油气长输管道阴极保护系统的影响因素与措施

傅军杰 章哲超

摘 要：自然因素、人为因素以及管道自身因素的影响，会导致油气长输管道的阴极保护系统出现失效的问题。本文就对阴极保护系统的影响因素进行分析，研究避免阴极保护系统失效的措施，提升油气长输管道寿命。

关键词：油气长输管道;阴极保护;影响因素;措施

引言：阴极保护是油气长输管道的常用保护手段，能避免管道受到腐蚀，确保管道稳定运行，提升管道的寿命。但是在实际使用中，由于环境、管道自身等因素的作用，导致阴极保护系统会难以发挥作用，因此需要制定针对性的保护措施，避免阴极保护系统失效。

1 阴极保护系统原理

目前国内对油气管道大量使用了强制电流的阴极保护法，该方法利用了电化学原理，利用电流使管道作为阴极，避免管道的金属受到腐蚀。电池的阳极并不容易出现腐蚀，如果金属借助外部电流成为阴极，就会接收到电流所带来的大量电子，让金属管道的电子量过剩，使得金属表面个点都达到负电位，而管道金属本身并不会有电子丢失[1]。为了保证阴极保护作用发挥，就必须确保管道的阴极保护系统电子流入管道表面，达到控制腐蚀的目的。

2 阴极保护失效因素分析

2.1 油气长输管道保护性套管影响

结合前文分析，为了确保油气长输管道能达到阴极保护的目的，就要确保阴极保护电流在金属管道的表面充满，理想状态下，管道的各点应该都处于同一电位，而且所有位置的电子都处在过剩状态，实现对管道的保护工作。但是在管道需要穿越时，往往会使用钢套管等保护措施，导致阴极保护电流不能达到管道金属的表面，并会向钢套表面聚集，直接造成阴极保护失效。而且，在管道使用钢套之后，容易在金属管道和钢套管接触的位置出现短路的情况，对阴极保护也会产生巨大的影响，因为管道金属表面的保护电流会因为短路大量流失，最终导致阴极保护出现比较严重的失效问题。

2.2 电气化铁路的影响

油气长输管道一般都有比较长的距离，所以管道途径的环境也会比较复杂，使得环境对阴极保护系统造成比较严重的影响，如果在长输管线周边出现电气铁路，对管道的阴极保护也会产生巨大的影响。因为电气化铁路建设过程中还会同步架设牵引供电网，牵引供电网中包括了铁路的铁轨、接触网等设备和设施，还包括大地，由于大地并非绝缘体，使带点铁路钢轨和大地基础之间会有大量的电流泄露入大地，导致途经电气化铁路的油气长输管线周围会有大量的散乱高位电流形成，在电流进入油气长输管线的阴极保护系统之后，会干扰正常的阴极保护系统工作，如果干扰过强超出阴极保护系统的保护范围，就会导致阴极保护系统出现失效问题。

油气长输管道带有负电的位置如果有电流流入，就会构成阴极区，阴极区对管道有比较好的保护作用，但是如果管道表面的电子过多，就会导致析氢现象出现，改变管道周围的酸碱度，并且造成管道的防腐层脱落;如果杂乱电流干扰在阳极位置出现，就会诱发管道出现电化学反应，而且一般反应比较强烈，导致管道出现极为严重的电化学腐蚀[2]。

3 油气长输管道阴极保护系统失效控制方法

3.1 提升管道自身性能

长输管道在穿越时，如果使用钢套保护将会对管道的阴极保护系统造成影响，一旦管道中存在泄漏点，阴极保护系统不仅不能保护管道，还会导致管道的腐蚀加速，将会对管道的使用寿命造成严重影响。为此，应该在管道穿越时适当增加管道壁厚，有效提升管道的自身性能。同时，管道穿越时应该也要尽量选择性能更良好的绝缘套管，比如利用混凝土套管保护管道，提升对管道防护的同时，也能避免电子向套管集中，保证阴极保护系发挥作用。

3.2 安装绝缘装置

长输管道安装绝缘装置能减少对阴极保护系统的影响，例如安装绝缘法兰、绝缘衬垫、绝缘支撑块等等[3]。选择绝缘装置时，应该严格检查绝缘装置性能，以增加保护距离，避免油气長输管道的两端有电流形成导致阴极保护失效，减少腐蚀问题。为避免出现缝隙间存在杂质导致短路、绝缘接头脱落、被雷击击穿等问题，一方面要做好安装工作的质量控制，其次也要加强对绝缘装置的测量和监督，如果发现存在问题，必须采取有效的措施，及时进行修补工作，保证阴极保护系统的有效性。

3.3 接地排流

如果不能完全隔离电气化铁路带来的杂散电流干扰，就可以采用接地排流的方式进行保护，在设置接地排流时，也要确保管道阴极保护系统运行的有效性，防止排流系统和阴极管道之间出现冲突。

比如可以使用极性排流的方法，通过方法能够给管道带来良好的保护，使用方法比较简单，并且具有较强的经济性。但是使用极性排流时，会干扰周边建筑物，而且会造成周围建筑物电位过负，所以并不适合使用在交流干扰区域，一般在直流干扰区域有比较好的排流效果。在选择旁流方式和分散电流的过程中，应该结合现场的实际情况选择最合适的排流方式，并且要做好日常工作中对排流系统运行情况的监视，做好调试工作保证系统处在最佳运行状态，确保油气长输管道的阴极保护能使中发挥作用。

3.4 避免埋地管道和其他金属干扰

电流阴极保护系统中，如果油气长输管道埋在地下，就必须避开其他金属，如果和其他金属接触，就容易导致保护距离缩短，甚至导致保护失效，会导致不能满足保护要求的情况。出现这类故障后，需要技术人员和工人密切配合，分析管道当前的状况，确定管道的干扰点，最终恢复阴极保护系统的效果。

结束语：阴极保护技术是长输管道中最为常用的防腐技术，但是在运行过程中会受到很多因素的影响。为了保证管道阴极保护系统作用的发挥，提升管道的性能，就要综合使用安装绝缘装置、排流保护等方法，确保长输管道的阴极保护系统能稳定运行。

参考文献：

[1]王玉婷，李琳.  基于大数据的长输管道分布式阴极保护系统研究[J]. 现代电子技术. 2018（10）

[2]周海涛.油气长输管道阴极保护系统的影响因素分析[J].全面腐蚀控制，2019，33（05）：27-28+31.

[3]杜贵富.影响油气长输管道阴极保护系统的因素及对策[J].山东工业技术，2018（17）：88.

（1国家管网集团华东公司嘉兴管道管理处，浙江 嘉兴 314000;2杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江 杭州 310011）