试析油气长输管道杂散电流的干扰腐蚀与防护手段

摘要：油气的储存和运输是现代社会能源利用的重要部分，而担任储存和运输的主要组成部分是油气长输管道，其在化工生产、市政管理等多个方面都体现出极大的使用价值。但在杂散电流的影响下，油气长输管道普遍出现腐蚀现象，降低油气长输管道的稳定性和安全性。本文就油气长输管道杂散电流的干扰腐蚀与防护这一问题展开研究，对其中出现的问题进行分析和总结，并初步提出相应的解决方法，期望能为相关机构和人士提供帮助。

关键词：油气长输管道;杂散电流;干扰腐蚀;防护手段

引言：

现代社会对于能源的需求量不断增多，我国的石油行业在此背景下得到了快速的发展，由此推动了油气长输管道的建设。作为油气储存和运输中的关键部分，油气长输管道有着较广的应用范围和较好的应用效果。但油气长输管道长期饱受腐蚀的影响，严重时会引发泄漏、爆炸等安全事故，危害人员设施安全。因此，如何对油气长输管道造成的腐蚀现象进行防护，增加管道的使用寿命和运行稳定性，成为石油行业的重要问题。

一、油气长输管道杂散电流的定义

所谓杂散电流，是指不在规定线路或者范围内进行流动的电流，例如从线路中流往大地的电流[1]。杂散电流腐蚀就是指在电解作用下产生的杂乱电流对油气长输管道造成的腐蝕现象。一般来说，埋入地下的油气长输管道通常由金属制造，而金属具有较强的导电性。当杂乱电流形成后，会在管道中流动并形成局部电位差。当电位差过大时会发生电解现象，大量的氢在管道表面出现，同时管道表面的金属会以离子化与其他介质相溶，管道在此电化学作用下会受到较大的腐蚀。

二、油气长输管道杂散电流干扰腐蚀的特点

（一）电流强度大，腐蚀效果强

若是没有杂散电流的存在，埋入地下的金属管道在自然条件下能够承受长时间的自然腐蚀而不影响正常使用。但杂散电流出现以后，使用寿命会大幅度降低。这是因为杂散电流满足法拉第定律，在此定律下管道内流过的杂散电流将高达数百安，如此巨大的电流带来的腐蚀效果是惊人的，是自然腐蚀效果的数十倍。

（二）腐蚀范围大，无固定规律

通常来说，油气长输管道的长度可达数十甚至上百千米，期间为了监测和管理，会隔段设置许多电力设施。这些电力设施会成为杂散电流的主要电源，根据电源的分布情况，造成的杂散电流影响范围从几千米但几十千米不等，几乎覆盖管道线路大部[2]。加上杂散电流无固定线路，具有很大的不可控性，使得对其的监测和防护工作变得极为困难。

（三）腐蚀部位分布密集

土壤由于成分不同和厚度不同，自身的电阻也不相同。杂散电流在进行流通时优先选择电阻较小的土壤层，这就形成一个流通密集区。流通密集区内的管道所受的腐蚀远远超过其他区域。部分油气长输管道自身带有防腐蚀涂层，对于这类管道，腐蚀密集区一般位于其防腐涂层的薄弱处。

（四）直流杂散电流具有更强的腐蚀性

由于油气长输管道的重要性和杂散电流的危害性，国内外相关机构和人员数十年来已对其进行了较为全面的研究。其中一项研究结果表明，直流电相较于交流具有更强的干扰腐蚀性，一般来说，直流电的腐蚀性是交流电的五十倍左右。

三、油气长输管道杂散电流的防护手段

（一）避免管道周边出现电流源

管道周边的电流源往往是产生和强化杂散电流的主要因素，在进行油气长输管道线路的设计时，应当科学合理的选择铺设线路，对一些强大电流源进行最大化规避，例如地铁、轻轨、地下配网等。对管道自身的监测和控制设备进行防护性安装，与管道的间隔距离应符合国家相关标准。

（二）实行排流保护措施

与管道防腐不同，排流保护措施需要在管道铺设前期对线路和管道进行测试，对地质情况和相关技术要求较高，需要结合实际情况进行考虑，才能确定正确的保护方案。

（三）喷涂防腐蚀涂层

通过喷涂具有防干扰腐蚀的涂层，可以在很大程度上避免管道造成杂散电流的腐蚀[3]。目前主流的防腐蚀涂层主要有以下几种：

第一，常温固化陶瓷防蚀涂层。这种涂层由陶瓷粉和特殊粘合剂混合制作而成，能够在常温条件下使得管道表面固化。借此使得管道具备较强的防腐蚀能力，且能对已腐蚀的部分起到较好的修复效果。

第二，煤焦油瓷漆涂层。这种涂层有着非常成熟的应用经验和较高的实用价值，在绝缘性和抗微生物腐蚀上有着强大的性能，但因为使用会对生态环境造成较大影响，现已面临淘汰，不具备发展价值。

第三，无溶剂聚氨酯涂层。这种涂层有着较短的固化时间，利于施工的开展。且在抗电解和抗应力方面有着良好的表现。

第四，三层复合涂层。这种涂层具有层次性，由内到外不同的物质发挥着不同的防护作用。但其制作和施工难度较高且生产成本较高，目前应用于一些成品管道的防腐蚀加工上。

第五，溶结环氧粉末涂层。这种涂层的主要成分是固态环氧树脂和固化剂，所以在粘接性和弹性上表现良好，能够很好的抵抗土壤中的磨损和应力等影响。

（四）阴极保护法

所谓阴极保护法，指的是利用外加电流的影响或者通过牺牲阳极消除管道中造成腐蚀的阳极区，使得管道呈现阴极状态，进而实现保护效果。阴极保护法可分为以下两种：

第一，外加电流。通过利用外部直流电流极化管道表面，可以抵消管道表面电位的不均匀，进而防止杂散电流带来的电位差进而达到防腐蚀效果。这也是目前我国油气长输管道进行阴极保护时，使用最普遍的方法。

第二，牺牲阳极。将电位低于管道表面的金属材料连接到管道主体上去，代替管道受到腐蚀。

（五）及时维护，降低腐蚀严重性

提前发现管道腐蚀情况，能够有效避免情况恶化后造成更大损失。在问题较为轻微时解决它无疑是效果显著而成本低廉的，对于降低物力资金的损耗和较少对人员安全的威胁都有着积极作用[4]。由此可见提前预防的重要性和实用性，而做好提前预防的有效措施就是加强巡逻检查的力度和细度。相关部门应当建立专门负责管道监测和维护的队伍并制定符合要求的巡查计划和严格的管理监督制度，最好达到“一天一查”和“小问题不断，大问题没有”的效果。根据巡查记录，可利用计算机搭建数据模型，更加精准的掌握管道腐蚀情况，最大程度保障管道的作业情况稳定、安全。

四、结束语

总而言之，油气长输管道在未来很长一段时间内仍要继续担任油气的储存和运输任务，而对于管道的防腐问题也将持续困扰着世界。针对杂散电流造成的干扰腐蚀，目前来说主要有合理设计线路、喷涂涂层和阴极保护三种方法。相关企业和部门要加强对这一问题的重视，加大对管道防腐蚀的研究力度和资源投入，争取不断降低杂散电流对油气长输管道的干扰和腐蚀，增加管道运行的稳定性和安全性。

参考文献：

[1] 廖柯熹;覃敏;何国玺;张世坚;杨娜;赵帅.油气集输管线冲刷腐蚀规律研究进展[J].材料保护，2020，v.53;No.498，133-143.

[2] 戴立越.油气长输管线腐蚀剩余寿命预测研究[C].辽宁石油化工大学，2019.

[3] 张建兵.长输油气管道工艺站场埋地管线腐蚀分析——评《特殊地质条件下的管道施工与管理》[J].新疆地质，2019，v.37;No.143，145.

[4] 崔进起;于晓勇;郭泽荣.基于ANSYS有限元法的长输油气腐蚀管道剩余强度与剩余寿命研究[J].实验技术与管理，2010，v.27;No.169，63-66.

作者简介：

邹月兵（1991—），性别：男，民族：汉，籍贯：四川省宜宾市李场镇仁兴村，职称：项目主管，学历：本科，单位：四川宇通管道技术有限责任公司，研究方向：试析油气长输管道杂散电流的干扰腐蚀与防护手段。