影響油氣管道陰極保護系統因素與對策

竇永奇

摘要：隨著社會產業生產和人們生活水平的提高，石油和天然氣能源消耗也在穩步增加。因此，油氣管道建設規模不斷擴大。預計在未來幾年里，我國石油和天然氣收集及運輸管道的總建設長度將達15萬公里。由于我國土地廣闊，石油和天然氣管道在實際運行過程中將面臨多種環境，因此，石油和天然氣管道的安全事故更加頻繁發生。腐蝕是油氣管道事故的主要原因。在石油和天然氣管道防腐領域，主要有多項措施應用陰極保護、涂層保護。但是石油和天然氣管道在運行中不可避免地會出現腐蝕現象，因此必須對石油和天然氣管道以及保護時效問題進行深入研究，找到相應的解決方案，才能充分保證石油和天然氣管道的安全運行。

關鍵詞：油氣管道陰極保護系統;影響因素;對策

引言

油氣管線的穩定、安全運行對國家的戰略能源安全有著非常重要的作用。另一方面，油氣管道在日常運行中受到多種因素的影響，這些因素往往導致腐蝕，使管道安全運行的威脅。陰極防護是油氣管道常用的防腐技術。陰極保護的基本原理如下：電化學腐蝕過程中，如果陽極先腐蝕，陰極金屬不會發生腐蝕。該原理指出，當管道金屬包含足夠的電子并且它們都位于相同的負應力場時，在油氣管道腐蝕過程中，受保護的金屬表面填充過多的電子，而且都處在同一負電位，這樣被保護的金屬原子就不會被輕易離子化。

1油氣管道陰極保護影響因素分析

1.1套管的影響

通常在油氣管道穿越公路鐵路施工過程中，在管道表面放置一層套管。可以起到很好的保護油氣管道的作用。根據陰極保護的基本原理，陰極保護系統的外電流進入石油和天然氣管道內部，金屬管道達到接受電子的額定值時，金屬表面必須成為陰極保護系統的陰極電，由此才能達到對油氣管道的陰極保護效果。但是在陰極保護系統實際實施的同時，在金屬管中形成屏蔽，大多數電子只停留在套管中，陰極保護無效。另外，在我國的石油和天然氣管道中，套管的材料一般是金屬。套管與金屬管道直接接觸，進入短路狀態，因此被吸收的電子數量不僅會增加，金屬管道內部的電子也會流出，從而進一步加劇石油和天然氣管道的腐蝕。

1.2油氣管道周圍的電氣化鐵路對陰極保護系統的影響

油氣管道由于距離較長，因此途徑的環境也非常復雜，環境的影響也會對陰極保護系統產生嚴重影響，而電氣化鐵路系統對管道的影響最大。電氣化鐵路系統通常與牽引電網相連，由鐵路、地面等功能組成。在電氣化鐵路中，如果大量電流沿鐵路泄漏到管道外面，從而通過鐵路形成分散在油氣管道周圍的電流，進而形成進入油氣管道陰極保護系統的電位流。通常，石油和天然氣管道具有功率位置，當電流通過時形成陰極區域。這個陰極區域受管道陰極的保護，但當管道的金屬表面電位為負時，發生氫化，管道表面出現剝落，電流流入陽極管道的位置，不僅會引起電化學反應，反應度也相對較強，從而導致管道的電化學腐蝕。

2油氣管道陰極保護系統失效的對策分析

2.1提高管道本質安全

上述問題中已經說明鋼套管的存在，會對管道的陰極保護產生一定的影響，可能會加劇管道的腐蝕現象。因此，我們在建造管道時，如果需要通過某些障礙物，可以放棄增加鋼襯套的措施，增加管道自身的壁厚，以確保管道的安全。管道需要橫穿鐵路或道路時，應采用混凝土套管，在混凝土和管道之間添加絕緣層，以有效地防止對陰極保護產生不利影響。同時，增加導管兩端的陽極材料量，增加套管金屬允許的電子數量，從而全面保證陰極保護系統的安全運行。

2.2陰極保護與防腐層兼容性評價

目前，在油氣管道防腐控制過程中，當外部防腐涂層與陰極保護系統結合使用時，二者之間存在相互作用。在防腐層破損鋼制管道與土壤（電解質）接觸時，陰極保護系統可用于提供保護。隨著油氣管陰極保護技術的發展，陰極保護技術和涂層技術的兼容性引起了人們的廣泛關注。目前，在油氣管道腐蝕控制過程中，如果將保護層與陰極保護系統結合使用，陰極保護系統可以有效保護管道涂層的破損點，如果防護層出現剝離，水分會順著剝離層進入金屬管道內部，對陰極保護流產生屏蔽效果，達成管道的防腐控制。在進行油氣管道防腐控制中，需要對要注意保護陰極保護的相容性，并通過對腐蝕原因的實驗數據進行統計分析研究故障，陰極保護與保護涂層的相互相容性得到了有效提高，從而進一步優化和持續改進管道防腐控制系統。

2.3采取接地排流的方式確保陰極保護系統正常

電氣設備引起的雜散電流沒有更好的避免方法，只有通過排出才能有效地保證陰極保護，接地電流主要通過以下兩種方式進行：第一，極性排流。這種排放方式是在允許一些電流通過陰極流動，另一些通過流動來充分利用漂流電流的前提下排出的。第二去耦合劑排流。這種方法是目前世界上最先進的技術，固態耦合劑具有相對成熟的技術，所以外部有一層非金屬材料，排除電流或雷聲對管道中金屬的影響，有效延長管道的使用壽命，對保護管道也非常有效。

結束語

綜上所述，陰極保護是一項非常重要的油氣管道防腐技術，在油氣管道防腐中起到很好的作用，但隨著管道技術的發展，陰極保護技術也面臨著巨大的挑戰。為了解決不斷出現的難題，必須加強對陰極保護技術的研究，同時不斷優化、創新陰極保護技術中應用的設備，不斷改進石油和天然氣管道系統，實現石油和天然氣管道的高效穩定運行。

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