影响油气管道阴极保护系统因素与对策

窦永奇

摘要：随着社会产业生产和人们生活水平的提高，石油和天然气能源消耗也在稳步增加。因此，油气管道建设规模不断扩大。预计在未来几年里，我国石油和天然气收集及运输管道的总建设长度将达15万公里。由于我国土地广阔，石油和天然气管道在实际运行过程中将面临多种环境，因此，石油和天然气管道的安全事故更加频繁发生。腐蚀是油气管道事故的主要原因。在石油和天然气管道防腐领域，主要有多项措施应用阴极保护、涂层保护。但是石油和天然气管道在运行中不可避免地会出现腐蚀现象，因此必须对石油和天然气管道以及保护时效问题进行深入研究，找到相应的解决方案，才能充分保证石油和天然气管道的安全运行。

关键词：油气管道阴极保护系统;影响因素;对策

引言

油气管线的稳定、安全运行对国家的战略能源安全有着非常重要的作用。另一方面，油气管道在日常运行中受到多种因素的影响，这些因素往往导致腐蚀，使管道安全运行的威胁。阴极防护是油气管道常用的防腐技术。阴极保护的基本原理如下：电化学腐蚀过程中，如果阳极先腐蚀，阴极金属不会发生腐蚀。该原理指出，当管道金属包含足够的电子并且它们都位于相同的负应力场时，在油气管道腐蚀过程中，受保护的金属表面填充过多的电子，而且都处在同一负电位，这样被保护的金属原子就不会被轻易离子化。

1油气管道阴极保护影响因素分析

1.1套管的影响

通常在油气管道穿越公路铁路施工过程中，在管道表面放置一层套管。可以起到很好的保护油气管道的作用。根据阴极保护的基本原理，阴极保护系统的外电流进入石油和天然气管道内部，金属管道达到接受电子的额定值时，金属表面必须成为阴极保护系统的阴极电，由此才能达到对油气管道的阴极保护效果。但是在阴极保护系统实际实施的同时，在金属管中形成屏蔽，大多数电子只停留在套管中，阴极保护无效。另外，在我国的石油和天然气管道中，套管的材料一般是金属。套管与金属管道直接接触，进入短路状态，因此被吸收的电子数量不仅会增加，金属管道内部的电子也会流出，从而进一步加剧石油和天然气管道的腐蚀。

1.2油气管道周围的电气化铁路对阴极保护系统的影响

油气管道由于距离较长，因此途径的环境也非常复杂，环境的影响也会对阴极保护系统产生严重影响，而电气化铁路系统对管道的影响最大。电气化铁路系统通常与牵引电网相连，由铁路、地面等功能组成。在电气化铁路中，如果大量电流沿铁路泄漏到管道外面，从而通过铁路形成分散在油气管道周围的电流，进而形成进入油气管道阴极保护系统的电位流。通常，石油和天然气管道具有功率位置，当电流通过时形成阴极区域。这个阴极区域受管道阴极的保护，但当管道的金属表面电位为负时，发生氢化，管道表面出现剥落，电流流入阳极管道的位置，不仅会引起电化学反应，反应度也相对较强，从而导致管道的电化学腐蚀。

2油气管道阴极保护系统失效的对策分析

2.1提高管道本质安全

上述问题中已经说明钢套管的存在，会对管道的阴极保护产生一定的影响，可能会加剧管道的腐蚀现象。因此，我们在建造管道时，如果需要通过某些障碍物，可以放弃增加钢衬套的措施，增加管道自身的壁厚，以确保管道的安全。管道需要横穿铁路或道路时，应采用混凝土套管，在混凝土和管道之间添加绝缘层，以有效地防止对阴极保护产生不利影响。同时，增加导管两端的阳极材料量，增加套管金属允许的电子数量，从而全面保证阴极保护系统的安全运行。

2.2阴极保护与防腐层兼容性评价

目前，在油气管道防腐控制过程中，当外部防腐涂层与阴极保护系统结合使用时，二者之间存在相互作用。在防腐层破损钢制管道与土壤（电解质）接触时，阴极保护系统可用于提供保护。随着油气管阴极保护技术的发展，阴极保护技术和涂层技术的兼容性引起了人们的广泛关注。目前，在油气管道腐蚀控制过程中，如果将保护层与阴极保护系统结合使用，阴极保护系统可以有效保护管道涂层的破损点，如果防护层出现剥离，水分会顺着剥离层进入金属管道内部，对阴极保护流产生屏蔽效果，达成管道的防腐控制。在进行油气管道防腐控制中，需要对要注意保护阴极保护的相容性，并通过对腐蚀原因的实验数据进行统计分析研究故障，阴极保护与保护涂层的相互相容性得到了有效提高，从而进一步优化和持续改进管道防腐控制系统。

2.3采取接地排流的方式确保阴极保护系统正常

电气设备引起的杂散电流没有更好的避免方法，只有通过排出才能有效地保证阴极保护，接地电流主要通过以下两种方式进行：第一，极性排流。这种排放方式是在允许一些电流通过阴极流动，另一些通过流动来充分利用漂流电流的前提下排出的。第二去耦合剂排流。这种方法是目前世界上最先进的技术，固态耦合剂具有相对成熟的技术，所以外部有一层非金属材料，排除电流或雷声对管道中金属的影响，有效延长管道的使用寿命，对保护管道也非常有效。

结束语

综上所述，阴极保护是一项非常重要的油气管道防腐技术，在油气管道防腐中起到很好的作用，但随着管道技术的发展，阴极保护技术也面临着巨大的挑战。为了解决不断出现的难题，必须加强对阴极保护技术的研究，同时不断优化、创新阴极保护技术中应用的设备，不断改进石油和天然气管道系统，实现石油和天然气管道的高效稳定运行。

参考文献：

[1]任维可.管道阴极保护有效性及影响因素分析[J].化工管理，2018（14）：226.

[2]刘翔.油气管道阴极保护技术现状与发展趋势研究[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（09）：183-184.

[3]殷永社.油氣管道阴极保护系统影响因素与解决对策[J].石化技术，2018，25（02）：292.

[4]董海.影响油气管道阴极保护系统的因素及对策[J].石化技术，2018，25（01）：269.

[5]李长勇.油气管道阴极保护系统存在的问题及解决方法[J].油气储运，2017，36（05）：590-595.