油氣管道陰極保護措施研究

孫佳楠

（遼河油田油氣集輸公司，遼寧盤錦124012）

油氣集輸管道在實際的運作中，會因為各種路況、環境以及天氣的差異，導致油氣集輸管道安全事故發生頻率較高。隨著社會的發展與進步，傳統方法對輸油管道的保護以及監測工作既繁瑣又耗時長，使輸油管道易受到腐蝕，因此對于輸油管道陰極保護的建立十分必要，且能夠有效地幫助輸油管道進行正常的維護工作[1]。

1 陰極保護原理

站在電化學原理的角度來看，電池的陰極不論什么狀況都不會被腐蝕掉，而發生腐蝕現象的只有陽極。所以，陰極設置為被保護金屬，這樣就能夠避免金屬受到腐蝕的損害。其運行原理為金屬補充足夠量的電子，被保護金屬全部處在一種電子過剩的狀態，那么金屬表面的每個點都會到達同一負電位，使得金屬原子很難失去電子變成離子形式再融進溶液中，如圖1所示。

圖1 管道強制電流陰極保護

基于對上述陰極保護原理的分析可知，想要管道陰極保護系統能夠有效的發揮其作用，一定要使電流通過某種方式到達管道表面，然后改變其狀態，保護管道不被外界所腐蝕[2]。

2 陰極保護系統失效的常見因素

根據陰極保護原理，只要保證陰極保護電流到達管道表面，管道一直處在電子過剩的狀態下，金屬管道表面的每個點都會到達同一負電位，就可以起到保護管道的目的[3]。在穿越管道的時候在外側套用鋼套管想要達到雙重保護的目的，但是鋼套管在陰保電流來到的時候起到了屏蔽的作用，使得銀保電流無法或者很少量的接觸到長輸管道。效果見圖2、圖3。

圖2 陰極保護電流順利到達未套管的管道表面

圖3 陰極保護電流流到鋼套管表面并導向兩端

通過圖2、圖3可知，鋼套管不但沒有起到保護的作用，反而干擾了陰極保護電流向套管內管表面的流向。而且，使用鋼套管會發生安全隱患：如果長輸管道接觸到鋼套管發生短路現象，就會流失大量的陰極保護電流，對整個陰極保護系統會造成很大的傷害，嚴重影響到其有效性。

3 陰極保護技術現狀

3.1 陰極保護準則作為陰極保護的主要指標，根據判定標準來規范陰極保護設計，進而保證陰極保護技術得以順利運行。根據國家相關制度規定，明確指出評判陰極保護準則的指標是地界面極化電位和電位值管，管道陰極保護電位應正于-1200mv，負于-850mv。

3.2 在建設管道陰極保護之初依然存在很多不足之處，陰極保護準則要適用于溫度，國家規定了當管道溫度超過40℃的時候，不進行管道完全保護，因為陰極保護在高溫狀況下可能會發生功能喪失、無效的情況。所以，若管道溫度超過40℃就無法滿足陰極保護要求，在這種環境下不能進行生產運行，因此要積極開展在高溫下的陰極保護準則相關研究。

我國正處在經濟高速發展階段，很多方面都會造成對油氣管道的干擾，動態直流也會干擾對油氣管道的陰極保護，據統計有大量的油氣管道的電位也出現了不同程度的波動。根據國家的有關規定，若管道電位發生長時間的偏離，陰極保護系統不能正常運轉，既無法達到保護的目的，又會受到交流影響。在這種狀態下進行的陰極保護，則會出現自然腐蝕、阻礙腐蝕、加速腐蝕的現象，大大降低了陰極保護的水準，根本無法達到預期效果，金屬會發生很明顯的腐蝕現象[4]。

4 油氣管道陰極保護措施

4.1 提高管道本質安全

實施外加套管的保護方案反倒影響了陰極保護，如果出現漏點，不但沒有提高管道的安全、可靠性，反而加速了腐蝕速度，并降低了管道的使用壽命。所以，提高管道本質的安全，推薦使用穿越段管道進行對管道壁厚度的增加，在經過道路穿越的時候盡可能運用混凝土套管的方式達到保護的目的，并將油氣管道和套管之間放置絕緣性極好的絕緣支架，使其達到良好絕緣的目的，不會造成對油氣管道陰極保護的影響[5]。

4.2 接地排流方式

當穿越電氣化鐵路道路時，無法保證管道與其保持安全間隔，這種狀況最可行的保護方案就是接地排流。不過運用接地排流的方式一定要確保管道陰極保護系統能夠正常運行，確保其有效性，不能發生跟管道陰極保護之間的沖突，避免影響陰極保護系統的保護范圍以及效果。

4.2.1 極性排流

還有一種方式就是運用雜散電流進行管道的保護，優點是操作簡單又經濟，缺點則是會影響到其他的構筑物，極易造成點位過負現象，這種方式不適合在交流干擾區使用。極性排流器主要構造就是鎂陽極接地裝置和二極管，輸油管道中的正電位通過連接的二極管進入大地，于是就保留了陰極保護的電位。通過實地考察某管道該方式的應用發現，極性排流可以減少少量的正電位，可是卻無法解決管道電位過負的問題[6]。

4.2.2 固態去耦合器排流

固態去耦合器加接地體方式是國外普遍應用的一種方式，其中的去耦合器運用的是非金屬殼體，是一種先進的固態技術，可以有效控制雷電流或者交流故障電流對埋地管道造成的影響，另外，它還能防止雜散電流匯聚在管道上，造成管道的損害，所以在很大程度上延長了管道壽命。這種排流方式優勢很多，具有適應性強、便于維護、感應電壓降低效果良好，對管道接地材料沒有任何要求，什么材料都可以滿足它的工作運行，在現場的實驗檢測過程中發現，選擇鋼管或者鎂合金陽極接地，它都可以實現排除交流干擾的功能，不能造成管道直流電位的任何影響。唯一的缺點就是相對其他方式來說成本較高，但是相比之下，該方式可以有效的實現低要求、高質量的管道陰極保護目的[7]。

5 結束語

我國油氣管道事業不斷發展，隨之管道的保護技術也在不斷完善。陰極保護技術在當下的生產生活中發揮著非常重要的作用，經過不斷實踐，陰極保護技術為了應對建設和運行時的種種難題又新增了多種功能，所以，油氣管道陰極保護系統還在不斷完善和提高。為了我國油氣事業更好的發展，還需不斷努力提升油氣管道陰極保護水平，來滿足不斷變化的需求。