影响油气长输管道阴极保护系统的因素及对策

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，带动了人们日常生活水平的提升，而作为社会经济发展的主要动力，一些能源需求也在不断增加，其中油气能源的需求最为重要。为了满足对油气能源的运输，建设的输送管道的长度也在不断延长。可是因为我国地域面积广阔，输送管道所遇到的自然环境十分复杂，因此经常发生一些管道安全事故。而造成管道发生安全事故的原因中腐蚀问题最为重要，而目前常见的防腐措施有很多种，但是仍然存在管道腐蚀的现象。下面本文就对管道的阴极保护措施进行分析，研究造成阴极保护失效的问题所在，从而针对性的提出一些保护措施，增加我国油气长输管道的安全性。

关键词：油气输送；管道；阴极保护；影响因素；解决对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.078

随着对油气运输管道维护工作的不断深入，在对长输管道的日常运行维护中，管道腐蚀现象是最常见的故障之一，并且其严重的影响着油气输送的安全性和稳定性，因此我们必须要对油气长输管道的防腐技术进行深入研究。目前，在油气管道的腐蚀保护方面采用的主要是阴极保护技术，这是一种以牺牲阳极为辅、采取强制电流为主的保护方式。其阴极保护的主要原理为，根据电化学原理只有腐蚀电池的阳极发生腐蚀，而腐蚀电池的阴极不发生腐蚀。因此，研究人员利用这种原理，为了防止油气长输管道被腐蚀，通常采取给所保护金属补充足够的电子，这样能够让其表面处于一种过剩电子的状态，从而使各点达到同一负电位，使管道中的金属原子不易变成离子而溶入溶液。下面我们通过分析阴极保护原理，对主要影响阴极保护系统的因素进行研究，从而针对性的提出相应的解决办法。

1 阴极保护原理

阴极保护作为目前最为常见的一种管道防腐措施，主要采用通过增加额外的阳极材料，从而使金属管道中形成一种原电池，真正的达到了牺牲阳极保护阴极的目的。而目前在实际的应用过程中，最为常见的保护措施主要是通过增加电流来达到保护阴极的目的。原则上将这样作与牺牲阳极保护阴极的原理相同，主要是因为在电化学的内部，阳极一般腐蚀较为剧烈，而阴极却不会被腐蚀，所以我们通过将长输管道变为原电池的阴极就能够达到防腐要求。通过给长输管道中的金属增加电子含量，使其内部的电子永远处于一种过剩状态，管道表面呈现出负电位从而不易失去电子，这样可以保证金属元素的稳定。否则当管道内失去电子后的金属元素将会变为一种离子，而非常容易被溶于其它溶液中，从而造成管道的腐蚀。因此，我们从阴极保护的基本原理分析中可以看出，为了想要达到管道阴极保护的目的，就必须使增设的电流進入到管道内部，从而使管道内变为阴极而避免受到腐蚀。

2 影响管道阴极保护失效的主要因素分析

2.1 油气管道保护性套管会影响到管道阴保效果

要想使油气长输管道成功的进行阴极保护，就必须要使阴极保护电流到达管道表面，并且使管道表面过剩的电子状态下各点达到同一电位，这样才能起到有效的保护作用。但是在实际的施工中，因为管道在穿越过程中采取钢套管进行保护，这么一来原管道的阴极保护电流就不能够到达管道的每一个点的表面，而是将会到达保护管道的钢套管上，从而导致阴极保护的作用降低或者失效。另外，长输管道还会由于采取钢套管保护，使得部分长输管道与钢套管接触后发生短路现象，这样一来给长输管道阴极保护系统带来了新的隐患，阴极保护系统的有效性也会受到影响。

2.2 长输油气管道周围的电气化铁路对阴极保护系统的影响

因为长输油气管道会经过非常复杂的地质环境，因此对其产生影响的各种因素也较多。其中对长输管道影响最为明显就是周围途径的一些电气化铁路。因为目前的电气化铁路都会涉及到接触系统和牵引供电网，从而导致一部分的泄漏电流沿着轨道沿线进入大地，而如果这时周围存在油气长输管道，则将会对其原有的阴极保护系统中的电子进行破坏，从而使其超出阴极保护系统的范围，最终造成保护失效。一般情况下，当长输管道带负电位置中有较多的杂散电流流入时，会形成一个阴极区，而这时管道不会产生腐蚀，但是当金属管道表面在电位值过负时，就会发生析氢反应，从而造成长输油气管道防腐层脱落。此外，当长输管道带正电的位置有杂散电流流入时，会形成阳极区，阳极区在杂散电流的作用下，产生剧烈的电化学反应，从而对管道形成电化学的腐蚀现象。

3 油气输送管道阴极保护失效解决对策

3.1 提高管道本质安全

上述问题中已经说明钢套管的存在，会对长输管道的阴极保护产生一定的影响，使得管道的腐蚀现象加剧。因此，我们在进行长输管道的建设时，当需要穿跨越某些障碍物，可以抛弃增加钢套管的措施，通过采用增加管道自身壁厚的方法来保障长输管道的安全性。而当管道需要穿跨越铁路或公路时，应采用混凝土套管，并在混凝土与管道之间增加一层绝缘层，这样能够有效的防止对阴极保护产生的不利影响。同时，还可以在套管的两端增加阳极材料的数量，从而增加管道金属接受的电子数，以便能够全方位的保障阴极保护系统的安全运行。

3.2 采取接地排流的方式确保阴极保护系统正常

由于电气化设备引起的杂散电流没有较好的避免措施，只能通过排流的方式来有效的保障阴极保护的进行，接地排流方式主要有以下两种。首先，极性排流。这种排流方式是在充分利用杂散电流的前提下，使一些电流分流入阴极，而另一部分流入大地中，从而达到排流的目的。其次，去耦合剂排流。这种方法是目前国际上最为先进的技术，由于去耦合剂具有较为成熟的固体技术，因此其外部有一层非金属材料，从而帮助排除杂散电流或雷电对管道内金属的影响，有效的延长管道寿命的同时，又能够防止杂散电流的聚集，因此对长输管道的保护非常有效。

4 结论

综上所述，作为长输管道防腐技术中应用较为广泛的一种，阴极保护系统因为会在运行中受到多种因素的影响，导致一些杂散电流对管道金属产生影响，为了能够为了防止油气输送管道阴极保护系统的失效，必须要提高管道自身的性能，以及接地排流的方式，从而保证长输管道的阴极保护系统发挥自身的作用。

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