埋地天然氣管道陰極保護電位遙測系統及其應用探討

摘?要：埋地天然氣管道陰極保護電位遙測系統的應用符合現代化的時代特征。本文通過對埋地天然氣管道陰極保護的主要作用進行分析，發現利用陰極保護能夠實現天然氣管道的長期應用。針對應急保護工作中的原理和雜散電流的檢測進行了解，對天然氣管道陰極保護系統的設計以及埋地天然氣管道陰極保護電位遙測系統進行研究，結合遙測系統的應用，做好遙測終端裝置的安裝和檢測方案的設置，有效地對埋地天然氣管道的陰極防腐效果進行檢測，實現天然氣有效的運輸。

關鍵詞：埋地天然氣管道;陰極保護電位;遙測系統;應用

城市化發展速度不斷加快，各種便利化的設施和城市發展緊密聯系，天然氣取代傳統的煤氣，走入千家萬戶。天然氣管道建設過程中，管道的防腐是非常重要的，因為它的安全直接關系到能源的運輸。作為傳輸能源的管道，它需要長時間地埋在地下，受到土壤水環境和接觸物質的影響都會出現陽極腐蝕的現象。對于天然氣管道陰極保護技術的研究，能夠保護金屬管道表面陰極的極化，防止管道出現電子遷移情況，從而減少腐蝕現象的出現，提高管道的運行壽命，實現天然氣的安全運輸。

一、埋地天然氣管道陰極保護的主要作用

埋在地下的天然氣管道大部分采取外部防腐層融合外加陰極的方式，這樣可以有效地防止腐蝕，這些措施都是為應對管道埋設中外部的復雜環境，因為管道在埋設地下時除了受到土壤和雨水的侵蝕，除了這些外界環境的影響之外，在周圍土壤中還存在雜散電流，這些電流會對管道造成腐蝕。雜散電流是因為直流電流通過地面鋪設的軌道，有一部分進入了大地內部，在大地管道上流動，然后回到電源[1]。這部分雜散電流的腐蝕性非常強大，嚴重威脅著管道的運送安全。所以在做好埋地天然氣管道防腐中，針對雜散電流的防腐工作也是非常必要的。

根據統計調查，例如在2018年貴州晴隆中石油天然氣管道發生泄漏爆炸，造成多名人員受傷在2017年貴州同一段天然氣輸氣管道發生爆炸，造成多名人員傷亡，發生爆炸事故的管道是我國西南方向一條重要的能源動脈，因此無論是造成的人員傷亡還是經濟損失都是非常嚴重的，還有在上海發達的浦東地區埋設了很多天然氣管道，而這些地區天然氣管道腐蝕非常嚴重，這主要就是因為該地區有大量的軌道交通，這些軌道交通沿線附近的鋼管已經多次發生泄漏情況，造成數百萬的經濟損失。為了防止雜散電流對對埋地金屬管線的破壞，就需要對這些雜散電流做好處理。

二、陰極保護的工作原理和雜散電流的檢測

在城市埋地天然氣管道中，雜散電流的大小和分布與軌道交通有著密切關系，這些埋在地下的天然氣管道線路會受到直流和交流電路的干擾。對雜散電流的測量是存在很多困難的，利用地下管地和土壤電位梯度來判斷直流和交流電的干擾。但這些測量方法對人員的要求很高，在進行數據記錄和數據分析時，也有龐大的工作量，這就給雜散電流的分析帶來很大難度。當前對埋地天然氣管道采取陰極保護電位遙測系統，能夠實現對雜散電流的全方位檢測評價，有效地克服利用管地電位測試和土壤電位梯度測試中問題，借助于平臺實現無人檢測自動化管理[2]。

三、埋地天然氣管道陰極保護系統的設計

埋地天然氣管道陰極保護系統的設計是通過犧牲部分陽極的材料來實現對天然氣金屬管道的保護，在犧牲的部分陽極材料中也有嚴格的要求。一般情況下，要求這些犧牲的陽極是要中短距離的管道線，陽極輸出的電流小，定位穩定，金屬表面也不存在高電阻，不需要借助外部電源進行運行，這樣就讓安裝和維護的費用更低。在犧牲陽極部分材料的工作中，最重要的就是對接的電池的安裝，這主要是為了防止絕緣設備遭受自然的破壞，例如當雷電天氣時，這些接地的電池就能夠提供有效電源。在安裝過程中，需要結合實際情況做好打光清潔工作，做完后將陽極插入填料中心，壓實后進行填土工作。天然氣管道陰極保護就是被保護的管道端，要保證電氣連續與外界環境絕緣，要利用牛油膠布進行密封。只有做好這一系列的工作才能夠保障埋地天然氣管道陰極保護系統的有效運行。

四、埋地天然氣管道陰極保護電位遙測系統分析

埋地天然氣管道應急保護電位遙測系統主要是利用了無線通信等軟件和硬件做好數據收集和分析，有效保護天然氣管道。

（一）微功耗數據采集器

利用微功耗數據采集器能夠自動的對陰極的數據進行測試，因為在傳統的人工數據采集過程中，一般利用通電電位作為應急保護電位，但是在通電電位中有IR降的存在，所以就容易出現很多問題，這些問題會造成一定的安全隱患。當前信息技術的發展，人們也對天然氣管道陰極保護的深入研究，發現利用斷電電位比通電電位能夠更加準確地評價應急保護的結果，這主要就是在天然氣管道兩側，安裝帶有GPS的時鐘斷流器，設置好通斷要求，再由專業的人員統一進行相關的測試工作[2]。微功耗數據采集器，它能夠更加全面地對陰極保護在天然氣管道中的應用進行分析。

（二）同步斷流器和手持式數據交換儀

這項技術是結合天然氣管道鋼管陰極保護參數中所要求的斷電法對斷電電位進行測試，它需要整個系統中的恒電位儀通行12秒，斷3秒的間歇工作。在前文提到的微功耗數據采集器中，安裝有GPS的時鐘斷流器，那么同步斷流器就是用來接收GPS中的時鐘信號。實現對恒電位儀輸出工作的有效控制。手持式的數據交換儀，則是由專業的巡查管道線路工人進行操作的，它的主要目的就是進行數據之間的轉換，是用在微功耗數據采集器和數據傳輸設備之間。

（三）陰極保護數據管理系統

該系統的主要作用就是將接收到的數據轉化為SQL SERVER的數據庫接口，然后再利用系統對其進行相關的管理和分析。該系統具有數據管理、數據分析和數據備份等諸多功能，它是非常全面化的一個數據系統，主要目的是為了減少重復勞動，有效地提高效率，而想要了解雜散電流數據的人，只需要通過遠程訪問，瀏覽數據處理結果就能夠了解到最終的情況。

五、遙測系統的工程的實際應用

（一）遙測終端裝置的安裝

該系統的安裝位置是在測試樁內，通過測試裝的內電纜實現了電極和管道的連接。如下圖所示，實現了相關連接，埋地管道和兩側終端設備相聯系，終端設備在和參比電極相聯系。在這個過程中存在著電位測試探頭，它主要是一種保護應急附屬的裝置，對保護管道進行綜合性的管理。在整個管理維護中發揮著重要的作用，為了讓該裝置產生有效的效果，要結合具體施工時的要求，每隔1000米設置相關的測試樁。對測試中的安裝位置也有嚴格要求，要求測試裝要設置在犧牲陽極輸電管線中間部分，因為該地區的土壤腐蝕性最強，該管道的腐蝕絕緣層最為薄弱，這樣才能夠對應急保護的效果進行全面的了解。

（二）檢測方案的設置

除了安裝之外，對檢測方案也要進行必要的設置，因為檢測方案他并不是一區理論上進行的，它需要結合天然氣管道實際使用狀態和年限來進行設置。對管道電位的傳統檢測方法有斷電法和遠、近參比法等。大多數的天然氣管道所選用的材料一般都是三層結構的聚乙烯防腐，采取地表參比法，能夠得到準確的檢測結果。這種方法在操作中主要是將參比電極放在管道上端的土壤處，必須要保證電極和土壤全面接觸。然后再對電壓表量程不斷地調整，必須要符合測量的精確度，最后對測量結果進行統計。這樣根據測量的結果就能了解到保護裝置所起到的作用，但這樣的方法會花費較多的時間[4]。當前利用陰極保護電位遙測系統進行測試，它的優點十分明顯，不僅快速而且收集的數據穩定耗電量小，也能夠便于實現遠程的訪問，有效對數據進行采集分析，和現代化社會緊密聯系，提高了天然氣管網現代化管理，能夠實現全程有效的管理。

（三）遙測系統的工程的實際運行效果

將遙測終端裝置做好現場安裝工作后，在實際運行的過程中，通過測量會發現管道受到雜散電流干擾，這些雜散電流會對數據造成嚴重的干擾，所以要想排除這些干擾就需要利用排除電流干擾的措施。做好相關的排流工作排流后，就能夠發現陰極保護電位遙測對，整個管道的保護效果，有效地減少波動幅度，也將電位基本控制在安全范圍內，取得了較好的排流效果。

六、結語

總結全文，做好天然氣管道防腐工作，能夠有效推動能源和經濟的進一步發展。因此要針對天然氣管道出現的腐蝕情況，選擇合適的防腐絕緣材料做好防腐，這是最基本的工作。還需要結合雜散電流所造成的腐蝕，做好有效的防護工作，保護管道運輸的安全，延長管道使用壽命。當前運用遠程技術監控陰極保護系統，適用于長距離的輸送管線上，它的綜合效果非常顯著，不僅有較強的經濟收益，也能取得極大的安全保障，因此埋地天然氣管道陰極保護電位遙測系統的應用是能夠幫助天然氣管道安全運行的重要保障。

參考文獻：

[1]陳曉秋.城市埋地燃氣管道陰極保護防腐技術研究[J].節能，2020，39（03）：76-77.

[2]李朋.交流干擾對埋地管道陰極保護電位的影響分析[J].油氣田地面工程，2020，39（03）：70-75.

[3]胡光.某成品油管道的外加電流陰極保護技術應用[J].全面腐蝕控制，2019，33（06）：33-35.

[4]胡雪梅.埋地輸油管道陰極保護電位欠保護狀態的原因與對策[J].石油化工腐蝕與防護，2019，36（01）：27-30.

作者簡介：杜志波（1986—?），男，漢族，四川金堂人，本科，中級工程師，研究方向：油氣儲運、城鎮燃氣。