孫佳楠
(遼河油田油氣集輸公司,遼寧盤錦124012)
油氣集輸管道在實際的運作中,會因為各種路況、環(huán)境以及天氣的差異,導(dǎo)致油氣集輸管道安全事故發(fā)生頻率較高。隨著社會的發(fā)展與進步,傳統(tǒng)方法對輸油管道的保護以及監(jiān)測工作既繁瑣又耗時長,使輸油管道易受到腐蝕,因此對于輸油管道陰極保護的建立十分必要,且能夠有效地幫助輸油管道進行正常的維護工作[1]。
站在電化學(xué)原理的角度來看,電池的陰極不論什么狀況都不會被腐蝕掉,而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的只有陽極。所以,陰極設(shè)置為被保護金屬,這樣就能夠避免金屬受到腐蝕的損害。其運行原理為金屬補充足夠量的電子,被保護金屬全部處在一種電子過剩的狀態(tài),那么金屬表面的每個點都會到達(dá)同一負(fù)電位,使得金屬原子很難失去電子變成離子形式再融進溶液中,如圖1所示。
圖1 管道強制電流陰極保護
基于對上述陰極保護原理的分析可知,想要管道陰極保護系統(tǒng)能夠有效的發(fā)揮其作用,一定要使電流通過某種方式到達(dá)管道表面,然后改變其狀態(tài),保護管道不被外界所腐蝕[2]。
根據(jù)陰極保護原理,只要保證陰極保護電流到達(dá)管道表面,管道一直處在電子過剩的狀態(tài)下,金屬管道表面的每個點都會到達(dá)同一負(fù)電位,就可以起到保護管道的目的[3]。在穿越管道的時候在外側(cè)套用鋼套管想要達(dá)到雙重保護的目的,但是鋼套管在陰保電流來到的時候起到了屏蔽的作用,使得銀保電流無法或者很少量的接觸到長輸管道。效果見圖2、圖3。
圖2 陰極保護電流順利到達(dá)未套管的管道表面
圖3 陰極保護電流流到鋼套管表面并導(dǎo)向兩端
通過圖2、圖3可知,鋼套管不但沒有起到保護的作用,反而干擾了陰極保護電流向套管內(nèi)管表面的流向。而且,使用鋼套管會發(fā)生安全隱患:如果長輸管道接觸到鋼套管發(fā)生短路現(xiàn)象,就會流失大量的陰極保護電流,對整個陰極保護系統(tǒng)會造成很大的傷害,嚴(yán)重影響到其有效性。
3.1 陰極保護準(zhǔn)則作為陰極保護的主要指標(biāo),根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范陰極保護設(shè)計,進而保證陰極保護技術(shù)得以順利運行。根據(jù)國家相關(guān)制度規(guī)定,明確指出評判陰極保護準(zhǔn)則的指標(biāo)是地界面極化電位和電位值管,管道陰極保護電位應(yīng)正于-1200mv,負(fù)于-850mv。
3.2 在建設(shè)管道陰極保護之初依然存在很多不足之處,陰極保護準(zhǔn)則要適用于溫度,國家規(guī)定了當(dāng)管道溫度超過40℃的時候,不進行管道完全保護,因為陰極保護在高溫狀況下可能會發(fā)生功能喪失、無效的情況。所以,若管道溫度超過40℃就無法滿足陰極保護要求,在這種環(huán)境下不能進行生產(chǎn)運行,因此要積極開展在高溫下的陰極保護準(zhǔn)則相關(guān)研究。
我國正處在經(jīng)濟高速發(fā)展階段,很多方面都會造成對油氣管道的干擾,動態(tài)直流也會干擾對油氣管道的陰極保護,據(jù)統(tǒng)計有大量的油氣管道的電位也出現(xiàn)了不同程度的波動。根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定,若管道電位發(fā)生長時間的偏離,陰極保護系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn),既無法達(dá)到保護的目的,又會受到交流影響。在這種狀態(tài)下進行的陰極保護,則會出現(xiàn)自然腐蝕、阻礙腐蝕、加速腐蝕的現(xiàn)象,大大降低了陰極保護的水準(zhǔn),根本無法達(dá)到預(yù)期效果,金屬會發(fā)生很明顯的腐蝕現(xiàn)象[4]。
4.1 提高管道本質(zhì)安全
實施外加套管的保護方案反倒影響了陰極保護,如果出現(xiàn)漏點,不但沒有提高管道的安全、可靠性,反而加速了腐蝕速度,并降低了管道的使用壽命。所以,提高管道本質(zhì)的安全,推薦使用穿越段管道進行對管道壁厚度的增加,在經(jīng)過道路穿越的時候盡可能運用混凝土套管的方式達(dá)到保護的目的,并將油氣管道和套管之間放置絕緣性極好的絕緣支架,使其達(dá)到良好絕緣的目的,不會造成對油氣管道陰極保護的影響[5]。
4.2 接地排流方式
當(dāng)穿越電氣化鐵路道路時,無法保證管道與其保持安全間隔,這種狀況最可行的保護方案就是接地排流。不過運用接地排流的方式一定要確保管道陰極保護系統(tǒng)能夠正常運行,確保其有效性,不能發(fā)生跟管道陰極保護之間的沖突,避免影響陰極保護系統(tǒng)的保護范圍以及效果。
4.2.1 極性排流
還有一種方式就是運用雜散電流進行管道的保護,優(yōu)點是操作簡單又經(jīng)濟,缺點則是會影響到其他的構(gòu)筑物,極易造成點位過負(fù)現(xiàn)象,這種方式不適合在交流干擾區(qū)使用。極性排流器主要構(gòu)造就是鎂陽極接地裝置和二極管,輸油管道中的正電位通過連接的二極管進入大地,于是就保留了陰極保護的電位。通過實地考察某管道該方式的應(yīng)用發(fā)現(xiàn),極性排流可以減少少量的正電位,可是卻無法解決管道電位過負(fù)的問題[6]。
4.2.2 固態(tài)去耦合器排流
固態(tài)去耦合器加接地體方式是國外普遍應(yīng)用的一種方式,其中的去耦合器運用的是非金屬殼體,是一種先進的固態(tài)技術(shù),可以有效控制雷電流或者交流故障電流對埋地管道造成的影響,另外,它還能防止雜散電流匯聚在管道上,造成管道的損害,所以在很大程度上延長了管道壽命。這種排流方式優(yōu)勢很多,具有適應(yīng)性強、便于維護、感應(yīng)電壓降低效果良好,對管道接地材料沒有任何要求,什么材料都可以滿足它的工作運行,在現(xiàn)場的實驗檢測過程中發(fā)現(xiàn),選擇鋼管或者鎂合金陽極接地,它都可以實現(xiàn)排除交流干擾的功能,不能造成管道直流電位的任何影響。唯一的缺點就是相對其他方式來說成本較高,但是相比之下,該方式可以有效的實現(xiàn)低要求、高質(zhì)量的管道陰極保護目的[7]。
我國油氣管道事業(yè)不斷發(fā)展,隨之管道的保護技術(shù)也在不斷完善。陰極保護技術(shù)在當(dāng)下的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著非常重要的作用,經(jīng)過不斷實踐,陰極保護技術(shù)為了應(yīng)對建設(shè)和運行時的種種難題又新增了多種功能,所以,油氣管道陰極保護系統(tǒng)還在不斷完善和提高。為了我國油氣事業(yè)更好的發(fā)展,還需不斷努力提升油氣管道陰極保護水平,來滿足不斷變化的需求。