临时阴极保护在长输天然气管道中的应用

2020-08-11姜泉涛

全面腐蚀控制 2020年2期

姜泉涛

（中国石化天然气分公司山东实华天然气有限公司，山东青岛 266071）

0 引言

近十几年输油、输气管道建设蓬勃发展，替代了原先公路、铁路等运输方式，极大地节省了运输成本。埋地长输管道一般采用外防腐层结合阴极保护的方法进行保护，外防腐层的施工一般在管道下沟前完成。阴极保护的方式一般分为外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种。当管道设计采用外加电流保护时，阴极保护站建设可能会由于种种原因滞后于管道整体建设进度，时间跨度有可能是几个月甚至是几年，在这种情况下采用牺牲阳极临时阴极保护具有重要现实意义。

1 某长输管道基本情况介绍

输气长输管道起点为位于寿光巨能特钢西围墙外，终点为位于滨海开发区南环路与大九路交口的东北侧。输气管线规格：螺旋埋弧焊接钢管/直缝埋弧焊焊接钢管L360，Φ323.9mm×5.6mm；管道设计压力4.0MPa；天然气运行压力2.5MPa；设计年输气量为3.0×108Nm3；设计温度为常温；管道主线总长37209.3m。

长输管道埋设地属于滨海盐碱地，含盐量高，并且盐分中腐蚀性强的Cl-含量也高。此外土壤中含有大量水分，因此土壤电阻率普遍很低，大部分在20 Ω·m以下，属于强腐蚀性土壤环境[1]。若管道存在防腐层缺陷点，能在短时间内发生腐蚀穿孔。

2 临时保护的设计思路

根据相关标准、规范规定：阴极保护工程应与主体工程同时勘查、设计、施工、投运，当阴极保护系统在管道埋地六个月内不能投入运行时，应采取临时保护措施；在强腐蚀性土壤环境中，管道在埋入地下时就应施加临时阴极保护措施，直至正常阴极保护投产[2]。

长输管道设计采用外加电流阴极保护方式对管道进行保护，阴极保护站设置在滨海分输站内。主体管道于2012年施工基本完成，由于滨海开发区征地、设计变更原因分输站迟迟未动工，不能确定具体开工时间。建设方和设计方综合考虑之后，决定给长输管道增加临时阴极保护。

3 设计方案

管道采用L360钢，管径Φ323.9mm，管道长37209.3m，沿线土壤平均电阻率18Ω·m，土壤中保护电流密度取0.03mA/m2[3]。经计算可得管道保护面积为37.6m2，需要保护电流为1.128A，设计寿命10年。

管道临时保护原则上设计需要8kg的镁合金牺牲阳极26只，每2只成组敷设。由于管道主体工程埋设已完成，全线安装测试桩38处，后期补加牺牲阳极临时保护，补加完之后需确保管道阴极保护电位都符合相关标准。为了便于后期测试以及牺牲阳极的更换，牺牲阳极安装通过测试桩与管道实现电连接，具体安装方法如下：从第1个测试桩开始敷设第1组阳极，安装结束后沿线测试桩阴保数据，并做好记录。如果第2、3个测试桩数据合格，第4个测试桩不合格，则可在第4个测试桩处安装阳极，以此类推。经现场实际测试，最终分别在第1、4、7、10、13、16、19、22、25、28、31、34、37测试桩安装牺牲阳极。

4 安装调试

牺牲阳极按设计要求安装完之后，测得管道沿线阴极保护电位如表1所示。从表1测试数据可以看出，管道阴极保护电位均符合管道阴极保护电位低于-850mV的国家相关标准要求。

表1 管道沿线阴极保电位测试记录表

续（表1）

自管道主体建成4年后，滨海分输站于2016年建设完成，投付使用。应建设方要求，阴极保护站于2017年初在滨海分输站建设完成。为确保管道的阴极保护状态，在阴极保护站投付使用之前，运营单位每年测量管道沿线阴极保护电位，测量数据显示阴极保护电位与钢埋设牺牲阳极阴极保护电位相差不大，管道处于保护状态。管道在建设完全，投运前对管道防腐层进行检测，存在破损点。经开挖验证，管道破损处为施工划伤，管道未发生腐蚀，说明管道阴极保护状态良好。