淺談山地長輸油氣管道腐蝕保護

摘" 要：山地長輸油氣管道易受地形等外界因素影響，導致管道腐蝕問題頻發，進而可能引發油氣泄漏事故，對油氣長輸系統的穩定性造成影響。在山地環境中，管道腐蝕事故的主要原因包括管溝開挖不規范、管道保護不足以及管道途徑腐蝕性地質等。本文以貴陽至重慶成品油管道為例，深入探究管道腐蝕的根源，并引入陰極保護措施，以改善長輸油氣管道的腐蝕問題，延長其使用壽命。

關鍵詞：山地；長輸油氣管道；陰極保護技術

通過對管道事故的調查發現，造成管道腐蝕泄漏的原因既包括外界因素也包括內部因素，外界因素的影響比較大，其不僅導致管道安全事故搶修困難，還可能引發火災、爆炸等事故。因此，在日常管理中，對長輸油氣管道的保護極為必要，陰極保護技術是目前管道腐蝕保護的常用技術，可大幅提高管道的使用年限。

1.工程概況

本文以貴陽至重慶成品油管道為例，該長輸油氣管道段落共設置陰保站與上下游管段聯合保護，分別位于匯川站、桐梓站。管道全長130公里，管道管徑400mm，壁厚7.5mm/9.3mm，管材X60，設計壓力9.5MPa[1]。管道開挖后發現腐蝕點，在管段69米處，5點鐘方向，發現管道保護層被石頭頂傷，保護層破裂，管道鋼材出現明顯的腐蝕。管道運行單位為進一步調查管道腐蝕原因，委托有資質的單位對管道腐蝕點上下游20公里范圍內的管道保護層進行檢測，查明原因，采取陰極保護措施，以確保管道運輸安全。

2.山地長輸油氣管道腐蝕原因

經調查顯示，本次長輸油氣管道腐蝕原因主要集中于管溝、管道保護以及管道途徑地區，上述外界因素的綜合作用造成管道腐蝕，影響整體長輸油氣管道運行的穩定性和安全性。

2.1管溝開挖不規范

在管道施工期間，管溝開挖不規范。①前期工程施工過程中，開挖管溝遇到堅硬的巖石地段，由于開挖難度增加，管溝開挖深度和寬度等于或小于土層段，管道埋設后，管道距離巖壁0.15米，在長期的水土、人為因素的干擾下，管道周圍土層密實增加，導致管溝與設計出現誤差，管溝開挖不規范。②工程途徑沿線較長，地質條件復雜，對管溝開挖造成嚴重的影響。

未按照規范進行管道回填。根據管道回填要求，回填土中不得出現碎磚、石頭以及混凝土碎塊等直徑超過10cm的硬土塊。本次施工期間，發現管道回填土中混入石頭，導致土內壓力提高，管道防腐層出現破裂造成管道母材腐蝕泄露風險。

2.2管道保護不到位

管道穿越通村公路，未有效保護管道。根據法規和工程建設要求，公路或其他設施與管道交叉時應避讓管道，由于地形等特殊情況不能避讓時，根據規范對管道進行保護。該處通村公路與管道成45度交叉，未修建保護設施，重型車輛經過該處時形成的重力和振動力作用于管道上方的石塊，一邊頂在管溝的石壁上，另一邊頂在管道防腐層上，導致防腐層破壞，造成管道腐蝕風險。

2.3管道途徑煤地

管道穿越地段有煤地，煤含有硫酸鹽還原菌會加快管道腐蝕穿孔。在長輸油氣管道中，因途徑地質地貌復雜，難免經過含有硫酸鹽等腐蝕性物質的地區，造成管道被腐蝕。本次施工期間，途徑煤地，此地含有硫酸鹽還原菌，管道中含有高溶解性的烴類物質，其與硫酸鹽還原菌發生反應，導致管道被嚴重腐蝕。另外，煤地環境中具有電解質，煤地中的酸、鹽等物質與管道金屬材質發生化學反應加速管道腐蝕，破壞管道結構和功能。

3.山地長輸油氣管道腐蝕陰極保護

鑒于上述管道敷設腐蝕問題，采取陰極保護技術，在施工場地中安裝恒電儀、法蘭螺栓、敷設陰極電纜、加裝電流以形成對長輸油氣管道的全方位保護，提高油氣運輸安全性。

3.1安裝恒電儀

根據長輸油氣管道建設要求，與管道相關聯的設備必須按照正確位置擺放，為管道敷設營造安全的環境。本次在安裝恒電儀期間，為保證恒電儀處于標準位置，安裝了兩臺恒電儀，一用一備。恒電儀規格為75V/30A，電源為交流AC 220V±10％、50Hz±5％，恒電儀具有數據遠傳功能。

按照恒電儀安裝要求，連接與恒電儀關聯的電纜，如陽極電纜、陰極電纜、參比電纜以及零位接陰電纜等；按照規定連接相應設備，根據恒電儀連接說明書，正確連接恒電儀陽極，做好恒電儀機殼接地連接，為電氣導通營造穩定的環境。

3.2法蘭螺栓絕緣處理

鑒于本次管道工程滲漏特性，采用陰極保護技術中的強制電流法對管道進行保護。①按照工程要求，測定法蘭螺栓長度，根據管槽材質，選擇與管道施工配套的絕緣材料。②做好材料對比后，在螺桿外部加裝1mm厚的絕緣熱縮管材料，對螺桿和法蘭孔進行絕緣處理。在安裝時，考慮到絕緣材料的安裝要求，在基材徑向收縮的同時，融化收縮套復合膠層，包裹在管材外側，與基材共同形成牢固的防腐體，保護管道[2]。收縮套經加熱后，耐磨性以及耐腐蝕性提高，可保護管道免受紫外線的影響，延長管道的使用壽命。③螺母與法蘭片之間使用3mm厚的絕緣環氧樹脂墊片作為絕緣材料，起到保護效果。法蘭片之間使用四氟墊片或橡膠墊片作為絕緣材料，以保證法蘭螺栓的絕緣性。法蘭螺栓絕緣處理后，按照對角拆卸安裝的原則，在管道上安裝法蘭螺栓。④螺栓安裝完畢后，測定連接管道的法蘭螺栓是否可以正常導通。連接萬用表，記錄絕緣電阻值，重復拆卸和安裝，直至法蘭螺栓可以正常通電。

3.3深井陽極地床施工

深井陽極地床施工用于輔助陽極地床。鑒于本次工程中陽極地床與管道間距大于50m的情況，在進行陽極地床位置測定時，要對施工現場深層土壤電阻率進行測定。經前期測定發現，陽極井直徑為300mm，陽極井深度為50m，為滿足陽極地床施工要求，做了以下幾點工作：①深井地床施工期間配備了對應的施工設備，按照陽極地床具體施工計劃，確定施工方案；②為保證陽極地床建設合格，安裝期間已經勘查周邊環境，避開建筑或擋板，測定陽極地床施工的合理范圍，以保證陽極地床順利施工；③陽極規格預包裝規格確定為φ273×2000mm×6支，下井后利用石油焦炭作為填充材料，從井底填充至井頂部，每支陽極利用單獨電纜牽引至地面，連接接線箱，將陽極地床的接地電阻控制在4Ω以下。

3.4敷設陰極保護電纜

本次工程在建設中使用了多種電纜，如陽極電纜、陰極電纜、零位接陰電纜等。各類電纜規格嚴格按照工程建設要求，陰極電纜為YJV22-0.6/1kV 1×25 mm2，陽極電纜為YJV22-0.6/1kV 1×10 mm2，零位接陰電纜為YJV22-0.6/1kV 1×6 mm2。

電纜與管道采用鋁熱焊連接方式，為保證焊接處的導電功能，不采用虛焊方式，且焊接后在焊接位置做好防腐絕緣處理。電纜與管道連接位置利用粘彈體膏、粘彈體及熱收縮帶做好防腐處理，隔絕外部空氣等。為了保證防腐效果，電纜之間的銜接采用銅管壓接方式進行連接，提高電纜銜接的牢固性，延長電纜的使用壽命。

另外，在對陰保電纜進行敷設時，考慮到地形因素影響，為防止電纜下沉，要在地下留足空間。在電纜敷設上方，鋪滿沙蓋和磚塊，作為隔絕層起到保護電纜的作用[3]。電纜埋設后，在易出現泄露的拐角處和轉彎處，設置電纜標識樁，標識間距為20m，以免其他人誤觸電纜。

3.5外加電流陰極保護

除建設陽極地床外，為實現對長輸油氣管道的有效防腐，施工人員利用外部電流，結合長輸管道，做到對管道的強制保護。具體而言，在施工期間，在管道上施加一個外部電流，改變管道表層電子，借助外部供電的形式消解管道在運輸期間出現的電子損耗，平衡管道內外部電子環境，管道經電子保護起到防腐效果。

同時，在管道附近埋設陽極，通過外部供電方式，連接陽極、外部電流、管道和土壤，形成閉合電路。即便在使用期間，管道出現被腐蝕的風險，在閉合電路的保護下，管道外部電子經外部電力裝置，代替管道已經消耗的電子，起到對管道的保護作用。整個油氣運輸過程中，管道內外部電子達到平衡，起到有效的防腐效果。

長輸油氣管道需要外部電源的長期連接，因此在施加外部電流后，運維人員要監測該系統的運行情況，定期維護陰極保護系統，如果發現長輸油氣管道出現過度保護，或是其他應用故障，要及時上報相關部門改進陰極保護系統，保證長輸油氣管道使用的長效性。

4.結語

總而言之，陰極保護技術是長輸油氣管道腐蝕保護的一種常用技術，尤其在復雜的施工環境下，利用陰極保護技術可以配合管道實際施工環境，提高管道防腐效率。因此，要想提升長輸油氣管道的使用年限，需要結合管道腐蝕實際情況，確定陰極保護技術的具體使用方法，改進管道的防腐措施，以免出現油氣泄露對人員以及環境造成影響。工程人員要時刻關注管道敷設情況，適時提出長輸油氣管道防腐方案，為長輸油氣管道的敷設做出貢獻，帶動油氣運輸的發展。

參考文獻：

[1]王宇。油氣長輸管道腐蝕問題與陰極保護防腐技術措施研究 [J]. 全面腐蝕控制， 2022， 36 （11）： 115-116.

[2]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）： 75-77.

[3]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 （01）： 75-77.