长输管道阴极保护有效性影响因素分析

李中金

摘要：天然气作为人们生产活动中的重要能源，在推动我国工业发展的进程与经济的发展等方面发挥着重要作用。由于长输管道具有较高运输效率、较低运输成本以及相对较好的安全性能等优势，目前仍作为我国天然气输送的主要手段。为此，我国已经初步构建天然气管道运输的网络体系，同时加大对天然气长输管道的质量与安全的监管，以此保障天然气的稳定运输。但是长输管道的使用势必存在着一些安全的隐患，因此采用阴极保护的方式，能增强天然气长输管道的稳定运行。

关键词：长输管道;阴极保护;有效性;影响因素分析

中图分类号：TE988

文献标识码：A

引言

天然气作为一种重要的能源资源，对社会的发展具有十分重要的作用。尤其是在社會不断发展的今天，人们对于天然气的需求量将会变得越来越大。然而，由于天然气在生产和运输的过程中需要大量的运输管道，而且随着社会的发展，天然气的运输则需要更长的运输管道，因此对于管道来讲，维护就相对较为困难。再加上天然气运输的管道常年埋于地下，容易受到各种因素的侵蚀，因此对于天然气长输管道的维护就成为了当今社会需要重点研究的课题。阴极保护管道措施是当今社会保护天然气长输管道免受腐蚀的最有效的措施。因此明确影响天然气长输管道阴极保护有效性的因素至关重要。

1阴极保护有效性影响的探究

1.1恒电位仪所产生的故障

在长输管道保护中采用牺牲阳极的阴极保护法，最容易使得恒电位仪产生故障，导致内部的集成电路以及电子元件受到损伤。在目前的管道运输中，恒电位仪产生的故障次数偏多，在遇到简单的仪器故障时，其修理的过程对于一般的技术人员来说相对简单，只需靠平时的一定的专业知识和实践的经验就能解决。但在实际操作过程中，技术人员由于自身的专业知识不足，实践经验又相对缺乏，并不能完全地解决恒电位仪所发生简单故障，而遇到较大的仪器故障时，又不能及时的请到专业的维修人员进行修理，使得恒电位仪维修问题的拖沓，导致长输管道的使用寿命会大大缩减。

1.2电绝缘装置故障

在对长输管道进行阴极保护的措施时，需要使用大量的绝缘装置，其中分别包括绝缘法兰、绝缘接头、固定支墩等装置。对于目前的长输管道，一方面由于施工团队对于绝缘装置的不屑，使得绝缘装置的性能不能达标，使得保护的性能降低，间接减少长输管道的使用寿命。另一方面，绝缘装置由于各种原因而导致失效，例如缺乏对绝缘装置的包裹、装置内有杂质造成短路、绝缘接头自然脱落等缘故，从而造成长输管道两端电流的导通，造成管道腐蚀的现象。

1.3电缆与辅助阳极故障

阴极保护的系统中，电缆作为核心的运行设备，如果出现短路或者其他的故障，在一定程度上会影响到整个保护系统的运作，还会加快长输管道损害的程度。与此同时，辅助阳极作为保护电流从电源引入土壤中的导电体，能有效的防止电化学腐蚀。在当前大部分阴极保护系统的施工质量没有合格、选择的阳极金属材料也未完全达标，导致腐蚀物的增多引起电阻的增大，从而降低管道保护的效果。

2.4 防腐层故障与电流干扰

防腐层主要是使金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质相隔绝，是阴极保护的基本方法之一。由于防腐层长时间埋在地底之中，长时间下来会出现老化、脱落、脆弱等现象，会发生管道的腐蚀。此外，由于长输管道的线路较长，不可避免的会出现与其他杂乱的电流相互干扰现象，甚至会冲击整个阴极保护系统，出现加速腐化的反作用效果。

2阴极保护有效性的提升对策

2.1阴极材料计算

虽然埋于土壤中的管道会受到多种情况的腐蚀，但是最为常见的要属电化学腐蚀，一旦发生电化学腐蚀的情况，则会连带发生更多的化学反应，继而发生铁原子对输送管道腐蚀的情况，这会使管道慢慢变薄，同时还会出现因为腐蚀形成的孔洞。有效解决方案就是将活泼的金属安放在管道的周边，运用导线进行连接，这会使阴极的腐蚀情况被活泼金属的阴极腐蚀所更替。通过对铁腐蚀情况的研究，分析金属平衡电位，有效的降低了天然气输送管道的腐蚀，探究金属电位变动，解析电子移动情况，在对直流电源设备的操控优势进行探究后，明确阴极维护站两边的输送管道具有一定的长度，先是进行最大保护长度的研究，然后确定最大保护长度，便能够运用到实际保护中了。在使用过程中，想要使保护的效率达到更好的效果，可以采用阴极保护装置，需要明确管道阴极保护的最低需求，也就是说管道阴极保护电位不能低于-850mV（CSE）。了解输送管道的直径长度和承压能力，从而选择出更适合的管道外壁保护层和电流密度保护。科技引领发展，目前输送管道外壁的保护层所用材质为三层聚乙烯。运用三层PE进行管道的保护，确保电流保护密度，采用三层PE保护层电阻是100000Ωm2，能够更好地控制保护密度。通过不断的设计实践，采用三层PE保护层进行保护的管道电流保护密度为30μA/m2，通过对这些基础目标的设定，再通过对管道中所有土壤的分析，都能够为管道的保护设计提供专业的解决方式，得出了舍弃阴极系统的计算公式，扭转了舍弃阴极的比重。

2.2牺牲阴极地床

为促使阴极能够在土壤里正确运行，同时帮助制止土壤阴极的钝化，舍弃阴极层只用于专业组件实施化学补充。阴极层能够化解阴极腐蚀所生成的物质，确保阴极和阴极周边的持续湿润，原料和部分土壤的隔离产生了阴极材料的电阻率。通过阴极产生电流的不断提升，运作环境较稳，镁合金通过舍弃阴极在土壤中的能力>20Ωm，材料的填埋应当由石膏粉75%，膨润土20%和5%的工业硫酸钠组成。填埋的材料应当事先放在厚实的棉袋中或者厚50mm的袋中，同时要保证阴极具有均匀的厚度，成分紧密连接并且匀和。对临近站的电位实施监测，做好最小电位的优良保护，其值在-0.85V。解析最小电位的保护情况和要求，规定把最小电位把控于-0.85V条件上。把控电位的值，控制最大电位保护的值，确保电位的准确性具有控制意义，控制电位保持或低于最强保护，确保阴极保护的成功。

2.3电化学保护法

因为金属埋藏在土壤的过程中会生成电化学反应，其拥有很强的腐蚀力，久而久之使输送管道发生腐蚀的情况，这也是长输管道发生腐蚀情况的最主要因素。金属电极中若是在电位比较低的情况下，就会由于电子过少发生阴极的情况，相反若是在电位比较高的情况下，则会由于电子的获取发生阴极的情况。阳离子在输送管道腐蚀期间会通过吸取阳离子产生氧化现象，从而发生腐蚀情况。运用外界的电流把金属自身的带电位改变，这便是电化学保护法，其能够减少输送管道受到腐蚀，延长管道使用的寿命。依照保护电位变化方位的异同可以将电化学保护法分为两类：一个是阴极电化学保护，一个是阴极电化学保护。但是当前国内使用最多的当属阴极电化学保护法。

结束语

随着社会对于天然气这种能源资源需求的不断增加，天然气的长输管道的铺设变得越来越普遍。而这种施工带来的管道保护也成为了天然气施工单位所面临的一个大问题。天然气长输管道的阴极保护是当今社会中较为有效的一种保护，因此必须要不断的分析影响阴极保护有效性的因素，最终根据可能出现的问题采取有针对性的解决措施，最终确保其对天然气长输管道阴极保护的有效性。相信随着社会的发展和国家对于这一问题的不断重视，天然气长输管道阴极保护的有效性必将得到最大程度的提高，天然气的长输管道也必将会运行的更加通畅。

参考文献

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