天然气长输管道阴极保护管理

2019-02-18窦坤

山西化工 2019年3期

窦坤

(陕西省天然气股份有限公司，陕西西安 710000)

引言

作为清洁能源，天然气在社会生活中具有广泛的应用范围，为了避免天然气管道的腐蚀问题，延长其使用寿命，应有效采用阴极保护技术。但当前我国很多区域并未在天然气管道中使用阴极保护技术，以致频繁发生安全事故问题。为了有效满足社会对天然气的实际需求，应重点做好天然气管道的阴极保护工作。

1 天然气长输管道使用阴极保护技术的意义

首先可以延长天然气管道的使用年限，作为人们日常生活中不可缺少的能源，其运输工作直接受长输管道的影响。管道长期埋于地下，紧密接触土壤，极易发生腐蚀问题。通过采用阴极保护技术可以降低腐蚀机率，减少维修成本，增加管道的使用年限。同时，阴极保护技术的使用还可以促进天然气管道建设的规模化，延长了使用寿命，推动了工程的建设进程。其次，可以避免产生较大的经济损失，当前我国天然气长输管道存在严重的腐蚀问题，若无法有效保护埋地管道，则会严重增加维修成本，影响了天然气工程的顺利进行。而使用阴极保护技术可以有效预防天然气长输管道的腐蚀问题，在降低维修成本的基础上减少了维修频率，杜绝出现严重的经济损失问题，从而更好的促进社会进步。最后可以防止出现安全隐患问题。天然气属于易燃易爆气体，长期埋入地下的长输管道一旦出现腐蚀问题，则会导致天然气的泄露，严重影响区域人们的日常生活，甚至还会引发爆炸事故，给城市带来巨大的安全威胁。而通过采用阴极保护技术可以有效避免天然气的泄露问题，确保运输的安全性[1]。

2 天然气长输管道阴极保护存在的问题

2.1 长输管道阴极保护站

首先是阴极保护输出受到影响，电缆损坏或接头损坏等均可以导致阳极失效，从而影响阴极保护效果。其次是在杂散电流的影响下会产生恒定电流，以致阴极保护管道受到影响，无法正常输出，使得线路失去了全面保护。再次是未按规范要求安装跨接电缆，比如阴极上下游管道的电位差较大，上游通电电位达到-1.5 V时，下游通电电位仅为-1.2 V。且并未按照规定跨接站内外绝缘连接测试桩，仅通过通电节点实现，影响了阴极保护效果。最后是长效参比电极失效，某段管道出站端长效参比电极与正常参比电极之间存在较大的电位差异，测试对比发现长效参比电极失效，应及时更换。

2.2 防腐层受到严重破坏

分析测试天然气长输管道线路可知，电位在3.9 m之后的管道中得到较大提升，超过4 m后又开始下降，这主要是因为此处的防腐层遭到了破坏，以致管道缺乏阴极保护，导致电位不稳问题。

2.3 部分管段回路电阻变化

天然气管道正常运行的关键因素在于电流的正常通行，这也是实现阴极保护的有效前提。电流异常会导致天然气长输管道阴极保护失灵，并且除了杂散电流源因素，依然存在其他因素影响天然气长输管道及电位。比如某些山区天然气长输管道多数并未达到防护电位要求，甚至部分管体存在严重的腐蚀问题，在当前阴极保护参数下，管段回路电阻发生较大变化，无法达到标准电位。

2.4 阀室阴极保护电流漏失

为了确保天然气长输管道运行的有效性，应确保阀室阴极保护电流的正常运行。但实际生活中，操作不当会导致阀室阴极保护电流的泄露，影响工作电流的稳定性，导致管道保护端与非保护端出现短路异常问题，以致阴极电流发生变化，电位异常，影响阴极保护的有效性。此时应断开接地连接，在漏电现象消失后检查具体的阀室，找出阴极保护电流外漏的原因，并及时采取解决措施。除此之外，阀室管道防腐层损坏也会导致阀室阴极保护电流的外漏，此时应采用使用较强性能防腐材料与强化工程施工力度的方法强化监督，减缓防腐层被腐蚀速度，强化阴极保护的有效性。

3 阴极保护的主要方法

阴极保护具备多种方法，一方面是在金属表面覆盖保护层，以改善金属内部组成结构，提升材料的抗腐蚀性，比如采用不锈钢材料等。另一方面可以采用电化学保护方法，牺牲阳极保护阴极，或则采用外增加电流的阴极保护方法。腐蚀电位与自然电位会影响天然气管道的腐蚀效果，且不同金属间具备各自的电位与介质。腐蚀电位越负，则电子流失速度越快，且阳极更易失去电位，阴极较易丧失电子。在阳极区域电子丧失情况下，阴极区域电子可以得到良好的保护，使得负电流可以增加至被保护金属位置，避免金属被腐蚀。金属电化学腐蚀控制属于常见的阴极保护方法，阳极较易通过氧化反应控制金属阴极，从而有效避免腐蚀问题的发生[2]。

4 天然气管道阴极保护技术

4.1 有效使用阴极保护电源设备

在天然气管道阴极保护技术方面，应充分重视阴极保护电源，尤其是恒电位仪设备。随着我国社会经济的快速发展，电源设备的外形与内部结构也发生了较大的改变，当前的电源设备不但可以进行自动调节，且还可以有效保护电位，提升了抗交流干扰能力，实现了电位的远程检测工作。工作人员应根据保护设备所在区域电力情况以及系统保护方法确定电源的具体类型，交流电属于阴极保护的常用电源，运行期间当交流电力不稳定时，应及时选择其他电源设备，比如可以选择风力发电机、热力发生器以及太阳能电池等。当电力条件良好时，还可以联合使用2个或2个以上的供电方案。除此之外，阴极保护技术中使用的直流电源应具备以下要求，电源及电压应具备持续特征，且可以在一定范围内进行调节，事故停电时间应小于24 h，并使用可靠性能较强的防雷装置。当前，我国对阴极保护站进行了专门设置，专业工作人员定期检查恒电位仪的运行情况，准确记录相关的运行参数信息。整流器属于阴极保护中主要使用的电源设备，一般安装于室外，相较于恒电位仪，整流器操作更为便捷，且时间更短，所带来的效益水平更高。

4.2 使用阴极保护测试桩与参比电极

阴极保护测试桩与参比电极等绝缘设备均属于天然气阴极保护的重要组成部分，在阴极保护方面具备十分重要的作用。当前我国市场中存在种类较多的阴极保护测试桩与参比电极设备，测试桩主要包括钢管材质、混凝土以及非金属材料等类型。除此之外，绝缘接头的安装流程较为简单，没有过多复杂的要求，具备较高的使用频率。

4.3 应用跨域地方特殊保护

天然气管道的建设需要经过较多的区域，甚至需要穿越公路与地铁。为了有效保证长输管道的承重能力，应将保护套管使用至管线外，以达到良好的保护效果。同时，还应将较为柔软的绝缘材料应用至主管道与套管中间，并确保两者之间使用绝缘支架，在提升绝缘性的基础上提高保护效果。但在实际应用过程中，此项技术的使用具备较大困难，很多阴极保护电流会穿透套管壁，并进入主管道中，以致发生腐蚀问题，降低了保护效果。为了有效改善此问题，提升保护效果，应在套管中安装镁带的阳极保护设备。除此之外，还应采用机械打磨措施外露管道的钢芯，在明确管道的最佳焊点后，利用铝热焊方法进行焊接。除此之外，还应做好各个焊点间的捆扎工作，确保镁带的有效性，并做好焊点的防腐处理工作，以切实增强长输管道的防腐性能。

4.4 应用绝缘设备

为了将电流控制在特定范围内，避免电流的相互干扰问题，应有效利用绝缘装置。在杜绝电流流失的基础上进一步提升阴极保护的作用。由此，在实际工作中，相关人员应在天然气管道的每个站点均使用绝缘接头。但在发生雷击问题时，绝缘接头会发生静脉火花，为了杜绝此类问题的发生，应在安装绝缘接头时，做好各处接地性电池的安装工作，以免其遭受雷击，提升阴极保护的效果[3]。