長輸管道陰極保護有效性影響因素分析

李中金

摘要：天然氣作為人們生產活動中的重要能源，在推動我國工業發展的進程與經濟的發展等方面發揮著重要作用。由于長輸管道具有較高運輸效率、較低運輸成本以及相對較好的安全性能等優勢，目前仍作為我國天然氣輸送的主要手段。為此，我國已經初步構建天然氣管道運輸的網絡體系，同時加大對天然氣長輸管道的質量與安全的監管，以此保障天然氣的穩定運輸。但是長輸管道的使用勢必存在著一些安全的隱患，因此采用陰極保護的方式，能增強天然氣長輸管道的穩定運行。

關鍵詞：長輸管道;陰極保護;有效性;影響因素分析

中圖分類號：TE988

文獻標識碼：A

引言

天然氣作為一種重要的能源資源，對社會的發展具有十分重要的作用。尤其是在社會不斷發展的今天，人們對于天然氣的需求量將會變得越來越大。然而，由于天然氣在生產和運輸的過程中需要大量的運輸管道，而且隨著社會的發展，天然氣的運輸則需要更長的運輸管道，因此對于管道來講，維護就相對較為困難。再加上天然氣運輸的管道常年埋于地下，容易受到各種因素的侵蝕，因此對于天然氣長輸管道的維護就成為了當今社會需要重點研究的課題。陰極保護管道措施是當今社會保護天然氣長輸管道免受腐蝕的最有效的措施。因此明確影響天然氣長輸管道陰極保護有效性的因素至關重要。

1陰極保護有效性影響的探究

1.1恒電位儀所產生的故障

在長輸管道保護中采用犧牲陽極的陰極保護法，最容易使得恒電位儀產生故障，導致內部的集成電路以及電子元件受到損傷。在目前的管道運輸中，恒電位儀產生的故障次數偏多，在遇到簡單的儀器故障時，其修理的過程對于一般的技術人員來說相對簡單，只需靠平時的一定的專業知識和實踐的經驗就能解決。但在實際操作過程中，技術人員由于自身的專業知識不足，實踐經驗又相對缺乏，并不能完全地解決恒電位儀所發生簡單故障，而遇到較大的儀器故障時，又不能及時的請到專業的維修人員進行修理，使得恒電位儀維修問題的拖沓，導致長輸管道的使用壽命會大大縮減。

1.2電絕緣裝置故障

在對長輸管道進行陰極保護的措施時，需要使用大量的絕緣裝置，其中分別包括絕緣法蘭、絕緣接頭、固定支墩等裝置。對于目前的長輸管道，一方面由于施工團隊對于絕緣裝置的不屑，使得絕緣裝置的性能不能達標，使得保護的性能降低，間接減少長輸管道的使用壽命。另一方面，絕緣裝置由于各種原因而導致失效，例如缺乏對絕緣裝置的包裹、裝置內有雜質造成短路、絕緣接頭自然脫落等緣故，從而造成長輸管道兩端電流的導通，造成管道腐蝕的現象。

1.3電纜與輔助陽極故障

陰極保護的系統中，電纜作為核心的運行設備，如果出現短路或者其他的故障，在一定程度上會影響到整個保護系統的運作，還會加快長輸管道損害的程度。與此同時，輔助陽極作為保護電流從電源引入土壤中的導電體，能有效的防止電化學腐蝕。在當前大部分陰極保護系統的施工質量沒有合格、選擇的陽極金屬材料也未完全達標，導致腐蝕物的增多引起電阻的增大，從而降低管道保護的效果。

2.4 防腐層故障與電流干擾

防腐層主要是使金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質相隔絕，是陰極保護的基本方法之一。由于防腐層長時間埋在地底之中，長時間下來會出現老化、脫落、脆弱等現象，會發生管道的腐蝕。此外，由于長輸管道的線路較長，不可避免的會出現與其他雜亂的電流相互干擾現象，甚至會沖擊整個陰極保護系統，出現加速腐化的反作用效果。

2陰極保護有效性的提升對策

2.1陰極材料計算

雖然埋于土壤中的管道會受到多種情況的腐蝕，但是最為常見的要屬電化學腐蝕，一旦發生電化學腐蝕的情況，則會連帶發生更多的化學反應，繼而發生鐵原子對輸送管道腐蝕的情況，這會使管道慢慢變薄，同時還會出現因為腐蝕形成的孔洞。有效解決方案就是將活潑的金屬安放在管道的周邊，運用導線進行連接，這會使陰極的腐蝕情況被活潑金屬的陰極腐蝕所更替。通過對鐵腐蝕情況的研究，分析金屬平衡電位，有效的降低了天然氣輸送管道的腐蝕，探究金屬電位變動，解析電子移動情況，在對直流電源設備的操控優勢進行探究后，明確陰極維護站兩邊的輸送管道具有一定的長度，先是進行最大保護長度的研究，然后確定最大保護長度，便能夠運用到實際保護中了。在使用過程中，想要使保護的效率達到更好的效果，可以采用陰極保護裝置，需要明確管道陰極保護的最低需求，也就是說管道陰極保護電位不能低于-850mV（CSE）。了解輸送管道的直徑長度和承壓能力，從而選擇出更適合的管道外壁保護層和電流密度保護。科技引領發展，目前輸送管道外壁的保護層所用材質為三層聚乙烯。運用三層PE進行管道的保護，確保電流保護密度，采用三層PE保護層電阻是100000Ωm2，能夠更好地控制保護密度。通過不斷的設計實踐，采用三層PE保護層進行保護的管道電流保護密度為30μA/m2，通過對這些基礎目標的設定，再通過對管道中所有土壤的分析，都能夠為管道的保護設計提供專業的解決方式，得出了舍棄陰極系統的計算公式，扭轉了舍棄陰極的比重。

2.2犧牲陰極地床

為促使陰極能夠在土壤里正確運行，同時幫助制止土壤陰極的鈍化，舍棄陰極層只用于專業組件實施化學補充。陰極層能夠化解陰極腐蝕所生成的物質，確保陰極和陰極周邊的持續濕潤，原料和部分土壤的隔離產生了陰極材料的電阻率。通過陰極產生電流的不斷提升，運作環境較穩，鎂合金通過舍棄陰極在土壤中的能力>20Ωm，材料的填埋應當由石膏粉75%，膨潤土20%和5%的工業硫酸鈉組成。填埋的材料應當事先放在厚實的棉袋中或者厚50mm的袋中，同時要保證陰極具有均勻的厚度，成分緊密連接并且勻和。對臨近站的電位實施監測，做好最小電位的優良保護，其值在-0.85V。解析最小電位的保護情況和要求，規定把最小電位把控于-0.85V條件上。把控電位的值，控制最大電位保護的值，確保電位的準確性具有控制意義，控制電位保持或低于最強保護，確保陰極保護的成功。

2.3電化學保護法

因為金屬埋藏在土壤的過程中會生成電化學反應，其擁有很強的腐蝕力，久而久之使輸送管道發生腐蝕的情況，這也是長輸管道發生腐蝕情況的最主要因素。金屬電極中若是在電位比較低的情況下，就會由于電子過少發生陰極的情況，相反若是在電位比較高的情況下，則會由于電子的獲取發生陰極的情況。陽離子在輸送管道腐蝕期間會通過吸取陽離子產生氧化現象，從而發生腐蝕情況。運用外界的電流把金屬自身的帶電位改變，這便是電化學保護法，其能夠減少輸送管道受到腐蝕，延長管道使用的壽命。依照保護電位變化方位的異同可以將電化學保護法分為兩類：一個是陰極電化學保護，一個是陰極電化學保護。但是當前國內使用最多的當屬陰極電化學保護法。

結束語

隨著社會對于天然氣這種能源資源需求的不斷增加，天然氣的長輸管道的鋪設變得越來越普遍。而這種施工帶來的管道保護也成為了天然氣施工單位所面臨的一個大問題。天然氣長輸管道的陰極保護是當今社會中較為有效的一種保護，因此必須要不斷的分析影響陰極保護有效性的因素，最終根據可能出現的問題采取有針對性的解決措施，最終確保其對天然氣長輸管道陰極保護的有效性。相信隨著社會的發展和國家對于這一問題的不斷重視，天然氣長輸管道陰極保護的有效性必將得到最大程度的提高，天然氣的長輸管道也必將會運行的更加通暢。

參考文獻

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