長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)狀評價及對策研究

高潔玉 孟波 王民 (中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

長輸管道的使用壽命直接關(guān)系到油田工業(yè)能否安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)，也關(guān)系到油田的經(jīng)濟(jì)效益和成本。管道的使用壽命主要受電化學(xué)腐蝕的影響，目前解決管道電化學(xué)腐蝕的主要方法是對其采取陰極保護(hù)措施。本文是結(jié)合某油氣長輸管線陰極保護(hù)系統(tǒng)的實際情況展開評價與分析。

1 某長輸管道基本情況

1.1 設(shè)計規(guī)模及處理能力

該輸油氣管線由Ф114×5輸油管線（簡稱為A輸油管線）、Ф 273×7輸氣管線（簡稱為B輸氣管線）和Ф323.9×7輸氣管線（簡稱為C輸氣管線）三條管線組成，長度共計76km，這些管線建成投產(chǎn)以來管道腐蝕嚴(yán)重，現(xiàn)需全部重新實施陰極保護(hù)。

管道經(jīng)過的區(qū)域共穿越河流兩條，均屬于融雪補給型河流，穿越渠道10余處，管道經(jīng)過的區(qū)域地下水較豐富。

1.2 管道陰極保護(hù)系統(tǒng)

1.2.1 該輸油氣管道保護(hù)系統(tǒng)采用犧牲陽極法和強制電流法的綜合應(yīng)用，由首站部分、中間站部分、末站部分共三部分組成，其中原A輸油管道和B輸氣管道共用一套、C輸氣管道獨用一套。

1.2.2 原A輸油管道和B輸氣管道共用的陰極保護(hù)系統(tǒng)

該陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)陰極保護(hù)站兩座（首站、末站各一座），包括：KKG-3型恒電位儀4臺、鎂陽極、陰極連接導(dǎo)線、參比電極一只、陰極保護(hù)匯流點一處、絕緣法蘭及管道沿線陰極保護(hù)測試樁。

1.2.3 C輸氣管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)

陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)陰極保護(hù)站三座(首站、中站、末站各一座)，包括：KZH型恒電位儀6臺、鎂陽極、陰極連接導(dǎo)線、陰極保護(hù)匯流點一處、絕緣法蘭及管道沿線陰極保護(hù)測試樁。

1.3 電位情況

管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作參數(shù)指標(biāo)主要包括恒電位儀運行參數(shù)和管道上電位測試樁的保護(hù)電位。根據(jù)現(xiàn)場電位測試記錄，統(tǒng)計近年來的測試數(shù)據(jù)，包括各站恒電位儀運行參數(shù)和管道保護(hù)電位情況，多數(shù)不在正常操作范圍內(nèi)。

1.3.1 管線陰極保護(hù)系統(tǒng)全線設(shè)有152個保護(hù)樁，陽極樁24個，其中A和B管線設(shè)有76個保護(hù)樁，陽極樁12個，C管線設(shè)有保護(hù)樁76個，陽極樁12個。管線陰極防腐設(shè)計為首站陰極防腐儀供電電位-1.25V，陽極供電電位-1.0V，現(xiàn)供電電位陰極是1.2（5首中末站），陽極是-1.0首站供電。

2 長輸管道陰極保護(hù)存在的問題

輸油氣管道經(jīng)過長期運行，陰極保護(hù)系統(tǒng)中存在的問題逐漸凸現(xiàn)出來。

2.1 陰極保護(hù)設(shè)備陳舊老化，不能完全正常運行，主要問題如下：

2.1.1 C輸氣管道首站的恒電位儀調(diào)節(jié)開關(guān)失靈，無法調(diào)節(jié)保護(hù)電位；末站的恒電位儀轉(zhuǎn)換器沒法轉(zhuǎn)換，機(jī)子有輸出，而給管道則沒有輸出。

2.1.2 陽極地床電阻高，影響陰極電流的發(fā)散，犧牲陽極不能有效發(fā)揮作用，致使部分管道失去有效保護(hù)。

2.2 管道保護(hù)電位偏高，部分管段腐蝕嚴(yán)重。

目前，該長輸管道電位普遍偏高，管道保護(hù)電位的偏離正常范圍導(dǎo)致了管道腐蝕加劇，根據(jù)2002年西安某管材研究所實地檢測數(shù)據(jù)表明，壁厚減薄管段與電位偏低管段一致。

3 管道保護(hù)現(xiàn)狀評價

3.1 根據(jù)該長輸管道保護(hù)電位統(tǒng)計情況表，可以計算得出各管線電位合格情況，結(jié)合實際可知A輸油管道和B輸氣管道漏電點多，陰極保護(hù)系統(tǒng)需要進(jìn)行大面積的修復(fù)；而C輸氣管線的保護(hù)電位受A和B管道的影響，雖然90%以上的保護(hù)電位不合格，但高于-0.6V的也僅有0.1%，可見，C輸氣管線漏電點較少，情況較好，只要進(jìn)行簡單的修復(fù)就行。

3.2 沿線電位測試樁位于野外，破壞損失嚴(yán)重，既有設(shè)備自身的原因，也有人為偷盜的原因，不但不能完全測試管道電位，也對周邊環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。

4 采取的對策與建議

4.1 優(yōu)選管道陰極保護(hù)方法，避免在高土壤電阻率段管道采用犧牲陽極保護(hù)法。

因長輸管道一般采用犧牲陽極和強制電流的陰極保護(hù)法，管道及犧牲陽極的埋設(shè)深度一般為2米-2.5米，但該長輸管道長達(dá)76公里，由于自然地貌的原因，有些管道的兩頭落差高達(dá)幾十米。同時管道兩頭地下水位不同和地質(zhì)情況的不同，導(dǎo)致部分管道所處土壤的土壤電阻率太高，而犧牲陽極的陰極保護(hù)法不適合在高土壤電阻率區(qū)域使用（如圖）。

由于強制電流法的應(yīng)用不受土壤電阻率的限制，故解決這一問題的辦法是，將高土壤電阻率段管道犧牲陽極保護(hù)法改為強制電流保護(hù)法。

4.2 恒電位儀在強制電流法中，給需保護(hù)金屬體提供連續(xù)可調(diào)的陰極保護(hù)電流。輔助陽極在強制電流法中，用來使恒電位儀所提供的陰極保護(hù)電流形成回路。

4.3 建議建立一支責(zé)任心強的專業(yè)化隊伍，定崗定責(zé)，不斷提高其技術(shù)素質(zhì)，擴(kuò)大管理領(lǐng)域。

5 結(jié)語

陰極保護(hù)在管道的運行方面起到了巨大的作用，同時良好有序的管理是提高防護(hù)的技術(shù)水平，達(dá)到防蝕效果的最基本保證。全面加強電化學(xué)防護(hù)、腐蝕狀態(tài)調(diào)查等經(jīng)常性基礎(chǔ)工作，并逐步向按管段腐蝕與防護(hù)勢態(tài)的分級管理，腐蝕事故預(yù)測、壽命預(yù)測、評估等更深層次的方向發(fā)展，不斷提高預(yù)測或決策的可靠性、精確性和科學(xué)性。

[1]地下金屬管道的腐蝕與防護(hù).俞蓉蓉,蔡志章,主編.石油工業(yè)出版社.

[2]三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐體系工藝.油氣田地面工程,2003年3期.

[3]埋地鋼質(zhì)管道新型PE防腐層的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].油氣儲運，2001,20（1）：17-22.