影响油气管道阴极保护系统因素与对策

熊 伟，魏克同

（南京巨龙钢管有限公司，江苏南京 210061）

0 引言

随着社会工业生产以及人们生活水平的不断提升，油气能源的消耗量也在不断增加，由此也使得油田的油气管道建设规模在不断扩大，初步估计未来几年我国油气集输管道的总体建设长度将达到15 万公里。由于我国幅员辽阔，油气集输管道在实际运行过程中会面临各种不同的环境，由此也导致油气集输管道安全事故发生的频率较高。而腐蚀是造成油气集输管道发生事故的主要原因。针对油气管道防腐方面主要应用阴极保护、防腐层保护很多种措施。但是，油气管道在运行的过程中不可避免出现腐蚀现象，因此，针对油气管道以及保护时效问题进行深入研究，找出相应的解决措施，才能充分保证油气管道的安全运行。

1 油气管道阴极保护影响因素分析

1.1 套管的影响

通常情况下在进行油气管道施工过程中都会在管道表面铺设1 层套管，套管的作用是对油气管道进行良好的保护。而根据阴极保护基本原理可以发现，当阴极保护系统中外部电流进入油气管道内部并达到金属管道容纳电子的额定值，才能让金属表面成为阴极保护系统中的负电位，由此才能达到对油气管道的阴极保护效果。但是，在阴极保护系统实际实施的过程中，由于油气管道表面存在套管，从而对金属管道形成屏蔽，从而使得绝大部分的电子只能停留在套管中，使得阴极保护失效。另外，我国油气管道中套管的材质通常都为钢材，由于套管与金属管道直接接触，从而出现短路状况，这样不仅使得托管吸收的电子数量增加，而且可能引起金属管道内部电子出现外流情况，这样就会进一步加剧油气管道的腐蚀。

1.2 电气化设备的影响

由于油气管道上方经常会出现一些电气化设备，这部分电气设备在运行过程中会对深埋在地下的油气管道产生一定程度的影响。所有的电气化设备中电气化铁路对油气管道的影响是最大的。电气化铁路在运行过程中都会涉及到接触系统和牵引供电网，接触系统中的接触导线会与承力索共同组成接触网，而铁路的钢轨、接触网以及大地组合后会共同形成1 个牵引供电网。众所周知，大地与铁路的钢轨具有良好的保健性，因此，供电网中部分泄漏的电流会通过铁路钢轨进入地下，从而在油气管道周围的土壤中形成了高电位的杂散电流，当这部分杂散电流进入到油气管道阴极保护系统内部时，就会严重的干扰阴极保护系统的电位移，一旦干扰作用超过阴极保护系统承受的范围，就会导致油气管道阴极保护系统失效。通常情况下，当杂散电流进入到油气管道负电位的时候，会在该位置形成阴极区域，从而使得该区域的油气管道不会产生腐蚀作用，但是随着金属管道表面负电位的逐渐升高，就会导致金属管道出现析氢反应，由此就会造成油气管道表面防腐层脱落。当大量带正电的杂散电流进入油气管道的时候，就会在其表面形成阳极区，该区域在杂散电流的作用下会发生剧烈的电化学反应，从而造成金属管道产生电化学腐蚀[1]。

2 长输油气管道阴极保护系统失效的对策分析

2.1 提升管道本质安全

由于油气管道套管对金属管道表面的阴极保护形成很大的影响，如果某个位置的套管出现漏点，就会进一步加速油气管道的腐蚀处理，不仅没有很好的起到保护油气管道的作用，甚至会对油气管道的使用寿命造成严重影响。鉴于此，针对穿越电气化铁路的油气管道要适当的提升油气管道的壁厚，以此来有效提升油气管道本质安全。另外，还可以通过混凝土套管来进一步增强对穿越道路油气管道的有效保护，并在套管以及油气管道表面之间铺设具有良好绝缘性的支架，有效提升油气管道的绝缘性能，这样就能有效避免油气管道受到杂散电流影响造成一级保护失效。如果在必要的情况下，针对油气管道穿越的两次可以采取牺牲阳极对屏蔽管道进行电化学保护。

2.2 接地排流方式

如果油气管道在运行过程中与电子化铁路不能保证足够的安全距离，要想进一步提升对油气管道的防护保护，接地排流是可行性最高的方案。但是该方式在具体实施的过程中必须要充分保证管道阴极保护系统的有效性，还要保证接地排流不能对油气管道的阴极保护系统实际的保护效果以及保护范围产生影响。

2.2.1 极性排流

极性排流不是充分利用油气管道周围土壤中产生的杂散电流来对管道进行保护，这样不仅能够提升油气管道防腐保护的经济性，而且实际操作过程非常简单，但是，该方法在具体实施的过程中会对周边的其他构筑物形成严重的干扰影响，非常容易导致构筑物出现点位过负的现象，因此在一些具有交流干扰线上的区域不能进行很好运用。极性排流器主要是由二极管以及镁阳极接地装置共同组成。充分利用极性排流器中的二极管将油气管道上的正电位与大地进行相连，这样就能够很好的将阴极保护系统电位进行保留。极性排流器在一些油气管道中的实践应用表明，虽然其能够有效减少金属管道上的正电位，但是管道仍然会出现严重的电位过负现象[2]。

2.2.2 钳位式排流

钳位式排流在油气管道中的应用能够实现对油气管道表面交流电压值的有效控制，但是其最大的缺点就是在交流电压过大的时候，会导致直流电位产生变化，从而对油气管道的阴极保护效果形成一定影响，而且其实际的排流能力也比较有限，而且在实际应用过程中其排流设施遭到破坏的可能性非常大，而且针对排流设施的维护和管理也比较繁琐，实际应用成本比较高。另外，钳位式排流在实际应用过程中排流装置中对接地材料的要求非常严格，必须要充分保证接地极与油气管道的材质保持一致，而且接地在实际的应用过程中也会逐渐的出现腐蚀而产生消耗，电位也会随着接地极的腐蚀而产生变化，如此会对油气管道的阴极保护形成进一步影响。

2.2.3 固态去耦合器排流

在该方法中采用比较先进的固态技术耦合器，耦合器的外壳为非金属材质，因此能够实现对油气管道上交流故障电流以及雷电流等的有效控制，对油气管道的阴极保护系统形成很好的保护作用，能够有效延长油气管道的使用寿命。与此同时，固态去耦合器排流能够有效避免油气管道在穿越电气化铁路的过程中出现杂散电流汇集的现象。在国外一些油田中会将固态去耦合器与接地体进行结合使用，该方法能够有效的降低感应电压，而且维护管理非常方便，具有较强的适应性，但是其实际的使用成本比较高。

3 结束语

在油气管道运行的过程中加以保护是一种非常有效的防腐蚀途径，但是当油气管道穿越道路的时候由于套管以及电气化设备的影响，会在油气管道周围形成杂散电流，进一步对油气管道的阴极保护系统形成了巨大的影响，甚至会导致油气管道以及保护系统失效，加速油气管道腐蚀现象。通过有效提升油气管道自身性能，并采取合理的排流方式有效提升阴极保护系统的稳定性。