对天然气长输管道阴极保护法有效性的检测

2015-04-28夏琦函中煤科工集团重庆设计研究院有限公司重庆400016

中国科技纵横 2015年8期

夏琦函（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）

对天然气长输管道阴极保护法有效性的检测

夏琦函
（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）

本文主要介绍当前了在科技迅速发展的时代下，对于天然气等能源的需求也越来越高，而传输需要大量的管道，管道在地下，弱酸性的土壤对管道的侵蚀严重，所以保护变得非常困难，所以进一步介绍天然气管道在我国目前的基本情况及对于天然气管道保护的重要性，并介绍了阴极保护法的原理及检测方法和检测原理，并对当前所使用的阴极保护法的有效性检测进行简述，并提出了相应的改进方法，并为我国以后天然气管道的保护提供更多的方法及资料。

天然气长输管道阴极保护法有效性检测

当前我国的天然气的需求量与日俱增，而我国又面临着资源分布不均的问题，所以需要对天然气进行远距离传输，这就对传输的数量和技术提出了高的要求，数量建设的同时却面临着快速损耗的问题，土壤的弱酸性使得管道被侵蚀的非常严重，所以需要对运输管道进行长期有效的保护。然而当前我国的长输管道面临着技术有局限的情况，现有的方法需要对阴极保护法的有效性进行检测，我国的技术还有待提高。

1　我国天然气管道现状

1.1目前我国天然气管道情况

油气资源的开发以及能源市场的急增，使得管道运输在世界范围内得到了飞速发展，已经成为国民经济的命脉。世界上主要管道干线总长已达230多万公里，其中原油管道50万公里，成品油管道30万公里，天然气管道150万公里，并且以每年4万多公里的速度在增长。在传输介质方面，除原油、天然气、成品油外，还有相当数量的煤炭、矿石、粮食等固体管道，正朝着多功，多介质方向发展。据统计，在1995至1998年期间，全国油气田管线报废率为6.6%，平均腐蚀穿孔率为0.76次/公里年。天然气管道也在大幅的削减中。

1.2对天然气长输管道保护的重要性

管道输送被认为是与公路、铁路、水运、航运并列的五大输送行业之一，这种输送方式越来越广泛应用于石化、冶金、制造、电力等工业领域的各个行业，上百万个企事业单位以及城市燃气和供热系统中，占有国民经济中的地位也非常重要，管道运输在我国经济发展中已起到命脉作用。目前的管道防腐层检测技术与设备虽然多，但业内并还没有统一且高效的方法，怎样快速确定防腐层破损点大小并对破损点的进行精确定位，将危害性较大的破损点进行修补，确保土壤与管道之间能很好的绝缘性，提高阴极保护的效果，利用各种检验检测仪器的优缺点，扬长避短。管道腐蚀所引起的事故不仅会造成直接的经济损失，同时会造成土壤和大气污染等环境危害，影响人们的正常生活。

2　天然气管道的检测

2.1对天然气运用阴极保护法原理

阴极保护作为保障长输管道安全运行的重要手段，其保护电位是判断管道保护是否成功的依据之一。阴极保护就是以某种方式在被保护金属构筑物上施以足够的阴极电流，通过阴极极化使金属电位负移，从而使金属腐蚀的阳极溶解速度大幅度减小，使之完全停止。在电解液中，牺牲阳极因较活泼而优先溶解，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的电位下，实现保护。阴极保护法中的外加电流保护法，即通过外加恒电位仪对管道提供负电位以防止管道腐蚀。阴极保护原理是腐蚀电位或自然电位的监测，参比电极，阴极保护。这样能很大限度的降低管道被腐蚀的可能性。任何全届结构采用阴极保护防腐，应该具备以下条件：被保护的金属表面周围必须要有导电介质存在，如海水、电解质溶液、潮湿土壤等。因为这些介质本是阴极保护系统电路中的一个环节，这样保护电流才能通过导电介质形成闭合回路。为了使电流均匀分布在被保护金届表面上，和提高阴极保护效率，要求被保护金属结构必须完全浸没在导电介质中，也就是说，导电介质不应成一面层，而应该是大量的包围在被保护金属表面的四周。被保护金属结构的几何形状不要过于复杂。如果凹凸大多，会产生“屏蔽作用”，即被保护结构靠近阳极处吸收了大量的保护电流，面远离阳极处得列的保护电流很少，不能起到阴极保护的作用。通过检测管道的阴极保护电位可以间接了解管道的防腐防护态势。只要监测管道测试桩的保护电位，通过对阴极保护电位分布模型的研究，建立一种通过监测保护电位来确定管道覆盖层质量的评价方法，就可以知道管道的某个位置是否发生了异常，从而起到对长输管道的安全预警。

2.2阴极保护法有效性检测的方法及原理

天然气埋地管道阴极保护检验主要仪器设备有：探管仪：探测管道位置、走向。数字式接地电阻测量仪：检测牺牲阳极接地电阻。数字万用表、标准电阻：检测管地电位和牺牲阳极输出电流。铜 - 饱和硫酸铜参比电极，对讲机、检测工具用车等。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。管道阴极保护有效性项目的检测方法包括电绝缘性能测试，检测的方法是电位法、漏电电阻测试法，还包括电连续性能检查、管道接地电阻参数测量、管地电位测试，测试方法有地表参比法、近参比法。阴极保护有效性评价保障措施，阴极保护的DCVG及CIPS检测，测点间距2-3米，每点采集8个检测数据。如遇杂散电流干扰段需设置滤波器，过滤杂散电流。检测区域多石方段，铜参比电极难以与土壤充分接触，检测过程中需要在测点处采取相应措施，保障电极与土壤接触充分，保证保护电位检测的准确性。在管线的恒电位仪上设置中断器，同步中断管道的阴保电流。中断时间需根据实际情况加以合理设置，保障电位检测准确性。 DCVG检测的破损点与电容方法检测的破损点进行同步校正。

2.3阴极保护法的改进方法

国内的阴极保护检测技术还较落后，除了陕京线采用了卫星控制全线阴极保护站同步通/断电流测试外，其它各线基本上都是采用人工测试电位的状态，由于没有自动通/断电系统，所以测得的是

通电电位，含有IR降，这已不符合现行标准的要求。牺牲阳极法阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。为了更好的检测阴极保护情况，有必要对采集到的信号进行必要的频谱分析，确定阴极保护干扰的频率和幅值。改进的主要研究任务有：高精度、超低功耗，具有GPRS通信功能的阴极保护电位无线遥测模块的研制；无线遥测模块和GPRS通信程序的设计；中心站监控软件的编制（包括数据库和数据分析、网络化通信、实时数据图形显示、历史数据回调显示等功能）；阴极保护电位变化趋势预测方法，异常点定位方法研究及编程实现。