夏琦函（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)法有效性的檢測(cè)

夏琦函
（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

本文主要介紹當(dāng)前了在科技迅速發(fā)展的時(shí)代下，對(duì)于天然氣等能源的需求也越來(lái)越高，而傳輸需要大量的管道，管道在地下，弱酸性的土壤對(duì)管道的侵蝕嚴(yán)重，所以保護(hù)變得非常困難，所以進(jìn)一步介紹天然氣管道在我國(guó)目前的基本情況及對(duì)于天然氣管道保護(hù)的重要性，并介紹了陰極保護(hù)法的原理及檢測(cè)方法和檢測(cè)原理，并對(duì)當(dāng)前所使用的陰極保護(hù)法的有效性檢測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)述，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，并為我國(guó)以后天然氣管道的保護(hù)提供更多的方法及資料。

天然氣長(zhǎng)輸管道 陰極保護(hù)法 有效性檢測(cè)

當(dāng)前我國(guó)的天然氣的需求量與日俱增，而我國(guó)又面臨著資源分布不均的問(wèn)題，所以需要對(duì)天然氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，這就對(duì)傳輸?shù)臄?shù)量和技術(shù)提出了高的要求，數(shù)量建設(shè)的同時(shí)卻面臨著快速損耗的問(wèn)題，土壤的弱酸性使得管道被侵蝕的非常嚴(yán)重，所以需要對(duì)運(yùn)輸管道進(jìn)行長(zhǎng)期有效的保護(hù)。然而當(dāng)前我國(guó)的長(zhǎng)輸管道面臨著技術(shù)有局限的情況，現(xiàn)有的方法需要對(duì)陰極保護(hù)法的有效性進(jìn)行檢測(cè)，我國(guó)的技術(shù)還有待提高。

1　我國(guó)天然氣管道現(xiàn)狀

1.1目前我國(guó)天然氣管道情況

油氣資源的開發(fā)以及能源市場(chǎng)的急增，使得管道運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。世界上主要管道干線總長(zhǎng)已達(dá)230多萬(wàn)公里，其中原油管道50萬(wàn)公里，成品油管道30萬(wàn)公里，天然氣管道150萬(wàn)公里，并且以每年4萬(wàn)多公里的速度在增長(zhǎng)。在傳輸介質(zhì)方面，除原油、天然氣、成品油外，還有相當(dāng)數(shù)量的煤炭、礦石、糧食等固體管道，正朝著多功，多介質(zhì)方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1995至1998年期間，全國(guó)油氣田管線報(bào)廢率為6.6%，平均腐蝕穿孔率為0.76次/公里年。天然氣管道也在大幅的削減中。

1.2對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道保護(hù)的重要性

管道輸送被認(rèn)為是與公路、鐵路、水運(yùn)、航運(yùn)并列的五大輸送行業(yè)之一，這種輸送方式越來(lái)越廣泛應(yīng)用于石化、冶金、制造、電力等工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)，上百萬(wàn)個(gè)企事業(yè)單位以及城市燃?xì)夂凸嵯到y(tǒng)中，占有國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也非常重要，管道運(yùn)輸在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中已起到命脈作用。目前的管道防腐層檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備雖然多，但業(yè)內(nèi)并還沒(méi)有統(tǒng)一且高效的方法，怎樣快速確定防腐層破損點(diǎn)大小并對(duì)破損點(diǎn)的進(jìn)行精確定位，將危害性較大的破損點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)，確保土壤與管道之間能很好的絕緣性，提高陰極保護(hù)的效果，利用各種檢驗(yàn)檢測(cè)儀器的優(yōu)缺點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。管道腐蝕所引起的事故不僅會(huì)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)會(huì)造成土壤和大氣污染等環(huán)境危害，影響人們的正常生活。

2　天然氣管道的檢測(cè)

2.1對(duì)天然氣運(yùn)用陰極保護(hù)法原理

陰極保護(hù)作為保障長(zhǎng)輸管道安全運(yùn)行的重要手段，其保護(hù)電位是判斷管道保護(hù)是否成功的依據(jù)之一。陰極保護(hù)就是以某種方式在被保護(hù)金屬構(gòu)筑物上施以足夠的陰極電流，通過(guò)陰極極化使金屬電位負(fù)移，從而使金屬腐蝕的陽(yáng)極溶解速度大幅度減小，使之完全停止。在電解液中，犧牲陽(yáng)極因較活潑而優(yōu)先溶解，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的電位下，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。陰極保護(hù)法中的外加電流保護(hù)法，即通過(guò)外加恒電位儀對(duì)管道提供負(fù)電位以防止管道腐蝕。陰極保護(hù)原理是腐蝕電位或自然電位的監(jiān)測(cè)，參比電極，陰極保護(hù)。這樣能很大限度的降低管道被腐蝕的可能性。任何全屆結(jié)構(gòu)采用陰極保護(hù)防腐，應(yīng)該具備以下條件：被保護(hù)的金屬表面周圍必須要有導(dǎo)電介質(zhì)存在，如海水、電解質(zhì)溶液、潮濕土壤等。因?yàn)檫@些介質(zhì)本是陰極保護(hù)系統(tǒng)電路中的一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣保護(hù)電流才能通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)形成閉合回路。為了使電流均勻分布在被保護(hù)金屆表面上，和提高陰極保護(hù)效率，要求被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)必須完全浸沒(méi)在導(dǎo)電介質(zhì)中，也就是說(shuō)，導(dǎo)電介質(zhì)不應(yīng)成一面層，而應(yīng)該是大量的包圍在被保護(hù)金屬表面的四周。被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的幾何形狀不要過(guò)于復(fù)雜。如果凹凸大多，會(huì)產(chǎn)生“屏蔽作用”，即被保護(hù)結(jié)構(gòu)靠近陽(yáng)極處吸收了大量的保護(hù)電流，面遠(yuǎn)離陽(yáng)極處得列的保護(hù)電流很少，不能起到陰極保護(hù)的作用。通過(guò)檢測(cè)管道的陰極保護(hù)電位可以間接了解管道的防腐防護(hù)態(tài)勢(shì)。只要監(jiān)測(cè)管道測(cè)試樁的保護(hù)電位，通過(guò)對(duì)陰極保護(hù)電位分布模型的研究，建立一種通過(guò)監(jiān)測(cè)保護(hù)電位來(lái)確定管道覆蓋層質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，就可以知道管道的某個(gè)位置是否發(fā)生了異常，從而起到對(duì)長(zhǎng)輸管道的安全預(yù)警。

2.2陰極保護(hù)法有效性檢測(cè)的方法及原理

天然氣埋地管道陰極保護(hù)檢驗(yàn)主要儀器設(shè)備有：探管儀：探測(cè)管道位置、走向。數(shù)字式接地電阻測(cè)量?jī)x：檢測(cè)犧牲陽(yáng)極接地電阻。數(shù)字萬(wàn)用表、標(biāo)準(zhǔn)電阻：檢測(cè)管地電位和犧牲陽(yáng)極輸出電流。銅 - 飽和硫酸銅參比電極，對(duì)講機(jī)、檢測(cè)工具用車等。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的相同的電位下。該方式簡(jiǎn)便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結(jié)構(gòu)。管道陰極保護(hù)有效性項(xiàng)目的檢測(cè)方法包括電絕緣性能測(cè)試，檢測(cè)的方法是電位法、漏電電阻測(cè)試法，還包括電連續(xù)性能檢查、管道接地電阻參數(shù)測(cè)量、管地電位測(cè)試，測(cè)試方法有地表參比法、近參比法。陰極保護(hù)有效性評(píng)價(jià)保障措施，陰極保護(hù)的DCVG及CIPS檢測(cè)，測(cè)點(diǎn)間距2-3米，每點(diǎn)采集8個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)。如遇雜散電流干擾段需設(shè)置濾波器，過(guò)濾雜散電流。檢測(cè)區(qū)域多石方段，銅參比電極難以與土壤充分接觸，檢測(cè)過(guò)程中需要在測(cè)點(diǎn)處采取相應(yīng)措施，保障電極與土壤接觸充分，保證保護(hù)電位檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在管線的恒電位儀上設(shè)置中斷器，同步中斷管道的陰保電流。中斷時(shí)間需根據(jù)實(shí)際情況加以合理設(shè)置，保障電位檢測(cè)準(zhǔn)確性。 DCVG檢測(cè)的破損點(diǎn)與電容方法檢測(cè)的破損點(diǎn)進(jìn)行同步校正。

2.3陰極保護(hù)法的改進(jìn)方法

國(guó)內(nèi)的陰極保護(hù)檢測(cè)技術(shù)還較落后，除了陜京線采用了衛(wèi)星控制全線陰極保護(hù)站同步通/斷電流測(cè)試外，其它各線基本上都是采用人工測(cè)試電位的狀態(tài)，由于沒(méi)有自動(dòng)通/斷電系統(tǒng)，所以測(cè)得的是

通電電位，含有IR降，這已不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)失敗的主要原因是陽(yáng)極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽(yáng)極的電流輸出。為了更好的檢測(cè)陰極保護(hù)情況，有必要對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行必要的頻譜分析，確定陰極保護(hù)干擾的頻率和幅值。改進(jìn)的主要研究任務(wù)有：高精度、超低功耗，具有GPRS通信功能的陰極保護(hù)電位無(wú)線遙測(cè)模塊的研制；無(wú)線遙測(cè)模塊和GPRS通信程序的設(shè)計(jì)；中心站監(jiān)控軟件的編制（包括數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)化通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)回調(diào)顯示等功能）；陰極保護(hù)電位變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法，異常點(diǎn)定位方法研究及編程實(shí)現(xiàn)。

3　結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)對(duì)于傳輸管道有著大量的需求，卻面臨著技術(shù)上的限制，使得我國(guó)的大量管道受損嚴(yán)重，耗費(fèi)了大量資金，對(duì)于陰極保護(hù)法有效性檢測(cè)，將為我國(guó)的管道保護(hù)提供更好的方法來(lái)保護(hù)傳輸管道，并進(jìn)一步尋找方法來(lái)提高管道的保護(hù)方法，使得我國(guó)的能源傳輸更進(jìn)一步的提高，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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