李中金

摘要：天然氣作為人們生產(chǎn)活動(dòng)中的重要能源，在推動(dòng)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。由于長(zhǎng)輸管道具有較高運(yùn)輸效率、較低運(yùn)輸成本以及相對(duì)較好的安全性能等優(yōu)勢(shì)，目前仍作為我國(guó)天然氣輸送的主要手段。為此，我國(guó)已經(jīng)初步構(gòu)建天然氣管道運(yùn)輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)體系，同時(shí)加大對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道的質(zhì)量與安全的監(jiān)管，以此保障天然氣的穩(wěn)定運(yùn)輸。但是長(zhǎng)輸管道的使用勢(shì)必存在著一些安全的隱患，因此采用陰極保護(hù)的方式，能增強(qiáng)天然氣長(zhǎng)輸管道的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道;陰極保護(hù);有效性;影響因素分析

中圖分類號(hào)：TE988

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

天然氣作為一種重要的能源資源，對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有十分重要的作用。尤其是在社會(huì)不斷發(fā)展的今天，人們對(duì)于天然氣的需求量將會(huì)變得越來(lái)越大。然而，由于天然氣在生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中需要大量的運(yùn)輸管道，而且隨著社會(huì)的發(fā)展，天然氣的運(yùn)輸則需要更長(zhǎng)的運(yùn)輸管道，因此對(duì)于管道來(lái)講，維護(hù)就相對(duì)較為困難。再加上天然氣運(yùn)輸?shù)墓艿莱Ｄ曷裼诘叵?，容易受到各種因素的侵蝕，因此對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道的維護(hù)就成為了當(dāng)今社會(huì)需要重點(diǎn)研究的課題。陰極保護(hù)管道措施是當(dāng)今社會(huì)保護(hù)天然氣長(zhǎng)輸管道免受腐蝕的最有效的措施。因此明確影響天然氣長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)有效性的因素至關(guān)重要。

1陰極保護(hù)有效性影響的探究

1.1恒電位儀所產(chǎn)生的故障

在長(zhǎng)輸管道保護(hù)中采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，最容易使得恒電位儀產(chǎn)生故障，導(dǎo)致內(nèi)部的集成電路以及電子元件受到損傷。在目前的管道運(yùn)輸中，恒電位儀產(chǎn)生的故障次數(shù)偏多，在遇到簡(jiǎn)單的儀器故障時(shí)，其修理的過(guò)程對(duì)于一般的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單，只需靠平時(shí)的一定的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)就能解決。但在實(shí)際操作過(guò)程中，技術(shù)人員由于自身的專業(yè)知識(shí)不足，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又相對(duì)缺乏，并不能完全地解決恒電位儀所發(fā)生簡(jiǎn)單故障，而遇到較大的儀器故障時(shí)，又不能及時(shí)的請(qǐng)到專業(yè)的維修人員進(jìn)行修理，使得恒電位儀維修問(wèn)題的拖沓，導(dǎo)致長(zhǎng)輸管道的使用壽命會(huì)大大縮減。

1.2電絕緣裝置故障

在對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行陰極保護(hù)的措施時(shí)，需要使用大量的絕緣裝置，其中分別包括絕緣法蘭、絕緣接頭、固定支墩等裝置。對(duì)于目前的長(zhǎng)輸管道，一方面由于施工團(tuán)隊(duì)對(duì)于絕緣裝置的不屑，使得絕緣裝置的性能不能達(dá)標(biāo)，使得保護(hù)的性能降低，間接減少長(zhǎng)輸管道的使用壽命。另一方面，絕緣裝置由于各種原因而導(dǎo)致失效，例如缺乏對(duì)絕緣裝置的包裹、裝置內(nèi)有雜質(zhì)造成短路、絕緣接頭自然脫落等緣故，從而造成長(zhǎng)輸管道兩端電流的導(dǎo)通，造成管道腐蝕的現(xiàn)象。

1.3電纜與輔助陽(yáng)極故障

陰極保護(hù)的系統(tǒng)中，電纜作為核心的運(yùn)行設(shè)備，如果出現(xiàn)短路或者其他的故障，在一定程度上會(huì)影響到整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)作，還會(huì)加快長(zhǎng)輸管道損害的程度。與此同時(shí)，輔助陽(yáng)極作為保護(hù)電流從電源引入土壤中的導(dǎo)電體，能有效的防止電化學(xué)腐蝕。在當(dāng)前大部分陰極保護(hù)系統(tǒng)的施工質(zhì)量沒(méi)有合格、選擇的陽(yáng)極金屬材料也未完全達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致腐蝕物的增多引起電阻的增大，從而降低管道保護(hù)的效果。

2.4 防腐層故障與電流干擾

防腐層主要是使金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質(zhì)相隔絕，是陰極保護(hù)的基本方法之一。由于防腐層長(zhǎng)時(shí)間埋在地底之中，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)會(huì)出現(xiàn)老化、脫落、脆弱等現(xiàn)象，會(huì)發(fā)生管道的腐蝕。此外，由于長(zhǎng)輸管道的線路較長(zhǎng)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)與其他雜亂的電流相互干擾現(xiàn)象，甚至?xí)_擊整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)，出現(xiàn)加速腐化的反作用效果。

2陰極保護(hù)有效性的提升對(duì)策

2.1陰極材料計(jì)算

雖然埋于土壤中的管道會(huì)受到多種情況的腐蝕，但是最為常見(jiàn)的要屬電化學(xué)腐蝕，一旦發(fā)生電化學(xué)腐蝕的情況，則會(huì)連帶發(fā)生更多的化學(xué)反應(yīng)，繼而發(fā)生鐵原子對(duì)輸送管道腐蝕的情況，這會(huì)使管道慢慢變薄，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楦g形成的孔洞。有效解決方案就是將活潑的金屬安放在管道的周邊，運(yùn)用導(dǎo)線進(jìn)行連接，這會(huì)使陰極的腐蝕情況被活潑金屬的陰極腐蝕所更替。通過(guò)對(duì)鐵腐蝕情況的研究，分析金屬平衡電位，有效的降低了天然氣輸送管道的腐蝕，探究金屬電位變動(dòng)，解析電子移動(dòng)情況，在對(duì)直流電源設(shè)備的操控優(yōu)勢(shì)進(jìn)行探究后，明確陰極維護(hù)站兩邊的輸送管道具有一定的長(zhǎng)度，先是進(jìn)行最大保護(hù)長(zhǎng)度的研究，然后確定最大保護(hù)長(zhǎng)度，便能夠運(yùn)用到實(shí)際保護(hù)中了。在使用過(guò)程中，想要使保護(hù)的效率達(dá)到更好的效果，可以采用陰極保護(hù)裝置，需要明確管道陰極保護(hù)的最低需求，也就是說(shuō)管道陰極保護(hù)電位不能低于-850mV（CSE）。了解輸送管道的直徑長(zhǎng)度和承壓能力，從而選擇出更適合的管道外壁保護(hù)層和電流密度保護(hù)?？萍家I(lǐng)發(fā)展，目前輸送管道外壁的保護(hù)層所用材質(zhì)為三層聚乙烯。運(yùn)用三層PE進(jìn)行管道的保護(hù)，確保電流保護(hù)密度，采用三層PE保護(hù)層電阻是100000Ωm2，能夠更好地控制保護(hù)密度。通過(guò)不斷的設(shè)計(jì)實(shí)踐，采用三層PE保護(hù)層進(jìn)行保護(hù)的管道電流保護(hù)密度為30μA/m2，通過(guò)對(duì)這些基礎(chǔ)目標(biāo)的設(shè)定，再通過(guò)對(duì)管道中所有土壤的分析，都能夠?yàn)楣艿赖谋Ｗo(hù)設(shè)計(jì)提供專業(yè)的解決方式，得出了舍棄陰極系統(tǒng)的計(jì)算公式，扭轉(zhuǎn)了舍棄陰極的比重。

2.2犧牲陰極地床

為促使陰極能夠在土壤里正確運(yùn)行，同時(shí)幫助制止土壤陰極的鈍化，舍棄陰極層只用于專業(yè)組件實(shí)施化學(xué)補(bǔ)充。陰極層能夠化解陰極腐蝕所生成的物質(zhì)，確保陰極和陰極周邊的持續(xù)濕潤(rùn)，原料和部分土壤的隔離產(chǎn)生了陰極材料的電阻率。通過(guò)陰極產(chǎn)生電流的不斷提升，運(yùn)作環(huán)境較穩(wěn)，鎂合金通過(guò)舍棄陰極在土壤中的能力>20Ωm，材料的填埋應(yīng)當(dāng)由石膏粉75%，膨潤(rùn)土20%和5%的工業(yè)硫酸鈉組成。填埋的材料應(yīng)當(dāng)事先放在厚實(shí)的棉袋中或者厚50mm的袋中，同時(shí)要保證陰極具有均勻的厚度，成分緊密連接并且勻和。對(duì)臨近站的電位實(shí)施監(jiān)測(cè)，做好最小電位的優(yōu)良保護(hù)，其值在-0.85V。解析最小電位的保護(hù)情況和要求，規(guī)定把最小電位把控于-0.85V條件上。把控電位的值，控制最大電位保護(hù)的值，確保電位的準(zhǔn)確性具有控制意義，控制電位保持或低于最強(qiáng)保護(hù)，確保陰極保護(hù)的成功。

2.3電化學(xué)保護(hù)法

因?yàn)榻饘俾癫卦谕寥赖倪^(guò)程中會(huì)生成電化學(xué)反應(yīng)，其擁有很強(qiáng)的腐蝕力，久而久之使輸送管道發(fā)生腐蝕的情況，這也是長(zhǎng)輸管道發(fā)生腐蝕情況的最主要因素。金屬電極中若是在電位比較低的情況下，就會(huì)由于電子過(guò)少發(fā)生陰極的情況，相反若是在電位比較高的情況下，則會(huì)由于電子的獲取發(fā)生陰極的情況。陽(yáng)離子在輸送管道腐蝕期間會(huì)通過(guò)吸取陽(yáng)離子產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，從而發(fā)生腐蝕情況。運(yùn)用外界的電流把金屬自身的帶電位改變，這便是電化學(xué)保護(hù)法，其能夠減少輸送管道受到腐蝕，延長(zhǎng)管道使用的壽命。依照保護(hù)電位變化方位的異同可以將電化學(xué)保護(hù)法分為兩類：一個(gè)是陰極電化學(xué)保護(hù)，一個(gè)是陰極電化學(xué)保護(hù)。但是當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用最多的當(dāng)屬陰極電化學(xué)保護(hù)法。

結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)于天然氣這種能源資源需求的不斷增加，天然氣的長(zhǎng)輸管道的鋪設(shè)變得越來(lái)越普遍。而這種施工帶來(lái)的管道保護(hù)也成為了天然氣施工單位所面臨的一個(gè)大問(wèn)題。天然氣長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)是當(dāng)今社會(huì)中較為有效的一種保護(hù)，因此必須要不斷的分析影響陰極保護(hù)有效性的因素，最終根據(jù)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取有針對(duì)性的解決措施，最終確保其對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)的有效性。相信隨著社會(huì)的發(fā)展和國(guó)家對(duì)于這一問(wèn)題的不斷重視，天然氣長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)的有效性必將得到最大程度的提高，天然氣的長(zhǎng)輸管道也必將會(huì)運(yùn)行的更加通暢。

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