試析油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護(hù)手段

摘要：油氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是現(xiàn)代社會(huì)能源利用的重要部分，而擔(dān)任儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)闹饕M成部分是油氣長(zhǎng)輸管道，其在化工生產(chǎn)、市政管理等多個(gè)方面都體現(xiàn)出極大的使用價(jià)值。但在雜散電流的影響下，油氣長(zhǎng)輸管道普遍出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，降低油氣長(zhǎng)輸管道的穩(wěn)定性和安全性。本文就油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護(hù)這一問(wèn)題展開(kāi)研究，對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，并初步提出相應(yīng)的解決方法，期望能為相關(guān)機(jī)構(gòu)和人士提供幫助。

關(guān)鍵詞：油氣長(zhǎng)輸管道;雜散電流;干擾腐蝕;防護(hù)手段

引言：

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于能源的需求量不斷增多，我國(guó)的石油行業(yè)在此背景下得到了快速的發(fā)展，由此推動(dòng)了油氣長(zhǎng)輸管道的建設(shè)。作為油氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸中的關(guān)鍵部分，油氣長(zhǎng)輸管道有著較廣的應(yīng)用范圍和較好的應(yīng)用效果。但油氣長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)期飽受腐蝕的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)泄漏、爆炸等安全事故，危害人員設(shè)施安全。因此，如何對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道造成的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行防護(hù)，增加管道的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性，成為石油行業(yè)的重要問(wèn)題。

一、油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流的定義

所謂雜散電流，是指不在規(guī)定線路或者范圍內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)的電流，例如從線路中流往大地的電流[1]。雜散電流腐蝕就是指在電解作用下產(chǎn)生的雜亂電流對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道造成的腐蝕現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，埋入地下的油氣長(zhǎng)輸管道通常由金屬制造，而金屬具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性。當(dāng)雜亂電流形成后，會(huì)在管道中流動(dòng)并形成局部電位差。當(dāng)電位差過(guò)大時(shí)會(huì)發(fā)生電解現(xiàn)象，大量的氫在管道表面出現(xiàn)，同時(shí)管道表面的金屬會(huì)以離子化與其他介質(zhì)相溶，管道在此電化學(xué)作用下會(huì)受到較大的腐蝕。

二、油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流干擾腐蝕的特點(diǎn)

（一）電流強(qiáng)度大，腐蝕效果強(qiáng)

若是沒(méi)有雜散電流的存在，埋入地下的金屬管道在自然條件下能夠承受長(zhǎng)時(shí)間的自然腐蝕而不影響正常使用。但雜散電流出現(xiàn)以后，使用壽命會(huì)大幅度降低。這是因?yàn)殡s散電流滿足法拉第定律，在此定律下管道內(nèi)流過(guò)的雜散電流將高達(dá)數(shù)百安，如此巨大的電流帶來(lái)的腐蝕效果是驚人的，是自然腐蝕效果的數(shù)十倍。

（二）腐蝕范圍大，無(wú)固定規(guī)律

通常來(lái)說(shuō)，油氣長(zhǎng)輸管道的長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十甚至上百千米，期間為了監(jiān)測(cè)和管理，會(huì)隔段設(shè)置許多電力設(shè)施。這些電力設(shè)施會(huì)成為雜散電流的主要電源，根據(jù)電源的分布情況，造成的雜散電流影響范圍從幾千米但幾十千米不等，幾乎覆蓋管道線路大部[2]。加上雜散電流無(wú)固定線路，具有很大的不可控性，使得對(duì)其的監(jiān)測(cè)和防護(hù)工作變得極為困難。

（三）腐蝕部位分布密集

土壤由于成分不同和厚度不同，自身的電阻也不相同。雜散電流在進(jìn)行流通時(shí)優(yōu)先選擇電阻較小的土壤層，這就形成一個(gè)流通密集區(qū)。流通密集區(qū)內(nèi)的管道所受的腐蝕遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他區(qū)域。部分油氣長(zhǎng)輸管道自身帶有防腐蝕涂層，對(duì)于這類管道，腐蝕密集區(qū)一般位于其防腐涂層的薄弱處。

（四）直流雜散電流具有更強(qiáng)的腐蝕性

由于油氣長(zhǎng)輸管道的重要性和雜散電流的危害性，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員數(shù)十年來(lái)已對(duì)其進(jìn)行了較為全面的研究。其中一項(xiàng)研究結(jié)果表明，直流電相較于交流具有更強(qiáng)的干擾腐蝕性，一般來(lái)說(shuō)，直流電的腐蝕性是交流電的五十倍左右。

三、油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流的防護(hù)手段

（一）避免管道周邊出現(xiàn)電流源

管道周邊的電流源往往是產(chǎn)生和強(qiáng)化雜散電流的主要因素，在進(jìn)行油氣長(zhǎng)輸管道線路的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的選擇鋪設(shè)線路，對(duì)一些強(qiáng)大電流源進(jìn)行最大化規(guī)避，例如地鐵、輕軌、地下配網(wǎng)等。對(duì)管道自身的監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備進(jìn)行防護(hù)性安裝，與管道的間隔距離應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）實(shí)行排流保護(hù)措施

與管道防腐不同，排流保護(hù)措施需要在管道鋪設(shè)前期對(duì)線路和管道進(jìn)行測(cè)試，對(duì)地質(zhì)情況和相關(guān)技術(shù)要求較高，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行考慮，才能確定正確的保護(hù)方案。

（三）噴涂防腐蝕涂層

通過(guò)噴涂具有防干擾腐蝕的涂層，可以在很大程度上避免管道造成雜散電流的腐蝕[3]。目前主流的防腐蝕涂層主要有以下幾種：

第一，常溫固化陶瓷防蝕涂層。這種涂層由陶瓷粉和特殊粘合劑混合制作而成，能夠在常溫條件下使得管道表面固化。借此使得管道具備較強(qiáng)的防腐蝕能力，且能對(duì)已腐蝕的部分起到較好的修復(fù)效果。

第二，煤焦油瓷漆涂層。這種涂層有著非常成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和較高的實(shí)用價(jià)值，在絕緣性和抗微生物腐蝕上有著強(qiáng)大的性能，但因?yàn)槭褂脮?huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大影響，現(xiàn)已面臨淘汰，不具備發(fā)展價(jià)值。

第三，無(wú)溶劑聚氨酯涂層。這種涂層有著較短的固化時(shí)間，利于施工的開(kāi)展。且在抗電解和抗應(yīng)力方面有著良好的表現(xiàn)。

第四，三層復(fù)合涂層。這種涂層具有層次性，由內(nèi)到外不同的物質(zhì)發(fā)揮著不同的防護(hù)作用。但其制作和施工難度較高且生產(chǎn)成本較高，目前應(yīng)用于一些成品管道的防腐蝕加工上。

第五，溶結(jié)環(huán)氧粉末涂層。這種涂層的主要成分是固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，所以在粘接性和彈性上表現(xiàn)良好，能夠很好的抵抗土壤中的磨損和應(yīng)力等影響。

（四）陰極保護(hù)法

所謂陰極保護(hù)法，指的是利用外加電流的影響或者通過(guò)犧牲陽(yáng)極消除管道中造成腐蝕的陽(yáng)極區(qū)，使得管道呈現(xiàn)陰極狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保護(hù)效果。陰極保護(hù)法可分為以下兩種：

第一，外加電流。通過(guò)利用外部直流電流極化管道表面，可以抵消管道表面電位的不均勻，進(jìn)而防止雜散電流帶來(lái)的電位差進(jìn)而達(dá)到防腐蝕效果。這也是目前我國(guó)油氣長(zhǎng)輸管道進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，使用最普遍的方法。

第二，犧牲陽(yáng)極。將電位低于管道表面的金屬材料連接到管道主體上去，代替管道受到腐蝕。

（五）及時(shí)維護(hù)，降低腐蝕嚴(yán)重性

提前發(fā)現(xiàn)管道腐蝕情況，能夠有效避免情況惡化后造成更大損失。在問(wèn)題較為輕微時(shí)解決它無(wú)疑是效果顯著而成本低廉的，對(duì)于降低物力資金的損耗和較少對(duì)人員安全的威脅都有著積極作用[4]。由此可見(jiàn)提前預(yù)防的重要性和實(shí)用性，而做好提前預(yù)防的有效措施就是加強(qiáng)巡邏檢查的力度和細(xì)度。相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)建立專門負(fù)責(zé)管道監(jiān)測(cè)和維護(hù)的隊(duì)伍并制定符合要求的巡查計(jì)劃和嚴(yán)格的管理監(jiān)督制度，最好達(dá)到“一天一查”和“小問(wèn)題不斷，大問(wèn)題沒(méi)有”的效果。根據(jù)巡查記錄，可利用計(jì)算機(jī)搭建數(shù)據(jù)模型，更加精準(zhǔn)的掌握管道腐蝕情況，最大程度保障管道的作業(yè)情況穩(wěn)定、安全。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，油氣長(zhǎng)輸管道在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍要繼續(xù)擔(dān)任油氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸任務(wù)，而對(duì)于管道的防腐問(wèn)題也將持續(xù)困擾著世界。針對(duì)雜散電流造成的干擾腐蝕，目前來(lái)說(shuō)主要有合理設(shè)計(jì)線路、噴涂涂層和陰極保護(hù)三種方法。相關(guān)企業(yè)和部門要加強(qiáng)對(duì)這一問(wèn)題的重視，加大對(duì)管道防腐蝕的研究力度和資源投入，爭(zhēng)取不斷降低雜散電流對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道的干擾和腐蝕，增加管道運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖柯熹;覃敏;何國(guó)璽;張世堅(jiān);楊娜;趙帥.油氣集輸管線沖刷腐蝕規(guī)律研究進(jìn)展[J].材料保護(hù)，2020，v.53;No.498，133-143.

[2] 戴立越.油氣長(zhǎng)輸管線腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)研究[C].遼寧石油化工大學(xué)，2019.

[3] 張建兵.長(zhǎng)輸油氣管道工藝站場(chǎng)埋地管線腐蝕分析——評(píng)《特殊地質(zhì)條件下的管道施工與管理》[J].新疆地質(zhì)，2019，v.37;No.143，145.

[4] 崔進(jìn)起;于曉勇;郭澤榮.基于ANSYS有限元法的長(zhǎng)輸油氣腐蝕管道剩余強(qiáng)度與剩余壽命研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，v.27;No.169，63-66.

作者簡(jiǎn)介：

鄒月兵（1991—），性別：男，民族：漢，籍貫：四川省宜賓市李場(chǎng)鎮(zhèn)仁興村，職稱：項(xiàng)目主管，學(xué)歷：本科，單位：四川宇通管道技術(shù)有限責(zé)任公司，研究方向：試析油氣長(zhǎng)輸管道雜散電流的干擾腐蝕與防護(hù)手段。