油氣管道陰極保護技術(shù)現(xiàn)狀與展望

沈飛軍，吳 春，張 超

（中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司，湖北武漢 430073）

油氣管道陰極保護技術(shù)現(xiàn)狀與展望

沈飛軍，吳 春，張 超

（中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司，湖北武漢 430073）

針對油氣管道陰極保護技術(shù)在準(zhǔn)則與裝備兩方面的現(xiàn)狀，結(jié)合以往經(jīng)驗及研究資料提出現(xiàn)存問題，并根據(jù)生產(chǎn)運行要求，明確技術(shù)的發(fā)展方向，為油氣管道系統(tǒng)的進一步優(yōu)化提供防腐技術(shù)解決方案。

油氣管道；陰極保護技術(shù)；技術(shù)現(xiàn)狀；技術(shù)展望

陰極保護是應(yīng)對防腐層漏點而提出的附加保護，對預(yù)防腐蝕有重要作用，是系統(tǒng)第二道防線。伴隨油氣系統(tǒng)升級，陰極保護技術(shù)不斷發(fā)展，在綜合水平提升的同時也暴露出一些準(zhǔn)則、裝備等方面的問題。

1 油氣管道陰極保護技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 準(zhǔn)則

準(zhǔn)則是油氣管道陰極保護關(guān)鍵指標(biāo)，也是對保護狀態(tài)進行評價的重要標(biāo)準(zhǔn)，對保護設(shè)計與保護運行有指導(dǎo)性作用。現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范指出：陰極保護準(zhǔn)則對應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)主要為管/地斷電電位，同時還給出兩個常用判斷依據(jù)：其一，保護電位不能超過-1 200～-850mV（CSE）；其二，如果以上準(zhǔn)則無法實現(xiàn)，則可將極化電位差視作主要判斷依據(jù)。

盡管以上準(zhǔn)則現(xiàn)階段已在陰極保護領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是仍然無法避免一些問題：

（1）適用溫度方面。ISO 15589：1指出：如果管道的實際運行溫度在40℃以上，則以上準(zhǔn)則將無法發(fā)揮保護功能。國家標(biāo)準(zhǔn)也證明了在高溫環(huán)境下，陰極保護難以發(fā)揮應(yīng)有的效果。國內(nèi)的燃油管道實際運行溫度經(jīng)常比40℃高，所以目前的準(zhǔn)則無法滿足生產(chǎn)要求，需要對準(zhǔn)則進行更深層次的研究與探索[1]。

（2）在經(jīng)濟發(fā)展進程中，管道所受直流干擾越發(fā)嚴(yán)重，在直流干擾下，管道會出現(xiàn)電位波動，則電位波動是引起電位偏離的主要原因。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)未對電位偏離允許度給予明確規(guī)定，導(dǎo)致準(zhǔn)則在干擾條件下失去了運行管理方面的指導(dǎo)作用。在此方面，國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出了嚴(yán)格的規(guī)定。因此，應(yīng)積極借鑒發(fā)達國家的做法對準(zhǔn)則進行完善。

（3）在交流干擾條件中，傳統(tǒng)陰極保護將失去作用和價值。交流條件下被保護的金屬通常處在一種加速腐蝕、自然腐蝕與阻礙腐蝕狀態(tài)，嚴(yán)重影響陰極保護，最終產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。然而，目前國內(nèi)外還沒有提出關(guān)于交流干擾的應(yīng)對準(zhǔn)則。基于此，應(yīng)通過對交流環(huán)境下金屬腐蝕原理的深入探究，來制定一系列有效的保護準(zhǔn)則。由此可見，國內(nèi)現(xiàn)階段掌握的準(zhǔn)則還無法真正滿足實際的生產(chǎn)需求，盡快構(gòu)建完善、全面的準(zhǔn)則是發(fā)展陰極保護重要基礎(chǔ)。

1.2 裝備

陰極保護系統(tǒng)由各種保護裝備構(gòu)成，陰極保護系統(tǒng)分為電源與測量兩類。其中，電源系統(tǒng)包含陽極地床與電源，電源是系統(tǒng)的核心；測量系統(tǒng)包含儀表、參比電極與測試樁。我國的陰極保護電源以恒電位儀為主，而國外一般使用整流器。盡管二者在基本功能方面存在一定差別，但在技術(shù)水平上無明顯差異。測量系統(tǒng)由參比電極、測試樁和萬用表等構(gòu)成。借助現(xiàn)有裝備，僅可以對通電電位進行測量，無法測量斷電電位。因準(zhǔn)則提出的核心判斷指標(biāo)為斷電電位，而現(xiàn)有測控主體卻是通電電位，所以現(xiàn)有裝備還無法滿足準(zhǔn)則要求，尤其是在運行管理方面，容易暴露出很多實際問題。

2 油氣管道陰極保護技術(shù)展望

2.1 準(zhǔn)則研究

準(zhǔn)則作為技術(shù)基礎(chǔ)，對設(shè)計、運行及管理都有著重要的指導(dǎo)作用。因當(dāng)前的準(zhǔn)則無法滿足日常生產(chǎn)要求，所以需要積極開展研究工作，努力構(gòu)建更完善的準(zhǔn)則體系。首先，結(jié)合國內(nèi)油氣管道基本特征，借助計算與實驗等方法，構(gòu)建針對于高溫條件下的保護準(zhǔn)則，為高溫保護的設(shè)計和運行提供可靠指導(dǎo)；其次，鑒于直流干擾越發(fā)嚴(yán)重的現(xiàn)狀，應(yīng)加強實驗分析，也可直接從國外引進成熟標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于直流干擾的全新準(zhǔn)則，為這一情況下的運行管理提供理論支撐；最后，鑒于交流干擾日益廣泛和嚴(yán)重的現(xiàn)狀，進行有關(guān)金屬交流干擾腐蝕作用原理方面的研究，構(gòu)建相應(yīng)準(zhǔn)則，為管道在這一環(huán)境下的運行安全提供保障[2]。

2.2 裝備升級

開發(fā)新型電位測量技術(shù)，如電流同步中斷，通過對全部電源的同步中斷，對管道通電電位及斷電電位實施準(zhǔn)確測量。如果測量過程中存在一定直流干擾，由于無法對外部干擾進行切斷，所以運用該技術(shù)測量得到的斷電電位會有很大誤差。對此，可借助試片法實施測量，測量原理為：管道和試片經(jīng)測試樁直接相連，于管道連接和斷開試片的瞬間，對斷電電位實施測量。根據(jù)技術(shù)的作用原理，給出以下假設(shè)條件：當(dāng)電流密度保持恒定時，試片面積不斷增大，減小了極化程度，表現(xiàn)出更趨向于正值的斷電電位。基于此，對某個標(biāo)準(zhǔn)試片對應(yīng)斷電電位實施測量，能近似算出該點電流密度。借助這一方法可對各區(qū)域系統(tǒng)保護能力進行評價。在難以對管/地電位進行測量的條件下，以上方法也能作為額外的保護效果評判措施。

3 結(jié)束語

油氣管道蓬勃發(fā)展使其受到的腐蝕作用日益加劇，作為常用腐蝕控制技術(shù)，陰極保護正發(fā)揮至關(guān)重要的管道保護作用，但也經(jīng)受著嚴(yán)峻考驗。為解決技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展難題，除了要加強技術(shù)準(zhǔn)則研究，更要優(yōu)化更新裝備、設(shè)施，結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，進一步提升技術(shù)綜合水平，從而適應(yīng)生產(chǎn)需要，打造高效穩(wěn)定、安全可靠的油氣管道系統(tǒng)。

[1] 陳利瓊，李衛(wèi)杰，孫磊.油氣管道陰極保護效果評估技術(shù)研究[J].全面腐蝕控制，2013，（9）：41-45.

[2] 李衛(wèi)東.油氣管道陰極保護技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].化工管理，2016，（26）：206.

P r e s e n t S i t u a t i o n a n d P r o s p e c t o f C a t h o d i c P r o t e c t i o n T e c h n o l o g y f o r O i l a n d G a s P i p e l i n e

Shen Fei-jun，Wu Chun，Zhang Chao

Aiming at the existing situation of oil and gas pipeline cathodic protection technology in terms of criteria and equipment，this paper puts forward the existing problems and puts forward the existing problems according to the previous experience and research data.According to the production operation requirements，the development direction of the technology is clarified，and the anticorrosion technology is provided for the further optimization of the oil and gas pipeline system Program.

oil and gas pipeline；cathodic protection technology；technology status；technology prospect

TE988.2

A

1003-6490（2017）08-0033-01

2017-06-05

沈飛軍（1983—），男，湖北漢川人，工程師，主要從事長輸管道保護工作，包括管道工程及管道陰極保護。