油气长输管道阴极保护系统维护及提升

何俊亮

摘 要：近年来，管道事故在中国频繁发生，主要原因之一则是管道阴极保护系统腐蚀。当前，人们对阴极保护的原理是以钢套管保护和电气化的保护为主，根据这两种有效的方法，强调电气化和杂散电流排流的其他方面，需要采取的必要措施。由于许多油气管道采用金属管道，阴极保护是保护管道不受腐蚀的理想方式，但是阴极保护的技术相当复杂，在每一种情况下，都必须充分考虑实际需要，选择合适的分流方式，提高故障诊断和及时补救的能力。

关键词：油气长输管道;阴极;保护系统;维护;提升

引言：

随着更多石油项目的建設，长输管道的使用也在增加。在这种管道的实际使用中，腐蚀是经常导致事故的一个主要因素。腐蚀问题可直接导致管道泄漏，从而引起火灾、爆炸和环境破坏。目前有许多保护管道不受腐蚀的措施，但大多数是昂贵和复杂的。由于大多数石油管道是金属的，可以使用阴极保护，这是目前最有效的，也是相对便宜的方法。在这篇文章中，将讨论长输石油管道的阴极保护系统的维护和设计，希望可以改善管道的腐蚀，延长其使用寿命。

一、阴极保护的原理

在当前阶段，使用阴极保护的企业应该在阴极保护的基础上使用牺牲阳极， 保护阴极的原理是。因为电化学方面的腐蚀现象发生在腐蚀电池的阳极，而不是阴极。因此，金属保护必须是阴极性的，以防止金属的腐蚀。其原理是，金属必须有足够的电子，使每个被保护的金属都具有电子过剩的特性，使金属表面的所有点都达到相同的负电位，这样，金属原子就很难失去电子，在溶液中不容易转化为离子[1]。

二、阴极保护失去作用的情况分析

（一）保护性套管因素的影响

根据阴极保护的原理，阴极保护电流只有在管子表面表现出电子过剩时才会使各点到达相同点位，管子就会得到保护。如果在过渡点的管子上放置一个水泥保护套，就会产生一个屏蔽效应，阴保电流就会被允许通过套管，管子本身不能吸收阴极电流，或者吸收的阴极电流非常少，那么水泥套管可以屏蔽阴极电流流入管内。此外，使用套管可能会带来额外的安全风险，如果套筒与管子的连接松动，可能会发生电流短路，导致电流大幅下降，阴极保护系统退化，主干线的侵蚀和石油溢出，那么使用套管不能保证管道的安全，也会缩短管道的使用寿命。

（二）电气化铁路的影响

一般情况下，电气化铁路通常使用逆向带回流线电流。特别是，接触线由支撑线和接触线组成，接触线由接触导体和回流线组成，牵引电流通过铁轨、大地和开关导体返回到车站。轨道、接触线和低频回流线共同构成了牵引系统。此时，牵引线和回流线成为相互感应的关系，回流线中的电流从轨道转移到牵引站，轨道在地面产生的电流减少。在交流线路上，第二根导体是接地体，导体与地面没有完全隔离，所以导体中会产生漏电电流并最终到达地面。由于过高电压电流产生在地面上，变电站周围地区会出现高电位，这可能对附近的石油和天然气管道以及储油罐产生重大影响。电气化铁路的牵引电流系统属于非常特殊的一类高压线，其特点是不对称。在铁路附近的石油和天然气管道中的电磁感应会形成部分电压或电流，管道周围的地下金属管道也会受到影响[2]。

三、长输管道阴极保护系统的维护及提升

（一）保证管道安全

在管道应用水泥套管之后，会对管道的阴极保护造成影响。但提前涂上防腐层之后，不仅泄露的情况会被规避，腐蚀的速度也会减慢，这样能够增强管道的安全性，延长其使用时间。因此，在穿越段管道位置，加厚管道壁，涂抹防护层，对管道的安全性有良好的保障。同时，管道在穿越道路时，工人应尽量用混凝土板来支撑管道，同时在板的中间，特别是在管道上使用具有高绝缘功能的绝缘支架，使板和管道具有一定的绝缘效果，避免破坏油气管道的保护功能。如有必要，保护性阳极应安装在管道的两侧，以确保保护油气管道的阴极保护功能。

（二）运用杂散电流进行排流

在对管道进行极性分排的时候，可以选择使用杂散电流来进行适当的保护。这种效果良好、花费较低、使用过程较为简单的方法，会起到意想不到的效果。但需要注意的是，这种方式也会因为其难以避免的缺点对其他电流造成干扰。因此，需要在交流干扰较弱的情况下才选择使用。同时，电极充电箱应包含一个带镁阳极的二极管用于接地。二极管导体的正电位可以接地，这样才能起到使阴极保护电位持续存在的现象[3]。

（三）排流装置的安装与检测

在固态去耦合器排流的情况下，去耦合器的先进的固态技术和非金属壳体，可以保护管道不受交变故障电流、雷电等电流的影响，损坏埋在地下的管道，减少其寿命。同时，固态去耦合器和接地的方法是国外最常用的方法之一，因为它的阈值电压和雷电电流大，能有效降低感应电压，而且操作简单，应用性能好。但是，无论是什么材料，其连接方式都需要具备较高的技术，来保证材料之间的连接起到保护管道的作用。这样一来，需要花费的时间以及投入的财力将是巨大的，不利于该项目的成本管理。因此，在进行测试的过程中，不仅需要使用特殊的材料，如使用镁阳极或钢管，还应发挥其优势，规避其缺陷，消除交流的干扰，保证排流过程能够顺利进行，对管道的存在环境进行有效的改善[4]。此外，在安装完排流设备后，应及时对设备进行检查和测试，以确保管道的阴极电位不出现超额。基于此，对阴极保护系统的使用，并根基实际的情况进行定期的维护，是防治腐锈出现的关键，也是保证管道正常投入使用的关键。

四、结束语

综上所述，近年来，中国的地下油气管道项目规模不断扩大，这些管道的运行状况直接关系到中国的能源安全。因此，对这些管道进行适当的防腐保护，并掌握阴极保护系统的维护和提升的技术，这对石油项目的安全和稳定是非常重要的，这样才能使这些系统完全发挥其功能。因此，企业需要选择合适的阴极保护技术，并根据实际应用情况采取合理的纠正措施，确保外部因素不干扰正常运行。

参考文献

[1]王杨.油气长输管道腐蚀成因及阴极保护防腐技术[J].中国新技术新产品，2021（13）：3.

[2]王刚.油气长输管道阴极保护系统的影响因素与措施研究[J].全面腐蚀控制，2021，35（1）：3.

[3]张超，秦晓东，李萌，等.长输管道阴极保护技术难点及应对方法[J].石油化工自动化，2021.

[4]苏杰臣.油气长输管道中阴极保护技术的应用分析[J].全面腐蚀控制，2020，34（6）：2.