的，也是相對便宜的方法。在這篇文章中，將討論長輸石油管道的陰極保護系統的維護和設計，希望可以改善管道的腐蝕，延長其使用壽命。

一、陰極保護的原理

在當前階段，使用陰極保護的企業應該在陰極保護的基礎上使用犧牲陽極， 保護陰極的原理是。因為電化學方面的腐蝕現象發生在腐蝕電池的陽極，而不是陰極。因此，金屬保護必須是陰極性的，以防止金屬的腐蝕。其原理是，金屬必須有足夠的電子，使每個被保護的金屬都具有電子過剩的特性，使金屬表面的所有點都達到相同的負電位，這樣，金屬原子就很難失去電子，在溶液中不容易轉化為離子[1]。

二、陰極保護失去作用的情況分析

（一）保護性套管因素的影響

根據陰極保護的原理，陰極保護電流只有在管子表面表現出電子過剩時才會使各點到達相同點位，管子就會得到保護。如果在過渡點的管子上放置一個水泥保護套，就會產生一個屏蔽效應，陰保電流就會被允許通過套管，管子本身不能吸收陰極電流，或者吸收的陰極電流非常少，那么水泥套管可以屏蔽陰極電流流入管內。此外，使用套管可能會帶來額外的安全風險，如果套筒與管子的連接松動，可能會發生電流短路，導致電流大幅下降，陰極保護系統退化，主干線的侵蝕和石油溢出，那么使用套管不能保證管道的安全，也會縮短管道的使用壽命。

（二）電氣化鐵路的影響

一般情況下，電氣化鐵路通常使用逆向帶回流線電流。特別是，接觸線由支撐線和接觸線組成，接觸線由接觸導體和回流線組成，牽引電流通過鐵軌、大地和開關導體返回到車站。軌道、接觸線和低頻回流線共同構成了牽引系統。此時，牽引線和回流線成為相互感應的關系，回流線中的電流從軌道轉移到牽引站，軌道在地面產生的電流減少。在交流線路上，第二根導體是接地體，導體與地面沒有完全隔離，所以導體中會產生漏電電流并最終到達地面。由于過高電壓電流產生在地面上，變電站周圍地區會出現高電位，這可能對附近的石油和天然氣管道以及儲油罐產生重大影響。電氣化鐵路的牽引電流系統屬于非常特殊的一類高壓線，其特點是不對稱。在鐵路附近的石油和天然氣管道中的電磁感應會形成部分電壓或電流，管道周圍的地下金屬管道也會受到影響[2]。

三、長輸管道陰極保護系統的維護及提升

（一）保證管道安全

在管道應用水泥套管之后，會對管道的陰極保護造成影響。但提前涂上防腐層之后，不僅泄露的情況會被規避，腐蝕的速度也會減慢，這樣能夠增強管道的安全性，延長其使用時間。因此，在穿越段管道位置，加厚管道壁，涂抹防護層，對管道的安全性有良好的保障。同時，管道在穿越道路時，工人應盡量用混凝土板來支撐管道，同時在板的中間，特別是在管道上使用具有高絕緣功能的絕緣支架，使板和管道具有一定的絕緣效果，避免破壞油氣管道的保護功能。如有必要，保護性陽極應安裝在管道的兩側，以確保保護油氣管道的陰極保護功能。

（二）運用雜散電流進行排流

在對管道進行極性分排的時候，可以選擇使用雜散電流來進行適當的保護。這種效果良好、花費較低、使用過程較為簡單的方法，會起到意想不到的效果。但需要注意的是，這種方式也會因為其難以避免的缺點對其他電流造成干擾。因此，需要在交流干擾較弱的情況下才選擇使用。同時，電極充電箱應包含一個帶鎂陽極的二極管用于接地。二極管導體的正電位可以接地，這樣才能起到使陰極保護電位持續存在的現象[3]。

（三）排流裝置的安裝與檢測

在固態去耦合器排流的情況下，去耦合器的先進的固態技術和非金屬殼體，可以保護管道不受交變故障電流、雷電等電流的影響，損壞埋在地下的管道，減少其壽命。同時，固態去耦合器和接地的方法是國外最常用的方法之一，因為它的閾值電壓和雷電電流大，能有效降低感應電壓，而且操作簡單，應用性能好。但是，無論是什么材料，其連接方式都需要具備較高的技術，來保證材料之間的連接起到保護管道的作用。這樣一來，需要花費的時間以及投入的財力將是巨大的，不利于該項目的成本管理。因此，在進行測試的過程中，不僅需要使用特殊的材料，如使用鎂陽極或鋼管，還應發揮其優勢，規避其缺陷，消除交流的干擾，保證排流過程能夠順利進行，對管道的存在環境進行有效的改善[4]。此外，在安裝完排流設備后，應及時對設備進行檢查和測試，以確保管道的陰極電位不出現超額。基于此，對陰極保護系統的使用，并根基實際的情況進行定期的維護，是防治腐銹出現的關鍵，也是保證管道正常投入使用的關鍵。

四、結束語

綜上所述，近年來，中國的地下油氣管道項目規模不斷擴大，這些管道的運行狀況直接關系到中國的能源安全。因此，對這些管道進行適當的防腐保護，并掌握陰極保護系統的維護和提升的技術，這對石油項目的安全和穩定是非常重要的，這樣才能使這些系統完全發揮其功能。因此，企業需要選擇合適的陰極保護技術，并根據實際應用情況采取合理的糾正措施，確保外部因素不干擾正常運行。

參考文獻

[1]王楊.油氣長輸管道腐蝕成因及陰極保護防腐技術[J].中國新技術新產品，2021（13）：3.

[2]王剛.油氣長輸管道陰極保護系統的影響因素與措施研究[J].全面腐蝕控制，2021，35（1）：3.

[3]張超，秦曉東，李萌，等.長輸管道陰極保護技術難點及應對方法[J].石油化工自動化，2021.

[4]蘇杰臣.油氣長輸管道中陰極保護技術的應用分析[J].全面腐蝕控制，2020，34（6）：2.