陳良 劉薇

摘? 要：石油是關(guān)鍵能源，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要的作用，當(dāng)前，石油儲(chǔ)運(yùn)過程中，特別是長(zhǎng)距離油氣輸送，需要全面保證安全可靠，輸油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)起到了關(guān)鍵的作用。埋地管道陰極保護(hù)能夠保證管道的安全，對(duì)于經(jīng)過的強(qiáng)腐蝕區(qū)域，必須要在管道埋入地下時(shí)加入臨時(shí)陰極保護(hù)，有效避免出現(xiàn)安全事故。文章主要通過對(duì)埋地輸油管道特點(diǎn)進(jìn)行分析，全面提出完善合理的陰極保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：埋地管道;強(qiáng)腐蝕區(qū)域;陰極保護(hù)

Abstract： Petroleum is a key energy and plays an important role in economic development. At present， in the process of petroleum storage and transportation， especially long-distance oil and gas transportation， it is necessary to ensure safety and reliability， and the cathodic protection system of oil and gas pipelines plays a key role. Cathodic protection of buried pipeline can ensure the safety of pipeline. for strong corrosion areas， temporary cathodic protection must be added when the pipeline is buried underground to effectively avoid safety accidents. Based on the analysis of the characteristics of buried oil pipeline， this paper puts forward perfect and reasonable cathodic protection measures in an all-round way.

前言

經(jīng)濟(jì)建設(shè)的深入發(fā)展，對(duì)能源需求量也在不斷增加，石油是重要的能源，在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。隨著全球石油開采量的增長(zhǎng)，石油的長(zhǎng)距離運(yùn)輸也變得非常重要，特別是偏遠(yuǎn)區(qū)域的開采，更需要安全的措施保護(hù)，才能確保石油到達(dá)指定用油氣地點(diǎn)，滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需求。我國(guó)輸油管道也在技術(shù)創(chuàng)新中，不斷發(fā)展變化，技術(shù)成熟度越來(lái)越高，有效保證了油氣傳輸安全穩(wěn)定。當(dāng)前，國(guó)際油氣流動(dòng)較頻繁，鋪設(shè)的管道數(shù)量不斷增加，特別是一些跨國(guó)干線的鋪設(shè)，直接帶動(dòng)了別國(guó)經(jīng)濟(jì)增速，其安全可靠性直接影響國(guó)際國(guó)內(nèi)用油質(zhì)量，石油管道多為地下設(shè)施，只有全面做好防腐問題，才能確保不出現(xiàn)泄漏，節(jié)約能源，減少成本。管道輸油是當(dāng)前最為主要的傳輸方式，通過油氣產(chǎn)地與用地間的連接，形成了一條油氣傳輸專用管道，原油源源不斷輸送到需求地，滿足了當(dāng)?shù)氐挠蜌庑枰?，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供強(qiáng)大動(dòng)力支持。油氣管道距離長(zhǎng)、環(huán)境惡劣，在傳輸過程中，往往會(huì)遇到一些問題，影響了傳輸質(zhì)量，近年來(lái)，管道運(yùn)行不斷出現(xiàn)事故，其中最為主要的就是管道腐蝕，受腐蝕影響油氣泄漏的問題占到總問題的三分之一。油氣管道腐蝕是多種原因形成的，惡劣的環(huán)境、復(fù)雜的地質(zhì)，比如輸油管道通過的環(huán)境地質(zhì)情況惡劣，不同的區(qū)域周邊土壤性質(zhì)也不一樣，長(zhǎng)距離傳輸中，油氣管道會(huì)經(jīng)過鹽、水量大的區(qū)域，而管道的孔隙就會(huì)出現(xiàn)腐蝕，在土壤pH 值影響下，就會(huì)出現(xiàn)腐蝕，另外，油氣自身的性質(zhì)也會(huì)影響到管道的使用，原油含有CO2、H2S 等流態(tài)不同的液體，在長(zhǎng)期的使用后，管道腐蝕和破壞非常嚴(yán)重，這些問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響到了石油傳輸效果。

1 陰極保護(hù)概念

石油是人類社會(huì)進(jìn)步的階梯，有了石油的普遍應(yīng)用，才有了人類科技的發(fā)展創(chuàng)新，石油是社會(huì)的支柱。在油氣開發(fā)過程中，需要先進(jìn)的技術(shù)能力，才能確保整體的安全，作為油田工業(yè)的主要工作就是油氣勘探、開發(fā)、鉆井、運(yùn)輸和銷售，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都缺一不可，特別是在運(yùn)輸和銷售過程中，需要全面保證整體安全可靠，運(yùn)輸和銷售時(shí)使用的是鋼質(zhì)管道和儲(chǔ)存罐。罐和管道的使用壽命關(guān)系到油田工業(yè)是否可以正常的發(fā)展，同時(shí)也關(guān)系到整個(gè)油田的經(jīng)濟(jì)效益。而管道的使用年限主要受到各種電化學(xué)的影響，尤其在強(qiáng)腐蝕區(qū)域，目前解決這種強(qiáng)腐蝕區(qū)域電化學(xué)腐蝕的主要方法是對(duì)管道采取陰極保護(hù)措施。

2 陰極保護(hù)方法的分類

要想全面保證輸油管道的安全，最主要的就是保證管道不受到腐蝕，全面降低腐蝕電位就能夠達(dá)到保護(hù)管道的目的，陰極保護(hù)就能夠全面保證管道不受腐蝕，通過陰極降解的方法，全面提高管道使用效率，陰極保護(hù)就是給金屬管道補(bǔ)充大量電子，這樣，金屬管道表面就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)始終處于電子過剩狀態(tài)，也就是說，金屬管道表面各點(diǎn)低于負(fù)電位，通過這種方式，這樣做就可以使金屬管道電子不流失，從而融入溶液，只要金屬管道電子不出現(xiàn)流失，那么，管道就會(huì)有一個(gè)保護(hù)，金屬管道自然不會(huì)受到環(huán)境的影響，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕問題，強(qiáng)制電流和犧牲陰極兩種保護(hù)方法是當(dāng)前最普遍的方式，保證了管道的安全穩(wěn)定。

2.1 犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)

犧牲陽(yáng)極保護(hù)是在同一種電解質(zhì)溶液中放兩種不同金屬，通過兩種金屬屬性的區(qū)別差異，起到保護(hù)金屬的作用，金屬性越強(qiáng)越要放置更強(qiáng)的金屬，這樣，才能讓這種金屬失去電子被腐蝕達(dá)到保護(hù)管道的基本效果。這種方式使用的范圍非常廣泛，具有一定的優(yōu)勢(shì)，陽(yáng)極保護(hù)在任何一種油氣管網(wǎng)系統(tǒng)中都能用得到，整體效果非常明顯;對(duì)于電流較小的陽(yáng)極輸出，而陰極不會(huì)產(chǎn)生剝離，有效保證了穩(wěn)定性;要想全面達(dá)到陰極保護(hù)的作用，就需要在鋪設(shè)管線時(shí)，全面做好陰極保護(hù)施工，減少成本費(fèi)用，達(dá)到最好的效果;在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中，會(huì)出現(xiàn)損壞情況，那么，后期維護(hù)就會(huì)簡(jiǎn)便。這種方式的最大不足就是陽(yáng)極輸出的電流不能很好的得到有力控制。

2.2 外加電流法陰極保護(hù)原理

外加電流法陰極保護(hù)是對(duì)要保護(hù)的管線進(jìn)行外部強(qiáng)制電流攝入，達(dá)到不讓陰極腐蝕的目的，陰極腐蝕會(huì)出現(xiàn)部分電子損失，只有通過外在的補(bǔ)充，才能避免出現(xiàn)電子損失，電流通過陽(yáng)極輸入土壤，匯流點(diǎn)返回到電源設(shè)備中，這樣，就能夠有效保證補(bǔ)償陰極的作用，避免出現(xiàn)電子的損失。這種方式使用范圍并不廣泛，只是在特定條件下才能使用，操作過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的電流，運(yùn)行中需要專業(yè)人員才能完成部分維護(hù)保養(yǎng)，費(fèi)用大、時(shí)間長(zhǎng)，主要用于區(qū)域性管網(wǎng)保護(hù)。

3 長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)施工技術(shù)

3.1 陰極保護(hù)施工前提條件

埋地管道受到環(huán)境影響，很容易出現(xiàn)腐蝕的問題，這是管道的正?，F(xiàn)象，只有全面做好保護(hù)，才能保證安全。要想保證效果，則需要充分做好施工各項(xiàng)準(zhǔn)備，一般管道縱向是能夠連續(xù)導(dǎo)電的，只有足夠的電阻管道覆蓋層，才能降低腐蝕度，提高防腐能力。嚴(yán)格選擇使用陰極保護(hù)電源，正規(guī)渠道采購(gòu)，設(shè)備要有出廠證明，確保產(chǎn)品合格。要充分做好現(xiàn)場(chǎng)考察，保證陰極保護(hù)電源設(shè)備安裝符合周邊的環(huán)境條件，避免出現(xiàn)損壞情況。要充分提供穩(wěn)定的電源電壓與設(shè)備額定電壓，保證二者數(shù)值的符合度，嚴(yán)格施工方案，以接線圖為標(biāo)準(zhǔn)，做好直流電壓審核。要科學(xué)安裝可控硅恒電位儀，根據(jù)出廠標(biāo)準(zhǔn)全面檢測(cè)交流輸入、負(fù)載、干擾、流經(jīng)參比電極等各種性能是否符合常規(guī)電流。匯流點(diǎn)及輔助陽(yáng)極安裝需要做好測(cè)試樁安裝，要全面清理管道局部防腐層，正確進(jìn)行焊接，保證引線焊后防腐的能力，科學(xué)處理線路，最后再回填避免出現(xiàn)碰斷的現(xiàn)象。

3.2 陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試

管道保護(hù)做得好不好，需要進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)安裝方案，做好嚴(yán)格的檢測(cè)，通過測(cè)得管道電位進(jìn)才科學(xué)的判定是最好的方法。最多見的測(cè)試方法包括管地電位法、地表參比法、近參比法、遠(yuǎn)參比法、輔助電極法等，要根據(jù)地理位置與土質(zhì)差別，選擇不同類別的檢測(cè)方法，這樣，才能提高測(cè)試質(zhì)量，保證合格率。地表參比法主要是對(duì)管道自然電位、犧牲陽(yáng)極開路電位進(jìn)行測(cè)試。近參比法主要是對(duì)防腐層質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，特別是能夠提高管道保護(hù)電位和犧牲陽(yáng)極閉路電位測(cè)試水平。遠(yuǎn)比參法對(duì)強(qiáng)制電流陰極保護(hù)有良好的測(cè)試效果，能夠全面測(cè)得管道對(duì)遠(yuǎn)方大地電位的情況，這樣，能夠得到偏移電位的參數(shù)。

4 長(zhǎng)距離輸油管線陰極保護(hù)問題及解決

4.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)自然電位與設(shè)計(jì)電位不符

在實(shí)際應(yīng)用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)各種因素，導(dǎo)致整體效果不良好，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)自然電位往往會(huì)受溫度、濕度、導(dǎo)電率的影響，那么，測(cè)試時(shí)，就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活調(diào)整，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，設(shè)計(jì)電位主要是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)物，不能代替實(shí)際情況，如果解決不好實(shí)則自然電位和設(shè)計(jì)電位的關(guān)系問題，那么，就無(wú)法起到保護(hù)作用。當(dāng)前的儀器沒有溫度、濕度調(diào)整功能，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，需要進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

4.2 正常陰極保護(hù)電位跳變不正常

電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)陰極保護(hù)非常重要，如果電力系統(tǒng)不穩(wěn)定，電壓高、電流大，則會(huì)產(chǎn)生不利的影響，特別是當(dāng)前使用的都是交流系統(tǒng)，陰極保護(hù)系統(tǒng)是低電壓且小電流直流電系統(tǒng)，要想全面保證穩(wěn)定，則壓根對(duì)進(jìn)行調(diào)整，保證施工順利進(jìn)行。為了達(dá)到良好的效果，施工時(shí)，要科學(xué)設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，埋地鋪設(shè)要有科學(xué)方案，輸油管道和腐蝕信號(hào)檢測(cè)探頭屬埋地式安裝。如果電力系統(tǒng)突然中斷，重新啟動(dòng)后就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的負(fù)荷，這時(shí)電流就不平衡，通過接地系統(tǒng)的安裝就能夠使強(qiáng)大的電流穩(wěn)定。

4.3 不同地形產(chǎn)生的電阻率不同

長(zhǎng)距離輸油管道測(cè)試點(diǎn)比較穩(wěn)定，但是在其他點(diǎn)位測(cè)試，則會(huì)出現(xiàn)問題，起不到陰極保護(hù)的目的，管道及犧牲陽(yáng)極埋設(shè)深度2m到3m，而實(shí)際油田長(zhǎng)距離輸油管道都高出50公里，這種長(zhǎng)距離傳輸過程中，往往會(huì)出現(xiàn)電阻率不同，不同的地理性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，導(dǎo)致了管道兩頭落差大，形地貌環(huán)境的不同，直接反映的就是地下地層結(jié)構(gòu)變化，管道經(jīng)過的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)土壤、砂巖、泥巖、第四系馬蘭黃土、離石黃土等，區(qū)域不同，則電阻就會(huì)不同。

5 結(jié)束語(yǔ)

陰極保護(hù)要嚴(yán)格選擇方法，全面解決好管道規(guī)模大、土壤電阻率高、被保護(hù)管道覆蓋層差的問題，適當(dāng)使用外加電流進(jìn)行管道保護(hù)，通過上述分析，得出結(jié)論如下：

一是完善腐蝕計(jì)算模型能力，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，做好定量防腐。二是注意電流控制，科學(xué)選擇測(cè)試距離，避免出現(xiàn)誤差。三是用外加防腐絕緣層和陰極保護(hù)法聯(lián)合使用提高防護(hù)效果。四是科學(xué)設(shè)計(jì)分析原因，優(yōu)化方案降低損壞。

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