竇永奇

摘要：隨著社會(huì)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和人們生活水平的提高，石油和天然氣能源消耗也在穩(wěn)步增加。因此，油氣管道建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。預(yù)計(jì)在未來幾年里，我國(guó)石油和天然氣收集及運(yùn)輸管道的總建設(shè)長(zhǎng)度將達(dá)15萬公里。由于我國(guó)土地廣闊，石油和天然氣管道在實(shí)際運(yùn)行過程中將面臨多種環(huán)境，因此，石油和天然氣管道的安全事故更加頻繁發(fā)生。腐蝕是油氣管道事故的主要原因。在石油和天然氣管道防腐領(lǐng)域，主要有多項(xiàng)措施應(yīng)用陰極保護(hù)、涂層保護(hù)。但是石油和天然氣管道在運(yùn)行中不可避免地會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，因此必須對(duì)石油和天然氣管道以及保護(hù)時(shí)效問題進(jìn)行深入研究，找到相應(yīng)的解決方案，才能充分保證石油和天然氣管道的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng);影響因素;對(duì)策

引言

油氣管線的穩(wěn)定、安全運(yùn)行對(duì)國(guó)家的戰(zhàn)略能源安全有著非常重要的作用。另一方面，油氣管道在日常運(yùn)行中受到多種因素的影響，這些因素往往導(dǎo)致腐蝕，使管道安全運(yùn)行的威脅。陰極防護(hù)是油氣管道常用的防腐技術(shù)。陰極保護(hù)的基本原理如下：電化學(xué)腐蝕過程中，如果陽極先腐蝕，陰極金屬不會(huì)發(fā)生腐蝕。該原理指出，當(dāng)管道金屬包含足夠的電子并且它們都位于相同的負(fù)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)，在油氣管道腐蝕過程中，受保護(hù)的金屬表面填充過多的電子，而且都處在同一負(fù)電位，這樣被保護(hù)的金屬原子就不會(huì)被輕易離子化。

1油氣管道陰極保護(hù)影響因素分析

1.1套管的影響

通常在油氣管道穿越公路鐵路施工過程中，在管道表面放置一層套管。可以起到很好的保護(hù)油氣管道的作用。根據(jù)陰極保護(hù)的基本原理，陰極保護(hù)系統(tǒng)的外電流進(jìn)入石油和天然氣管道內(nèi)部，金屬管道達(dá)到接受電子的額定值時(shí)，金屬表面必須成為陰極保護(hù)系統(tǒng)的陰極電，由此才能達(dá)到對(duì)油氣管道的陰極保護(hù)效果。但是在陰極保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際實(shí)施的同時(shí)，在金屬管中形成屏蔽，大多數(shù)電子只停留在套管中，陰極保護(hù)無效。另外，在我國(guó)的石油和天然氣管道中，套管的材料一般是金屬。套管與金屬管道直接接觸，進(jìn)入短路狀態(tài)，因此被吸收的電子數(shù)量不僅會(huì)增加，金屬管道內(nèi)部的電子也會(huì)流出，從而進(jìn)一步加劇石油和天然氣管道的腐蝕。

1.2油氣管道周圍的電氣化鐵路對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的影響

油氣管道由于距離較長(zhǎng)，因此途徑的環(huán)境也非常復(fù)雜，環(huán)境的影響也會(huì)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而電氣化鐵路系統(tǒng)對(duì)管道的影響最大。電氣化鐵路系統(tǒng)通常與牽引電網(wǎng)相連，由鐵路、地面等功能組成。在電氣化鐵路中，如果大量電流沿鐵路泄漏到管道外面，從而通過鐵路形成分散在油氣管道周圍的電流，進(jìn)而形成進(jìn)入油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位流。通常，石油和天然氣管道具有功率位置，當(dāng)電流通過時(shí)形成陰極區(qū)域。這個(gè)陰極區(qū)域受管道陰極的保護(hù)，但當(dāng)管道的金屬表面電位為負(fù)時(shí)，發(fā)生氫化，管道表面出現(xiàn)剝落，電流流入陽極管道的位置，不僅會(huì)引起電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)度也相對(duì)較強(qiáng)，從而導(dǎo)致管道的電化學(xué)腐蝕。

2油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)失效的對(duì)策分析

2.1提高管道本質(zhì)安全

上述問題中已經(jīng)說明鋼套管的存在，會(huì)對(duì)管道的陰極保護(hù)產(chǎn)生一定的影響，可能會(huì)加劇管道的腐蝕現(xiàn)象。因此，我們?cè)诮ㄔ旃艿罆r(shí)，如果需要通過某些障礙物，可以放棄增加鋼襯套的措施，增加管道自身的壁厚，以確保管道的安全。管道需要橫穿鐵路或道路時(shí)，應(yīng)采用混凝土套管，在混凝土和管道之間添加絕緣層，以有效地防止對(duì)陰極保護(hù)產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，增加導(dǎo)管兩端的陽極材料量，增加套管金屬允許的電子數(shù)量，從而全面保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.2陰極保護(hù)與防腐層兼容性評(píng)價(jià)

目前，在油氣管道防腐控制過程中，當(dāng)外部防腐涂層與陰極保護(hù)系統(tǒng)結(jié)合使用時(shí)，二者之間存在相互作用。在防腐層破損鋼制管道與土壤（電解質(zhì)）接觸時(shí)，陰極保護(hù)系統(tǒng)可用于提供保護(hù)。隨著油氣管陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，陰極保護(hù)技術(shù)和涂層技術(shù)的兼容性引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，在油氣管道腐蝕控制過程中，如果將保護(hù)層與陰極保護(hù)系統(tǒng)結(jié)合使用，陰極保護(hù)系統(tǒng)可以有效保護(hù)管道涂層的破損點(diǎn)，如果防護(hù)層出現(xiàn)剝離，水分會(huì)順著剝離層進(jìn)入金屬管道內(nèi)部，對(duì)陰極保護(hù)流產(chǎn)生屏蔽效果，達(dá)成管道的防腐控制。在進(jìn)行油氣管道防腐控制中，需要對(duì)要注意保護(hù)陰極保護(hù)的相容性，并通過對(duì)腐蝕原因的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研究故障，陰極保護(hù)與保護(hù)涂層的相互相容性得到了有效提高，從而進(jìn)一步優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn)管道防腐控制系統(tǒng)。

2.3采取接地排流的方式確保陰極保護(hù)系統(tǒng)正常

電氣設(shè)備引起的雜散電流沒有更好的避免方法，只有通過排出才能有效地保證陰極保護(hù)，接地電流主要通過以下兩種方式進(jìn)行：第一，極性排流。這種排放方式是在允許一些電流通過陰極流動(dòng)，另一些通過流動(dòng)來充分利用漂流電流的前提下排出的。第二去耦合劑排流。這種方法是目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)，固態(tài)耦合劑具有相對(duì)成熟的技術(shù)，所以外部有一層非金屬材料，排除電流或雷聲對(duì)管道中金屬的影響，有效延長(zhǎng)管道的使用壽命，對(duì)保護(hù)管道也非常有效。

結(jié)束語

綜上所述，陰極保護(hù)是一項(xiàng)非常重要的油氣管道防腐技術(shù)，在油氣管道防腐中起到很好的作用，但隨著管道技術(shù)的發(fā)展，陰極保護(hù)技術(shù)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了解決不斷出現(xiàn)的難題，必須加強(qiáng)對(duì)陰極保護(hù)技術(shù)的研究，同時(shí)不斷優(yōu)化、創(chuàng)新陰極保護(hù)技術(shù)中應(yīng)用的設(shè)備，不斷改進(jìn)石油和天然氣管道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)石油和天然氣管道的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

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