基于天然氣管道實踐下的陰極保護思路構建

熊建森 古道金(西南石油大學，四川 成都 610036)

基于天然氣管道實踐下的陰極保護思路構建

熊建森 古道金(西南石油大學，四川 成都 610036)

近年來，石油天然氣在持續開發過程中遇到很多問題亟待解決，其中石油天然氣管道在長時間運行中經常會出現腐蝕情況，導致在石油天然氣的運輸過程中出現泄露等情況，影響石油天然氣的正常運行，進而對石油天然氣企業的經濟收益也造成影響。因此，加強對石油天然氣管道運輸過程中的腐蝕現象的研究，同時結合陰極保護系統的相關原理，以期能夠避免石油天然氣管道運輸中出現的腐蝕情況，對促進石油天然氣的運行安全有十分重要的現實意義。

石油天然氣；管道運行；陰極保護；對策研究

石油天然氣管道在不斷開發的過程中不斷發展，不僅是因為石油天然氣在人們的生產和生活中發揮著越來越重要的作用，還因為石油天然氣自身對生態環境的影響相對較小。但是，隨著時間的推移處于土壤之下的管道表面逐漸出現陰極區和陽極區，并且根據研究發現在陽極區的管道表面出現一系列的腐蝕現象，對于管道的正常使用有很大的不利影響。與此同時，陰極區的管道并沒有出現腐蝕情況。經過研究發現陰極區中存在陰極保護現象。陰極保護就是通過一些方式使電解質中的保護金屬的表面呈現出陰極，從而實現防止腐蝕的效果。

1 陰極保護的原理的基本概述

在石油天然氣管道運輸過程中由于自然環境因素或人為原因，可能會出現管道腐蝕的情況。陰極保護就是對腐蝕進行干預，通過化學手段，實現被保護金屬體的電化學均勻性。陰極保護連同管道外部的防腐絕緣體共同作用下能夠實現最合理的管道保護措施。這一過程中，通過對陰極極化的方式，把電位負移至金屬表面的陽極平衡電位，除去引起腐蝕的化學不均勻性，控制腐蝕電池的產生。其工作原理就是通過對被保護金屬的陰極極化，消除腐蝕電池，避免金屬的腐蝕。這個過程需要使用相關的陽極或者犧牲相應的陽極材料實現對管道的保護，提高管道的使用壽命，提高安全效果[1]。

2 石油天然氣管道運行中的陰極保護設計

2.1 陰極保護系統類型

進行陰極保護系統確定時需要在電解質中進行，就我國目前石油天然氣管道運輸的情況而言，非常適合使用陰極保護的方式防腐蝕。而同構應用陰極保護的方式與管道自身進行防腐蝕措施的共同作用下，可以形成最恰當的防腐蝕保護[2]。通常情況下，地下的管道陰極保護是由強制電流陰極保護以及犧牲陽極陰極保護的方式，而石油天然氣管道運行中適合的保護類型是犧牲陽極減少土壤對管道產生的相應的化學侵蝕作用。

2.2 犧牲陰極保護系統材料的選擇

應用陰極保護系統保護管道時，需要有相關的材料做輔助，分別是鎂和鎂合金、鋁合金、鋅等材料，再加上足夠的負電位，保證應用中的電位穩定，表面沒有高電阻硬殼等環境下進行。不同的土壤環境都可以通過鎂合金的使用，而相對較潮濕的環境通常選擇鋅陽極，當環境處于潮濕和氯化物的情況下，可以通過使用鋁陽極的方式進行。因此，對于陰極保護系統材料的選擇要根據不同的土壤狀況進行，切實做好保護管道，增加壽命的目的。

2.3 陰極保護系統的電流密度

在確定陰極保護系統的電流密度時首先要注意的確定最小陰極保護電流密度，對于全新的管道，采用相應的最小陰極保護電流密度；使用舊管道過程中，根據不斷的實驗結果進行選擇，最終確認相應的防腐層電阻及電流密度。除此之外，還要注意舊的管道的表面可能進行的圖層效果不同，現場情況出現不同的狀況，因此，在確定電流密度是要通過運用相關的公式進行準確的推算，得出相應的最小印記保護電流密度。

2.4 犧牲陽極保護的措施

（1）設置接地電池

在進行犧牲陽極保護措施時要注意接地電池的選擇，通過相應的絕緣體，使保護電流控制在一定范圍，盡可能的防止出現相互干擾的情況。另外，在發生自然災害如雷擊及靜電火花時，要注意避免絕緣體設備遭受破壞。因此，需要在絕緣體的附近安裝接地電池。同時，還需要不斷的對接地電池進行檢查，在地下水相對較多的地方，接地電池容易受潮出現時效，短接等情況，要注意當出現此類問題時，及時的進行處理[3]。

（2）埋設管道

在進行埋設管道時，需要提前做好相關事宜，按照既定的比例進行配制，調勻，之后裝入到準備好的麻布袋中。再把陽極插入到填料中心去，并做好壓實工作，澆水濕潤，最終進行填土。需要注意的是，在進行焊接之前，要進行處理，去除仿佛絕緣層，對焊接處進行清潔和打磨。并對焊接處進行絕緣防腐的處理，電纜添加保護措施，開始埋設，埋設的深度要和管道埋設的深度保持相同[4]。

（3）設置管道電氣絕緣

只有保證輸氣管道的電氣連續性，才能做到陰極保護，并實現與外界的絕緣。有三種解決措施，首先是管段進，在出口法蘭處安裝相應幸好的絕緣接頭，設置管道電氣的絕緣。另外是和管道進行直接連接的所有金屬件都不直接接地，保證管道電氣的絕緣效果。最后是石油天然氣管道進行埋藏時，要做到避免與全廠接地網之間的直接連接，這個過程中還要注意管道和全廠接地網的最小距離保證為3米。

（4）進行防腐密封

防腐密封工作是全部施工中的其中一項重點和難點部分，電纜和管道連接之后，可以根據實際情況，通過使用牛油膠布密封外包的方式實現防腐密封。這里需要提高對牛油膠布的認識，它是一種具有相對較好塑性的浸滿礦脂的無紡氈。牛油膠布的使用可以使其附在任何復雜不同的表面，礦脂可以在縫隙中進行填充，實現密封的效果。同時，使用牛油膠布可以避免回填土污染，礦脂在經過很長時間之后也不會出現干涸的情況，對于進行防腐密封的開展非常有利[5]。

3 石油天然氣管道陰極保護系統的檢驗分析

對陰極保護系統進行監測能夠更好的保證陰極保護系統安全正常運行，進而確保石油天然氣管道的腐蝕情況能夠得到解決。因此，需要制定完善科學的石油天然氣管道陰極保護系統的檢測技術規章制度和流程方案。

3.1 設置合理的測試樁

陰極保護系統中的測試樁其實是一種專門利用電位測試探頭對管道陰極保護進行測試的附屬設備，同時也是石油天然氣管道管理和維護過程中不可或缺的設備之一。一般情況下，測試樁的設置方式是在每個石油天然氣管道一每公里為單位進行設置的。在安裝測試樁時，還要注意管道所處位置的地質條件，通常安裝在土壤腐蝕性較強、濕度也比較大，地下水位較高的地點，如果地質條件不符合最好安裝在管道的絕緣層比較薄弱的地點[6]。

3.2 制定合理的檢測方案

在對管道陰極保護系統進行檢測時，要對石油天然氣管道的資料進行全面審查和掌握，在此基礎上充分考慮管道的使用年限和實際運行狀況等因素，然后編制與石油天然氣管道實際需求相符合的檢測方案。在對管道進行檢測時經常使用的管線電位檢測方法包括：地表參比法、近參比法、遠參比法、斷電法以及輔助電極法。這就需要工作人員根據實際情況選擇最佳檢測方法，一般對采用三層鋼管結構的聚乙烯防腐級以及加強防腐級的管道可以使用地表參比法進行檢測。測試過程中要注意將需要參比的電極CSE放在管道頂部上方lm左右的地表潮濕土壤中，還要保證參比電極和土壤電之間的有效接觸，然后將電壓表調到適宜的量程上，記錄檢測的數據，最后根據數據對比的結果判斷電位是否達到保護要求。

4 結語

在石油天然氣管道運輸過程中的腐蝕現象對石油天然氣的正常運輸產生極大的不利影響，而通過對石油天然氣管道的陰極保護原理進行研究分析，并對陰極保護系統進行檢驗，可以發現利用陰極保護原理可以有效避免石油天然氣管道在運行過程中的腐蝕情況，因此，陰極保護原理可以在石油天然氣管道中進行推廣應用。同時，也要求相關的工作人員在實際應用過程中對出現的問題進行深入探究，根據相應的原理對其進行改進和創新，才能更好地保證石油天然氣管道的正常運行，從而提高石油天然氣公司的經濟效益，降低對環境的破壞程度，實現經濟發展和生態保護相統一的目標。

[1]康勇,何凡.石油天然氣管道運行中的陰極保護探討[J].科技傳播,2011(3):81+88.

[2]劉欣.石油天然氣長輸管道陰極保護系統常見問題分析和處理[J].城市建設理論研究:電子版,2014(36).

[3]王大治.天然氣管道運行中的陰極保護探析[J].城市建設理論研究:電子版,2012(23).

[4]羅明星.關于城市燃氣管道工程中陰極保護技術設計的探析[J].工程技術:引文版,2016(1):00030-00030.

[5]張軍見.陰極保護在埋地天然氣管道中的應用[J].城市建設理論研究:電子版,2016(15).

[6]吉軍明,孫超,趙成.石油天然氣管道運行中的陰極保護探討[J].工業,2015(21):112-112.