长输油气管道阴极保护系统现状评价及策略分析

文/聂维明

目前，长输油气管道在大量资源运输工作中均有所应用，其能够保证资源传输安全性，同时有利于拓展应用范围，在经济建设与工业生产中具有重要影响意义。但是，由于长输油气管道需要暴露在外部环境内，因此可能会受到一些负面因素影响，导致阴极保护系统出现问题。本文主要针对长输油气管道阴极保护系统现状进行评价，并结合实际情况探索相关处理策略，以供参考。长输油气管道在我国资源运输过程中具有重要应用意义，因此油气管网建设规划处于不断发展扩大状态。但是，近年来管道安全事故不断产生，导致此类问题的主要原因与阴极保护系统问题存在关联。因此，需要基于阴极保护系统的基础概念，探索其应用现状，开展阴保专项调研分析，并结合实际需求明确需要采取的针对性策略，确保长输油气管道能够得到科学保护，为后续长期、稳定应用打下坚实基础。

1.长输油气管道阴极保护系统的定义

长输油气管道受限于环境条件与成本限制，所采用的保护系统方法主要为牺牲阳极的阴极保护方式。这一保护措施依据电化学原理进行构建，如日常生活中电池阳极容易出现腐蚀问题、阴极不易出现腐蚀问题，通过将金属转变为阴极状态，即可使其腐蚀概率大幅下降，延长应用寿命并提高安全性[1]。为实现将金属转变为阴极的目标，长输油气管道需要向金属结构输送电子，使其处于电子量过多的状态。这一状态下金属的表面结构会逐渐进入负电位状态，最终达到阴极保护目标，有效降低腐蚀问题出现概率。为实现阴极保护作用，电流需要通过管道表面才能够发挥相关效果，如图1所示。

图1阴极保护结构示意图

2.工程案例概况

本次案例工程为某长输油气管道，其包含三条主要线路，如表1所示。这些管线实际长度共42km，在完成施工进入投运阶段后，管道逐渐产生腐蚀问题，为保证应用安全性，需要采取阴极保护措施进行处理。在管道所在区域，一共存在两条主要合流，属于融合补给类型，因此管道地下水源较为丰富。该管道所采用的保护方式主要为牺牲阳极与强制电流两种，由首要站点、中间站点、末端站点三个部分共同组成。A管道与B管道采用统一保护系统，C管道采用单独保护系统。A与B管道的阴极保护系统设置两座站点，共应用四台恒电位装置。C管道设置三座保护系统，共应用六台恒电位装置。该工程实际点位情况需要从恒电位运行参数与管道点位测试保护信息角度入手进行分析，根据相关测试记录能够发现，各个点位情况大部分处于不规范状态，证明阴极保护系统存在一定程度的问题，没有发挥全面的防腐蚀效果。在管线阴极保护系统中，共存在152个保护桩体，阳极桩体为42个。C管线所单独应用的保护系统共存在76个保护桩体，其中阳极桩体为12个。在阴极防腐蚀设计中，阴极点位为-1.25V、阳极供电点位为-1.0V。

表1数据简析

3.长输油气管道阴极保护系统现状评价及策略

3.1 长输油气管道阴极保护系统现状评价。在本案例中，长输油气管道阴极保护系统运行状态存在一定程度的问题。例如，其保护应用设备存在老化问题，实际运行效果不尽如人意，无法达到理想保护目标。在实际应用流程内，C管道保护系统的首要站点恒电位装置存在开关损坏的问题，无法针对电位进行灵活调节，导致保护效果受到了负面影响。同时，末端站点的恒电位转换仪器无法发挥作用，其存在基础输出，但对管道没有产生效果。该管道保护系统的阳极电阻处于超标状态，导致阴极电流无法正常发散，严重干扰了牺牲阳极的实际保护效果，使部分管道受到腐蚀因素的威胁[2]。此外，管道的实际保护点位处于偏高情况下，一部分管道段腐蚀较为严重，保护点位严重偏离，无法发挥正常保护效果。根据测量能够发现，壁厚减少的位置与电位较低的管道段落具有一致性特征。针对当前状态进行评价，需要首先结合保护电位统计表进行分析，计算各个管线电位的实际合格标准。通过研究可发现，A与B输气管道存在大量漏电位置，因此保护系统需要采取全面修复措施。C长输油气管道的保护电位受到了A与B的负面影响，但整体保护效果仍然存在。C管道90%保护电位数据不符合需求，但高于-0.6V的位置占比仅为0.1%，因此仅需要采取简单修复措施即可。此外，该长输油气管道阴极保护系统测试桩体处于野外，受到了一定程度的毁损，容易对周边环境产生负面影响，因此需要及时采取有效措施处理，避免问题进一步扩大。

3.2 长输油气管道阴极保护系统的对策

3.2.1 结合实际情况选择适合的保护方案。为解决阴极保护系统存在的主要问题，应当采取优选方法的措施，使相关保护效果能够达到最佳标准，防止受到负面因素的影响。例如，在土壤电阻率较高的地段，应当避免采用牺牲阳极保护方案。此类措施虽然属于常用方法类型，但其所需埋深通常为2～2.5m。在管道较长的情况下，可能会受到自然地质特征的影响，导致负面问题出现。如本次案例长输油气管道建设长度为42km，在地质影响下，一些管道的高度落差已达数十米。同时，管道地下水位存在的差异，导致土壤电阻率处于不均衡状态，严重干扰了牺牲阳极方案的保护效果，容易导致管道出现腐蚀问题。相对于牺牲阳极方案，强制电流不会受到此类因素的影响，因此可以采用该措施进行处理，将高电阻区域的管道保护方案更改为强制电流方案。除此之外，还需要科学设置恒电流装置，使其能够为金属体提供充足且连续的阴极保护电流。常规情况下，此类电流应当具备灵活调节的特性，使相关回路保护效果可以结合实际条件进行处理，最大限度保障处理经济性。

3.2.2 部署电绝缘应用装置。为实现良好的保护效果，还可以通过安装电绝缘装置的方式，使阴极保护质量能够得到显著提升。常规情况下，阴极保护电绝缘装置包括法兰、插头、固定支墩、衬垫、支撑块数种。在处理阶段，应当选择性能表现符合需求的绝缘装置，使基础保护距离能够得到显著拓展。若绝缘装置受损，可能会导致两端出现电流，继而引发腐蚀问题。因此，需要尽可能降低绝缘失效的可能性。导致此类问题出现的原因可能与接头脱落、接缝杂质过多、雷电击穿等。为实现保护目标，可以定期针对绝缘装置进行数据监测，及时发现存在的问题，并采取有效措施进行解决，确保阴极保护效果达到理想标准。

3.2.3 注意金属干扰问题。在阴极保护系统应用阶段，其有可能会与其它金属构件产生相互影响，进而导致保护效果下降甚至失效。因此，在实际应用流程中，应当注意避开可能存在的金属构件，防止搭接问题产生。一旦出现干扰问题，即使电源处于正常情况下，相关系统为维持输出电位，也会进一步增加电流，导致保护距离不断缩小。此类故障的产生概率较低，但排查难度高[3]。因此，需要在规划阶段采取正确处理措施，避免其产生负面影响，从源头提高阴极保护效果。

3.2.4 采取额外防腐处理措施。除阴极保护措施外，管道本身也需要设置相应防腐措施，避免仅依靠此系统进行处理。通过设置科学的外层防腐方案，可以有效强化阴极保护效果，能够实现延长管道应用寿命的最终目标。在实施过程中，需要结合实际地质条件进行规划。例如，若管道经过芦苇地区，则应当避免采用沥青等容易穿透的材料作为防腐层设计，可采取环养粉末、3PE等防腐层。同时，地下管道的防腐蚀层应当具有优秀的防水表现。通过科学设计方式，能够使阴极保护系统的效果得到显著提升，降低出现失效问题的可能性，使漏电问题产生概率得到有效降低。此外，还需要通过定期维护等措施，及时发现管道腐蚀现象，并采取针对性方案进行修复，防止阴极保护系统失效导致的不良问题，从根源上提高实际保护效果，为后续进一步应用夯实基础条件。

4.结束语。

综上所述，长输油气管道阴极保护系统属于较为关键的应用方案之一。在实际实施过程中，应当结合实际情况条件，应定期开展阴保系统专项调研，对阴保效果进行整体评价，对阴保存在问题采取针对性处理措施，使阴极保护系统能够维持正常效果，避免管道出现腐蚀问题，为后续长久应用提供理想环境，提高长输油气管道的实际应用效果。