阴极保护技术在天然气埋地管道中的应用探析

2017-10-21邓观保

中国化工贸易·中旬刊 2017年1期

邓观保

摘要：随着我国现代化进程的推进，地埋作为现代管道运输最为主要的一种敷设方式，其在天然气输送工程中有着广泛的应用。由于地埋土壤环境复杂，特别是在盐类聚集区，加之输送介质（天然气）的强腐蚀作用，进而会对长距离运输管道（一般为钢材）造成严重的内、外壁腐蚀现象，腐蚀一旦对管壁形成穿孔，则会引发一系列的安全事件。基于此，本文以天然气地埋管道阴极保护技术为论述对象，以提高运输质量与服务水平为论述目的，以实现社会安全生产为论述意义，就阴极保护技术在天然气埋地管道中的具体应用进行简要探析，具有一定的应用价值，以供读者参考引用。

关键词：天然气输送；埋地管道；阴极保护

1 土壤腐蚀性分析

土壤是为一种具有三相（气、液、固）的毛细管多孔性胶质体，其内空隙被水与空气所填充，且水中含有的盐分使土壤表现出一定的离子导电性，当土壤含盐量与PH值相比其他地区明显过高时，则其腐蚀性就会变强。除此之外，土壤腐蚀性的强弱还可通过氧化还原电位、自然电位以及电阻率实施判断。

由于管道所埋土壤在各段拥有不同的物化性质，且管道在金相结构（如内部应力、杂质、表面粗糙程度及晶格缺陷等）上各部分表现也不尽相同，对于易电离的部分金属，当土壤中进入带正电的金属离子时，会使该段电位因电子过剩而变负，相同的对于不易电离的部分金属则会使得电位变正，进而在两段间会因电子流动而造成氧化还原反应发生。此时，管道失去电子部位会呈阳极特性，得到电子部位会呈阴极特性，并经土壤作用后便会形成回路，进而形成具有腐蚀性的电化学电流，使土壤表现出腐蚀性。如若土壤透气性在管道各段存在差异，则会使土壤氧气浓度表现不同，进而促使腐蚀电池发育，且其两极间可达数公里距离。

2 阴极保护技术的原理与分类

2.1 技术原理

管道阴极保护一般以一定间距测算的阴极保护数据为检测方法的判断依据。阴极保护技术原理的应用，要想在土壤中做好全钢结构管道的防腐工作，则应遵循以下原则：①为形成闭合回路，金属表面应被导电介质所覆盖，如海水、电解质溶液以及潮湿土壤等；②为提高保护效率，导电介质应充分埋没金属结构；③尽可能采用结构简单的金属，如若凹凸现象严重，则会因“屏蔽作用”而失去保护目的。

2.2 技术分类

阴极保护技术分为外加强制电流与牺牲阳极两种保护形式，二者在保护方式上呈相辅相成关系。外加强制电流保护技术是在回路中串入直流电源，并在被保护金属中输入直流电制剂，使其呈现阴极特性，进而达到保护效果。其应用优势在于：①由于使用的高驱动电压具有较强的灵活性，因此对于较大场合比较适用；②适用于恶劣腐蚀或高电阻率环境中；③保护过程通过不溶性或微溶性辅助阳极的利用，可实现保护时间的延长；④保护范围一般可达10公里之远；⑤不仅适用于具有防腐层的管道，还能对裸露管道实施保护。牺牲阳极保护技术是在金属管道上焊接或连接比被保护金属电位更负的合金或金属（如铝、锌、镁等）作为阳极，使其与被保护管道在电解质溶液中形成大电池，腐蚀消耗掉所连接的金属（作为阳极），金属管道则以阴极极化被予以保护。该技术应用优势在于：①操作简单，无需外加电源；②产生腐蚀干扰较小，对于电流小于1A或土壤电阻率小于100Ω·m的中小型金属结构（如小型储罐与城市官网等）；③首次费用投资较低，运行过程中无需追加维护费用；④电流利用率保护恰当；⑤在达到保护目的的同时实现了接地效果。

3 阴极保护技术在天然气埋地管道中的应用

3.1恒电位仪

安置恒电位仪与控制台于阴极保护系统中（控制台两边需各放置一台电位仪），其过程参考产品说明书实施。

3.2参比电极与汇流点

在管线出站绝缘的接头外侧设置汇流点，长效埋地型参比电极、防爆接线箱各一个设置在汇流点处，将参比导线、零位接阴电缆、阴极电缆全部由防爆接线箱与设备连接。涂抹加入固化剂（环氧树脂）到汇流点处，达到防腐的效果。

3.3电缆

利用铝热焊焊接将管道与电缆连接在一起，连接处要做好绝缘和防护措施，同时涂抹加入固化剂（环氧树脂）以达到防腐绝缘的效果。最后将热收缩带缠绕在焊点处，控制其宽度为25cm，长度不得小于10cm，且必须在冻层土之下埋设电缆。

3.4阳极地床

设置一组阳极地床于站外，其一般由高硅铸铁阳极构成，与管线的直接距离应超过350m，选用填包料对阳极实施包覆，并控制厚度为10cm。焦炭粉作为填包料的主要成分，其最大顆粒不应超过15mm，含炭量要高于85%。阳极地床的放置位置应根据现场实况确定，一般应尽量放于潮湿或低洼地区。

3.5 锌接地电池

将锌接地电池（2根锌棒构成，绝缘件将2根锌棒連接在一起，经防爆接线箱连至管线上）设置在绝缘接头处，以此保障设备安全运行。

3.6防爆接线箱与测试桩