油气管道阴极保护措施研究

孙佳楠

（辽河油田油气集输公司，辽宁盘锦124012）

油气集输管道在实际的运作中，会因为各种路况、环境以及天气的差异，导致油气集输管道安全事故发生频率较高。随着社会的发展与进步，传统方法对输油管道的保护以及监测工作既繁琐又耗时长，使输油管道易受到腐蚀，因此对于输油管道阴极保护的建立十分必要，且能够有效地帮助输油管道进行正常的维护工作[1]。

1 阴极保护原理

站在电化学原理的角度来看，电池的阴极不论什么状况都不会被腐蚀掉，而发生腐蚀现象的只有阳极。所以，阴极设置为被保护金属，这样就能够避免金属受到腐蚀的损害。其运行原理为金属补充足够量的电子，被保护金属全部处在一种电子过剩的状态，那么金属表面的每个点都会到达同一负电位，使得金属原子很难失去电子变成离子形式再融进溶液中，如图1所示。

图1 管道强制电流阴极保护

基于对上述阴极保护原理的分析可知，想要管道阴极保护系统能够有效的发挥其作用，一定要使电流通过某种方式到达管道表面，然后改变其状态，保护管道不被外界所腐蚀[2]。

2 阴极保护系统失效的常见因素

根据阴极保护原理，只要保证阴极保护电流到达管道表面，管道一直处在电子过剩的状态下，金属管道表面的每个点都会到达同一负电位，就可以起到保护管道的目的[3]。在穿越管道的时候在外侧套用钢套管想要达到双重保护的目的，但是钢套管在阴保电流来到的时候起到了屏蔽的作用，使得银保电流无法或者很少量的接触到长输管道。效果见图2、图3。

图2 阴极保护电流顺利到达未套管的管道表面

图3 阴极保护电流流到钢套管表面并导向两端

通过图2、图3可知，钢套管不但没有起到保护的作用，反而干扰了阴极保护电流向套管内管表面的流向。而且，使用钢套管会发生安全隐患：如果长输管道接触到钢套管发生短路现象，就会流失大量的阴极保护电流，对整个阴极保护系统会造成很大的伤害，严重影响到其有效性。

3 阴极保护技术现状

3.1 阴极保护准则作为阴极保护的主要指标，根据判定标准来规范阴极保护设计，进而保证阴极保护技术得以顺利运行。根据国家相关制度规定，明确指出评判阴极保护准则的指标是地界面极化电位和电位值管，管道阴极保护电位应正于-1200mv，负于-850mv。

3.2 在建设管道阴极保护之初依然存在很多不足之处，阴极保护准则要适用于温度，国家规定了当管道温度超过40℃的时候，不进行管道完全保护，因为阴极保护在高温状况下可能会发生功能丧失、无效的情况。所以，若管道温度超过40℃就无法满足阴极保护要求，在这种环境下不能进行生产运行，因此要积极开展在高温下的阴极保护准则相关研究。

我国正处在经济高速发展阶段，很多方面都会造成对油气管道的干扰，动态直流也会干扰对油气管道的阴极保护，据统计有大量的油气管道的电位也出现了不同程度的波动。根据国家的有关规定，若管道电位发生长时间的偏离，阴极保护系统不能正常运转，既无法达到保护的目的，又会受到交流影响。在这种状态下进行的阴极保护，则会出现自然腐蚀、阻碍腐蚀、加速腐蚀的现象，大大降低了阴极保护的水准，根本无法达到预期效果，金属会发生很明显的腐蚀现象[4]。

4 油气管道阴极保护措施

4.1 提高管道本质安全

实施外加套管的保护方案反倒影响了阴极保护，如果出现漏点，不但没有提高管道的安全、可靠性，反而加速了腐蚀速度，并降低了管道的使用寿命。所以，提高管道本质的安全，推荐使用穿越段管道进行对管道壁厚度的增加，在经过道路穿越的时候尽可能运用混凝土套管的方式达到保护的目的，并将油气管道和套管之间放置绝缘性极好的绝缘支架，使其达到良好绝缘的目的，不会造成对油气管道阴极保护的影响[5]。

4.2 接地排流方式

当穿越电气化铁路道路时，无法保证管道与其保持安全间隔，这种状况最可行的保护方案就是接地排流。不过运用接地排流的方式一定要确保管道阴极保护系统能够正常运行，确保其有效性，不能发生跟管道阴极保护之间的冲突，避免影响阴极保护系统的保护范围以及效果。

4.2.1 极性排流

还有一种方式就是运用杂散电流进行管道的保护，优点是操作简单又经济，缺点则是会影响到其他的构筑物，极易造成点位过负现象，这种方式不适合在交流干扰区使用。极性排流器主要构造就是镁阳极接地装置和二极管，输油管道中的正电位通过连接的二极管进入大地，于是就保留了阴极保护的电位。通过实地考察某管道该方式的应用发现，极性排流可以减少少量的正电位，可是却无法解决管道电位过负的问题[6]。

4.2.2 固态去耦合器排流

固态去耦合器加接地体方式是国外普遍应用的一种方式，其中的去耦合器运用的是非金属壳体，是一种先进的固态技术，可以有效控制雷电流或者交流故障电流对埋地管道造成的影响，另外，它还能防止杂散电流汇聚在管道上，造成管道的损害，所以在很大程度上延长了管道寿命。这种排流方式优势很多，具有适应性强、便于维护、感应电压降低效果良好，对管道接地材料没有任何要求，什么材料都可以满足它的工作运行，在现场的实验检测过程中发现，选择钢管或者镁合金阳极接地，它都可以实现排除交流干扰的功能，不能造成管道直流电位的任何影响。唯一的缺点就是相对其他方式来说成本较高，但是相比之下，该方式可以有效的实现低要求、高质量的管道阴极保护目的[7]。

5 结束语

我国油气管道事业不断发展，随之管道的保护技术也在不断完善。阴极保护技术在当下的生产生活中发挥着非常重要的作用，经过不断实践，阴极保护技术为了应对建设和运行时的种种难题又新增了多种功能，所以，油气管道阴极保护系统还在不断完善和提高。为了我国油气事业更好的发展，还需不断努力提升油气管道阴极保护水平，来满足不断变化的需求。