梁宝成
国家管网东部原油储运有限公司邹城输油处临邑输油站 山东 德州 251500
摘要：关于长输管道防腐问题的具体成因，一般都可以从电化学腐蚀以及杂散电流腐蚀两个方面进行研究与分析。一般来说，因长输管道埋设地点的土壤条件以及环境条件存在较大不同，导致管道各部分金相结构存在较大区别。在这样的运行条件下，长输管道很容易受到周边不确定因素的影响而出现腐蚀问题。如果不加以及时预防管理，就很容易对长输管道安全运行构成威胁。针对于此，建议相关人员应该加强对长输管道防腐问题的重视程度，并利用针对性技术进行预防管理。
关键词：管道；腐蚀；阴极保护；电位；准则；防腐层
引言
长输管道安全运行日益受到国家、社会和相关行业关注，腐蚀、制管缺陷和第三方破坏是管道失效事故的重要因素。阴极保护是减缓长输管道腐蚀最可靠安全的技术，可有效降低管道腐蚀风险，延长管道运行寿命。随着中国管道行业迅猛发展，新建管道敷设在高寒冻土区、山区、戈壁等恶劣环境地区，新的腐蚀问题不断出现，对管道安全运行提出更高要求。本文阐述了近年来管道腐蚀防护的技术难点和瓶颈问题，结合国内外管道工程实践、标准规范和技术现状，提出了可行、合理的应对方法及措施。
1阴极保护技术概述
所谓的阴极保护技术主要是指向被保护的钢质管道内通入一定量的直流电流，促使管道表面产生阴极极化效应，通过产生该效应减少或者消除原钢质管道存在的腐蚀问题。在此过程中，阴极保护技术会利用原电池产生的电极电位差，合理控制腐蚀电流，降低或者阻止管道腐蚀问题的出现。结合当前阴极保护技术的应用情况来看，以牺牲阳极阴极保护与外加电流阴极保护为首的技术手段基本上可以视为阴极保护技术体系的重要内容。
2阴极保护准则
（1）研究高温环境长输管道设施阴极保护电位偏移准则。国内庆铁四线、铁锦线、铁抚线采用加热输送工艺，出站温度均高于４０℃，部分输气管道出站段温度也高于该值；储存稠油、重油、易凝原油的储罐运行温度可达到６０℃，阴极保护电位测试存在限制，宜采用阴极保护电位偏移准则。（2）研究交直流干扰阴极保护准则。随着国内电力行业快速发展，管道受到输电线路的交直流干扰日益严重，上述阴极保护准则不适用。ＧＢ／Ｔ２１４４７—２０１８提出了按照干扰电压１５Ｖ进行判定，在低电阻率土壤采用电流密度判定，在高电阻率土壤采用干扰电压评估。目前国际上较为公认的观点是：应使用电压、电流密度、交直流电流密度比值和土壤电阻率等多种指标综合评价交流腐蚀可能性及风险。
3长输管道阴极保护技术难点
在建设长输管道时普遍采用的敷设方式为埋地模式，在实施埋地措施时会受到地形与地段复杂及其他不同的因素影响，要保证埋地的金属管道能够具备较强的防腐性能。为了保证管道能够拥有较强的抗腐蚀能力，采用的措施为阴极保护技术。阴极保护技术具有电化学性的特点，此技术是在古老技术基础上经过研究后而创新的一种新型技术。在社会不断发展的过程中促进了阴极保护技术不断更新，保护方式诞生出多个模式，并且每个模式的诞生都显著提升了防腐的效果。
4长输管道阴极保护技术的应用
4.1超声波自洁电极
频率特性属于超声波自洁电极的主要作用，其具有间歇性特征，通过依靠超声频率进行电极的设计，可实现对表面油膜进行清除的作用，其可产生自动对辅助阳极及参比电极的清除效果，以此发挥阴极保护目的。超声波在介质中会发挥热效用，有利于对油水界面膜的强度产生消减作用，缩减介质粘稠度，实现油水分离的目的。此外，超声波机械振动可会产生位移效果，加速油水分离，当前，石油炼化、原油开采及含油污水的处理，均广泛应用了超声波自洁技术。在自洁电极上，依靠机械振动及热效用，可实现自洁效果，将超声换能器在电极安装后，可将电极一端向吸声材料中方式，降低超声对外界的干扰。
4.2保护电流密度的选择
金属构件施加阴极保护时，使金属达到完全保护时所需要的电流密度为最小保护电流密度，在设计时称为阴极保护电流密度，选取的阴极保护电流密度大小是影响金属构件防腐蚀效果的主要参数，它与最小保护电位(钢为－850mV)相对应。如果选取的保护电流密度偏低，会造成保护不足，金属构件达不到完全保护，产生不同程度的腐蚀;反之，将会造成不必要的浪费。结合井组所处的工况条件、状况及使用寿命等情况，经过计算并参考大量的工程实践经验，在外加电流阴极保护区选取保护电流密度为10mA/m2。经过详细调研和数据统计，各井组中生产套管、表层套管、输油管路、水井套管，零星钢结构保护面积分别为5264，880，230，120，50m2，在用水井套管和其他保护电流流经的钢质结构总面积为6164m2，需要的保护电流为62A。其中生产套管和表层套管由于受屏蔽作用，导致表层套管100m范围内的生产套管电流无法达到，因此不计入保护面积之内。储油罐和场地内一些辅助设施的面积以估算得出。
4.3外加电流阴极保护技术
电流阴极保护技术主要是指操作人员可以直接利用外加直流电源以及辅助阳极等设施，确保电流可以按照一定走向顺序，从土壤中流入到被保护金属管道当中。此时，被保护管道的金属结构在电位方面要远低于其所在的周边其他环境。根据现场反馈情况来看，电流阴极保护技术比较适用于长距离长输管道防腐工作当中。
4.4电磁自洁电极
当前，油水分离技术被广泛应用于油水混合液之中，在静态状况下，油水分离的效果会与磁场的加大成正比，在动态情况下，油水分离效果显著更优。依靠电磁场在电极上进行油膜剥离，可将水溶液与电极相接触，实现电流导通效果，并在此基础上进行阴极保护，在工作过程中，输送介质的状态为动态，一旦联通电磁铁，会受到油水导电性能的不同，实现油膜脱落作用，在集输管道及电极中形成回路，实现电流流通目的。
4.5含套管穿越管道阴极保护屏蔽
针对长输管道与铁路、公路交叉的情形，国内设计做法是管道外设置钢质套管，套管设置与管道相同或者更高等级的防腐层；管道与套管直接设置绝缘支撑，管道外缠绕镁带或者锌带作为牺牲阳极，套管两端进行密封处理。该设计方式存在的问题是：套管防腐层严重阻碍阴极保护电流流动、甚至造成屏蔽，管道不能得到有效保护；目前应用的基于施加外部电流的管道外防腐层检测技术不能检测含套管穿越管道，管道维护及检测缺少有效手段。
4.6牺牲阳极阴极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术主要是指将电位为负的金属与需要被保护的金属进行合理连接。并在连接之后将其放置在同一电解质当中，促使金属与被保护金属管道上面的电子进行转移，确保被保护金属管道始终处于相同电位的状态当中。结合当前应用反馈情况来看，牺牲阳极阴极保护技术已经得到小型金属以及低土壤电阻率环境体系中的良好应用。
结束语
总而言之，长输管道运行过程中容易受到较多不确定因素的影响而出现腐蚀问题。为防止腐蚀问题对长输管道安全运行构成威胁，建议相关人员应该严格按照长输管道防腐策略要求，采取科学合理的技术进行有效应对，以期可以从根本上确保长输管道运行质量安全。
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