石油天然气管道在不断开发的过程中不断发展, 不仅是因为石油天然气在人们的生产和生活中发挥着越来越重要的作用, 还因为石油天然气自身对生态环境的影响相对较小。但是, 随着时间的推移处于土壤之下的管道表面逐渐出现阴极区和阳极区, 并且根据研究发现在阳极区的管道表面出现一系列的腐蚀现象, 对于管道的正常使用有很大的不利影响。与此同时, 阴极区的管道并没有出现腐蚀情况。经过研究发现阴极区中存在阴极保护现象。阴极保护就是通过一些方式使电解质中的保护金属的表面呈现出阴极, 从而实现防止腐蚀的效果。
在石油天然气管道运输过程中由于自然环境因素或人为原因, 可能会出现管道腐蚀的情况。阴极保护就是对腐蚀进行干预, 通过化学手段, 实现被保护金属体的电化学均匀性。阴极保护连同管道外部的防腐绝缘体共同作用下能够实现最合理的管道保护措施。这一过程中, 通过对阴极极化的方式, 把电位负移至金属表面的阳极平衡电位, 除去引起腐蚀的化学不均匀性, 控制腐蚀电池的产生。其工作原理就是通过对被保护金属的阴极极化, 消除腐蚀电池, 避免金属的腐蚀。这个过程需要使用相关的阳极或者牺牲相应的阳极材料实现对管道的保护, 提高管道的使用寿命, 提高安全效果[1]。
进行阴极保护系统确定时需要在电解质中进行, 就我国目前石油天然气管道运输的情况而言, 非常适合使用阴极保护的方式防腐蚀。而同构应用阴极保护的方式与管道自身进行防腐蚀措施的共同作用下, 可以形成最恰当的防腐蚀保护[2]。通常情况下, 地下的管道阴极保护是由强制电流阴极保护以及牺牲阳极阴极保护的方式, 而石油天然气管道运行中适合的保护类型是牺牲阳极减少土壤对管道产生的相应的化学侵蚀作用。
应用阴极保护系统保护管道时, 需要有相关的材料做辅助, 分别是镁和镁合金、铝合金、锌等材料, 再加上足够的负电位, 保证应用中的电位稳定, 表面没有高电阻硬壳等环境下进行。不同的土壤环境都可以通过镁合金的使用, 而相对较潮湿的环境通常选择锌阳极, 当环境处于潮湿和氯化物的情况下, 可以通过使用铝阳极的方式进行。因此, 对于阴极保护系统材料的选择要根据不同的土壤状况进行, 切实做好保护管道, 增加寿命的目的。
在确定阴极保护系统的电流密度时首先要注意的确定最小阴极保护电流密度, 对于全新的管道, 采用相应的最小阴极保护电流密度;使用旧管道过程中, 根据不断的实验结果进行选择, 最终确认相应的防腐层电阻及电流密度。除此之外, 还要注意旧的管道的表面可能进行的图层效果不同, 现场情况出现不同的状况, 因此, 在确定电流密度是要通过运用相关的公式进行准确的推算, 得出相应的最小印记保护电流密度。
(1) 设置接地电池
在进行牺牲阳极保护措施时要注意接地电池的选择, 通过相应的绝缘体, 使保护电流控制在一定范围, 尽可能的防止出现相互干扰的情况。另外, 在发生自然灾害如雷击及静电火花时, 要注意避免绝缘体设备遭受破坏。因此, 需要在绝缘体的附近安装接地电池。同时, 还需要不断的对接地电池进行检查, 在地下水相对较多的地方, 接地电池容易受潮出现时效, 短接等情况, 要注意当出现此类问题时, 及时的进行处理[3]。
(2) 埋设管道
在进行埋设管道时, 需要提前做好相关事宜, 按照既定的比例进行配制, 调匀, 之后装入到准备好的麻布袋中。再把阳极插入到填料中心去, 并做好压实工作, 浇水湿润, 最终进行填土。需要注意的是, 在进行焊接之前, 要进行处理, 去除仿佛绝缘层, 对焊接处进行清洁和打磨。并对焊接处进行绝缘防腐的处理, 电缆添加保护措施, 开始埋设, 埋设的深度要和管道埋设的深度保持相同[4]。
(3) 设置管道电气绝缘
只有保证输气管道的电气连续性, 才能做到阴极保护, 并实现与外界的绝缘。有三种解决措施, 首先是管段进, 在出口法兰处安装相应幸好的绝缘接头, 设置管道电气的绝缘。另外是和管道进行直接连接的所有金属件都不直接接地, 保证管道电气的绝缘效果。最后是石油天然气管道进行埋藏时, 要做到避免与全厂接地网之间的直接连接, 这个过程中还要注意管道和全厂接地网的最小距离保证为3米。
(4) 进行防腐密封
防腐密封工作是全部施工中的其中一项重点和难点部分, 电缆和管道连接之后, 可以根据实际情况, 通过使用牛油胶布密封外包的方式实现防腐密封。这里需要提高对牛油胶布的认识, 它是一种具有相对较好塑性的浸满矿脂的无纺毡。牛油胶布的使用可以使其附在任何复杂不同的表面, 矿脂可以在缝隙中进行填充, 实现密封的效果。同时, 使用牛油胶布可以避免回填土污染, 矿脂在经过很长时间之后也不会出现干涸的情况, 对于进行防腐密封的开展非常有利[5]。
对阴极保护系统进行监测能够更好的保证阴极保护系统安全正常运行, 进而确保石油天然气管道的腐蚀情况能够得到解决。因此, 需要制定完善科学的石油天然气管道阴极保护系统的检测技术规章制度和流程方案。
阴极保护系统中的测试桩其实是一种专门利用电位测试探头对管道阴极保护进行测试的附属设备, 同时也是石油天然气管道管理和维护过程中不可或缺的设备之一。一般情况下, 测试桩的设置方式是在每个石油天然气管道一每公里为单位进行设置的。在安装测试桩时, 还要注意管道所处位置的地质条件, 通常安装在土壤腐蚀性较强、湿度也比较大, 地下水位较高的地点, 如果地质条件不符合最好安装在管道的绝缘层比较薄弱的地点[6]。
在对管道阴极保护系统进行检测时, 要对石油天然气管道的资料进行全面审查和掌握, 在此基础上充分考虑管道的使用年限和实际运行状况等因素, 然后编制与石油天然气管道实际需求相符合的检测方案。在对管道进行检测时经常使用的管线电位检测方法包括:地表参比法、近参比法、远参比法、断电法以及辅助电极法。这就需要工作人员根据实际情况选择最佳检测方法, 一般对采用三层钢管结构的聚乙烯防腐级以及加强防腐级的管道可以使用地表参比法进行检测。测试过程中要注意将需要参比的电极CSE放在管道顶部上方lm左右的地表潮湿土壤中, 还要保证参比电极和土壤电之间的有效接触, 然后将电压表调到适宜的量程上, 记录检测的数据, 最后根据数据对比的结果判断电位是否达到保护要求。
在石油天然气管道运输过程中的腐蚀现象对石油天然气的正常运输产生极大的不利影响, 而通过对石油天然气管道的阴极保护原理进行研究分析, 并对阴极保护系统进行检验, 可以发现利用阴极保护原理可以有效避免石油天然气管道在运行过程中的腐蚀情况, 因此, 阴极保护原理可以在石油天然气管道中进行推广应用。同时, 也要求相关的工作人员在实际应用过程中对出现的问题进行深入探究, 根据相应的原理对其进行改进和创新, 才能更好地保证石油天然气管道的正常运行, 从而提高石油天然气公司的经济效益, 降低对环境的破坏程度, 实现经济发展和生态保护相统一的目标。
摘要：近年来, 石油天然气在持续开发过程中遇到很多问题亟待解决, 其中石油天然气管道在长时间运行中经常会出现腐蚀情况, 导致在石油天然气的运输过程中出现泄露等情况, 影响石油天然气的正常运行, 进而对石油天然气企业的经济收益也造成影响。因此, 加强对石油天然气管道运输过程中的腐蚀现象的研究, 同时结合阴极保护系统的相关原理, 以期能够避免石油天然气管道运输中出现的腐蚀情况, 对促进石油天然气的运行安全有十分重要的现实意义。
关键词：石油天然气,管道运行,阴极保护,对策研究
[1] 康勇, 何凡.石油天然气管道运行中的阴极保护探讨[J].科技传播, 2011 (3) :81+88.
[2] 刘欣.石油天然气长输管道阴极保护系统常见问题分析和处理[J].城市建设理论研究:电子版, 2014 (36) .
[3] 王大治.天然气管道运行中的阴极保护探析[J].城市建设理论研究:电子版, 2012 (23) .
[4] 罗明星.关于城市燃气管道工程中阴极保护技术设计的探析[J].工程技术:引文版, 2016 (1) :00030-00030.
[5] 张军见.阴极保护在埋地天然气管道中的应用[J].城市建设理论研究:电子版, 2016 (15) .
[6] 吉军明, 孙超, 赵成.石油天然气管道运行中的阴极保护探讨[J].工业, 2015 (21) :112-112.
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