关于油气长输管道阴极保护系统维护及提升的探讨

2016-11-30袁晔

中国新技术新产品 2016年17期

关键词：排流杂散长输

袁　晔

（中国石油集团东南亚管道有限公司，北京 100028）

关于油气长输管道阴极保护系统维护及提升的探讨

袁晔

（中国石油集团东南亚管道有限公司，北京 100028）

近年来，我国经常会发生管道事故，其中腐蚀是关键因素之一。在管道防腐蚀维护的过程中，阴极保护是一种重要的方法。因此，人们按照阴极保护的原理，开始运用钢套管保护与电气化铁路方式，同时举例说明。根据这两种方式采取有效的措施，尤其是对于电气化铁路等杂散电流排流方面，对比分析了3种排流方式。在具体运用过程中，应该充分考虑到实际需求，选用适宜的排流方式。本文详细分析了油气长输管道阴极保护系统维护及提升，仅供参考。

油气长输管道；阴极保护；维护

现阶段，我国的油气长输管道建设事业正处于上升期。相关的调查结果显示，造成油气管道失灵的原因包括外部因素、腐蚀、材料质量问题等。其中，腐蚀是导致油气管道事故的关键因素之一。

由腐蚀引发的油气输送管道泄漏、破裂等情况，不仅会造成严重的损失，抢修工作也会很难，并且还很容易导致火灾、爆炸或者环境污染问题。防腐蚀是一种有效的防护方式。一般情况下，在油气长输管道中会利用外防腐层与强制电流阴极保护相结合的方法，保证防腐蚀工作。这种方法可以提升管道的抗腐蚀功能，延长管道的使用时间。本文主要分析了油气长输管道阴极保护系统维护及提升，具体内容如下。

一、阴极保护的原理

现阶段，人们应用的阴极保护系统都是强制电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护方式。阴极保护的原理是，从电化学的角度来看，腐蚀电池的阴极不会出现腐蚀的现象，但是阳极会出现腐蚀的现象。因此，应该把保护金属转变成阴极的，可以避免金属出现腐蚀的情况。它的原理是为金属提供丰富的电子，保证被保护金属全部呈现出电子过剩的特点，金属表面上的各个点都可以到达相同的负电位，这样金属原子很难失去电子，不易转变成离子溶进溶液。

二、阴极保护失去作用的情况分析

1.保护性套管因素的影响

根据阴极保护原理，只有阴保电流到达管道表面时，管道会呈现出电子过剩的特点，这样的情况下，管道表面的各个点都会到达相同的点位，以此维护管道。当管道穿越的过程中运用钢套管时，会产生一种屏蔽的效果，阴保电流可以通到钢套管。但是管道自身无法接收到阴保电流，或者只能接收到极少的阴保电流。钢套管会阻碍阴极保护电流通到管道。而且，利用钢套管会埋下更多的安全隐患。如果钢套管和管道相连，或导致短路，引起大部分电流的流失，从而削弱阴极保护系统的功能。

20世纪，我国的油气长输管道建设中，如果需要穿越河流，就会利用钢制套管来维护主管道。但是随着时间的不断发展，在钢套管的保护位置会出现很多问题，比如主管道会被侵蚀，油品泄漏等。在使用钢套管之后，无法保证管道的安全性，还会减少管道的使用时间。近年来，部分管道公司对采用钢套管管段进行了改造，把钢套管替换成其他的套管，或者选择不使用。

2.电气化铁路的影响

一般情况下，在电气化铁路中会通过带回流线的供电方式。它具体指的是，将承力索、接触导线共同形成接触网，接触网、钢轨、回流线等又会形成牵引网。牵引回流由钢轨、大地、回流线返回牵引变电所。钢轨、接触网与回流线NF会共同组成牵引供电系统。此时接触网会和回流线产生互感作用，钢轨内的回流会从回流线流转移到牵引变电所，从钢轨到地面中形成的电流也会降低。在交流电子化铁道中，第2个根导线是大地，它可以传送电流。轨道与地没有全面的绝缘，整条轨道都会产生一些泄漏电流，最终流入大地。在入地电流位置，或者牵引变电部门的地表会产生高电位，这会在很大程度上影响到周围的油气管道与油库。

利用地中杂散电流场可以解释阻性耦合的影响。电气化铁路的牵引供电系统属于一类非常特别的高压输电路线，而且具有不对称的特征。受到电磁感应的影响，铁道周围的油气管道也会形成部分电压或者电流。同时，也会影响到铁道周围的地下金属管道。在使用恒电位仪时，发现某条管道在接近铁路的位置可以产生很大的输出电压。其主要原因在于铁轨泄漏产生的电流直接流入阴极保护的回路中，使恒电位仪产生了误差。如果高电位与低电位已经不在阴极保护的范围内，就无法保护到油气长输管道。然后，杂散电流会进入埋地管道，在部分地区会形成一个有负电的阴极区，这样可以防止管道出现腐蚀。如果电位值偏负，金属管道外层会产生析氧作用，导致管道防腐层的脱落。从管道引出的位置会带正电，变成阳极区。再加上杂散电流的影响，阳极区也会产生较大的电化学作用，最终引起埋地管道发生腐蚀作用。

三、油气长输管道阴极保护系统维护及提升

1.保证管道安全

在管道应用套管之后，会阻碍到对管道的阴极保护。如果出现漏点，会直接提高腐蚀的速度。这样不会增强管道的安全性，也会缩短其使用时间。因此，应该在穿越段管道位置，加厚管道壁，以此保证管道的安全。在管道穿越道路的过程中，人员应该尽可能使用混凝土套管维护管道，同时应该在套管和尤其管道的中间位置，布置绝缘功能较高的绝缘支架，确保套管和油气管道具备一定的绝缘作用，防止影响到油气管道的阴保功能。如果需要时，应该在套管穿越的两边，添加牺牲阳极，这样可以有效地维护屏蔽管道。

2.采用接地排流的方法

如果管道与电气化铁路之间没有安全间隔，应该采用接地排流的方式来维护管道。然而在接地排流的过程中，应该确保管道阴极保护工作的可靠性，切忌与管道的阴极保护出现冲突，这会在很大程度上影响到阴极保护系统涵盖的范围和效果。

3.在极性排流的过程中，可以有效地运用杂散电流实现对管道的保护，成本低、操作简单。但是不足之处在于容易对其他构筑物造成不良影响，导致电位过负，在交流干扰区域应用的作用不大。极性排流器的组织包括有二极管与镁阳极接地装备。在管道中的正电位可以借助二极管接到地面，保留住阴极保护电位。在运用某条管道的过程中，会发现极性排流器会导致正电位的减少，但是并不能彻底改善管道中电位过负的现象。

4.在钳位式排流的过程中，可以在很大程度上降低管道中的交流电压值。其不足是如果交流电压偏大，直流电位会出现一定地变化，会影响到阴极保护。而且，排流能力较低，在排流设施中极有可能会导致毁坏的现象，而且管理与维护的工作比较复杂，成本较高。钳位式排流设施中需要运用的接地材料标准也较高，它提出管道和接地极使用的材料应该相同。随着时间的发挥在那，接地极会逐渐出现腐蚀的现象，从而消耗，电位也会出现改变，会更改阴极保护电位。

5.在固态去耦合器进行排流时，去耦合器采用先进的固态技术和非金属壳体。这种做法可以避免管道中产生交流故障电流、雷电流等，从而会影响到埋地管道，这样可以增加管道的使用年限。同时，还应该避免杂散电流聚集在管道中。固态去耦合器加接地体方法是国外应用比较广泛的一种方法，因为它的低阈值电压与雷电冲击漏泄电流量大，能够有效地降低感应电压，具备方便管理、适用强的特征。但是花费的成本也会偏高。

去耦合器排流方法对管道使用的材料没有特殊要求。在实际试验时，应该选用镁合金阳极或者钢管接地，这样都可以消除交流干扰，但是不会对管道中的直流电位产生任何影响。无论采用哪种排流方法，管道在消除杂散电流的过程中，都应该按照管道周围的实际情况来选用科学的排流方式，在完成排流装置的安装后，还需要及时检查与测试，保证管道的阴保电位在正常范围内。同时，也应该充分利用管道阴保系统，防止管道出现腐蚀的现象。