姜春龙

（大庆油田工程建设有限公司化建公司，黑龙江 大庆 163316）

0 引言

本文对油气管道的阴极保护在线监测系统进行分析，因为我国油气行业所面临着油管腐蚀的问题，这样不利于我国油气行业的健康发展，通过使用GPRS通信技术的条件下对阴极保护在线监测系统的数据交互进行研究，实现问题的有效解决。

1 概论

我国经济的不断增长，人们对石油的需求量是日渐增加，石油资源的开采及新设输油管道的数目也不断提升。当今的油气运输可以借助管道来进行运输，但所存在的问题也是逐渐凸显，比如管道受到腐蚀而造成管道受到破坏，油气相关单位都对其腐蚀问题进行深入探讨，如今的油气管道安装主要以地下敷设的方式进行，因为敷设的区域不同和区域结构不同，其管道出现腐蚀问题也不尽相同。

根据管道腐蚀的问题进行探讨，提出了如铸造材质、选料等问题而形成管道腐蚀的程度不同，还有施工中的操作失误而造成管道的防腐层被破坏，从而出现管道的腐蚀，当涂层被破坏，管道外部会发生老化与剥落的现象，进行让腐蚀现象加剧，从而形成了“小阳极”和“大阴极”，就是在防腐层上出现小的腐蚀点，从而形成了“孔蚀”，最终造成油管中的原油泄漏，造成极为严重的后果。本文将以阴极保护法对油气管道腐蚀进行深入研究。

2 阴极保护技术研究

2.1 阴极保护的原理

系统外部增加阴极电流会直接引发金属的腐蚀，能在负面进行移动工作。金属的腐蚀速率会导致腐蚀电流与阳极氧化反应的变小。对阴极电流进行增加，能产生阴极化反应，从而对金属产生一定影响，金属的电位会迁移到阳极的初始电位，其中零值是金属阳极溶解的电流值，对微电池的腐蚀情况具有良好的解决效果，由此得出，运用此方式，能对金属起到保护作用。

图1 阴极保护原理极化图

由图1所示，阳极初始电位Ea处于金属表面的腐蚀电池中，阴极的初始电位Ec也处于金属表面的腐蚀电池中。在电流未流通时，S点只代表着腐蚀电池的阳极极化曲线与阴极极化曲线的交界点，Ecorr表示为腐蚀电池的自腐蚀电位，处于S点的对应电位，Icorr代表着自腐蚀电流。并且，金属表面的阳极溶剂在腐蚀电流的促进下不会停止运作。金属也会受到阴极的保护，腐蚀性将得到良好控制。

腐蚀电流可以用I=（E阴-E阳）/R的公式表示。

2.2 阴极保护法

阴极保护是电化学的一种保护方式，它的作用原理为对外电流作用在被腐蚀的金属结构表面，其保护的结构是阴极，确保金属腐蚀的电子不会出现位移的现象。金属也不会被腐蚀，这种方法也是阴极保护技术的种类。

2.3 阴极保护电源的基本需求

图2为阴极保护控制系统的示意图，也是阴极保护对直流电源的供给的重点。

图2 阴极保护控制系统示意图

阴极保护电源的性质，能将交流电转变为阴极保护所需的直流电。主电路、电流检测、控制电流组合而成，将主电路进行转化，转化出电压与直流电流，控制系统的工作状态将由控制电路进行掌控，并能根据系统工作状态进行灵活调整，从而产生特有的脉冲，有效保护电源系统。对系统的电源内部进行合理掌控，并对内部器件进行合理的布局，保障主电路的功能满足系统需求，达到标准的输入输出功率，能让阴极保护电源稳定运转，还能将控制与检测电路进行合理应用，对系统起到保护的作用。

3 油气管道阴极保护设备设计研究

3.1 油气管道阴极保护设备硬件设计

控制模块是阴极保护设备硬件的重要部分，其原理能调整各模块。主控制模块的质量直接影响着系统的所有设备。因此，加强对主控制模块的研究与监控是必然的。

控制芯片的选择要考虑其整体的性能，以工程的实际情况为依据进行选择。文章中所提到的PIC单片机芯片是一种可编程控制中心，需要其他设备与芯片的辅助才能实现运行。

单片机的指令比较简单，兼容性与运行速度都比较突出，单片机的成本比较可观，具有超高的性价比，单片机的运用十分广泛，比如电脑、汽车、智能设备等都应用单片机进行性能控制。当今的单片及种类繁多，比如MCS-51系列单片机、ARM、STM32等，PIC单片机的特点有以下几种。

（1）PIC单片机的指令是被简化的，但所含的代码数目至少35个，并且DNA指令功能也十分强大。其基础指令在20条左右，代码处于执行状态，运行效果较快，在开发中容易被调用；

（2）MCS-51系列单片机拥有111条指令，指令数量众多，执行还比较复杂，因此在开发中容易出现问题；

（3）PIC单片机有4中寻址方式，分别为直接寻址、立即数寻址、寄存器间接寻址和位寻址。但和MCS-51系列单片机相较，却有明显的差异，因其具有7种以上的寻址方式；

（4）PIC单片机的代码压缩率很大，单字节方面都能存储1024条指令，51系列单片机能存储600条左右的指令[1]。

3.2 无线通信技术

无线通信技术是以电磁波为基础进行研究的，伴随着其不断的创新，该技术的发展趋势迅猛，在生活工作中得到广泛应用。

3.3 GPRS通信技术

GPRS是当今科技时代的产物，它能提供语音通话、SMS短信、数据通信业务GPRS都能提供，图3、图4所示为GPRS无线数据的传输的过程，能从整体上看出基站系统（BSS）、GPRS服务支持节点（SGSN）等等，并能实现与因特网络的连接，实现GPRS模块与服务器点对点的连接[1]。

图3 无线网络的分类

图4 GPRS接入公网的过程图

4 结语

我国阴极保护数据的采集工作还是采用定期人工录入的方式来进行，该方式的缺陷是效率过低，难以实现管线的基本运行需求。因此，需加强对油气管道阴极保护技术的研究力度，合理分析阴极保护的基本原理与无线传输的通讯原理。