试析天然气长输管道阴极保护的有效性影响因素
董旭 王星珂 王鑫 丁鹏
国家管网西气东输 河南省郑州市 450000
摘要：近年来，伴随着我国能源行业的快速发展，其带动了能源运输行业的发展，特别是在天然气的管道运输方面发展迅速。目前，管道运输是我国天然气运输的主要方式，由于天然气管道常年埋藏在地下，在运输的过程中存在着诸多的安全问题，其中管道腐化问题最为明显，而阴极保护能有效地防止天然气管道腐化的问题，增强长输管道的寿命。本文针对天然气长输管道阴极保护有效性影响因素进行探究，希望能引起相关工作者的重视。
关键词：天然气；长输管道；阴极保护；影响
天然气作为一种重要的能源资源，对社会的发展具有十分重要的作用。尤其是在社会不断发展的今天，人们对于天然气的需求量将会变得越来越大。然而，由于天然气在生产和运输的过程中需要大量的运输管道，而且随着社会的发展，天然气的运输则需要更长的运输管道，因此对于管道来讲，维护就相对较为困难[1]。再加上天然气运输的管道常年埋于地下，容易受到各种因素的侵蚀，因此对于天然气长输管道的维护就成为当今社会需要重点研究的课题。阴极保护管道措施是当今社会保护天然气长输管道免受腐蚀的最有效的措施。因此明确影响天然气长输管道阴极保护有效性的因素至关重要。
1阴极保护的原理
通过从电化学的角度进行分析和研究可以发现，电池的阴极不会受到腐蚀的影响，而阳极则会受腐蚀，所以对长输管道就是利用强制电流为主，牺牲电流中的阳极来保护管道不会受到腐蚀，通过对管道进行阴极保护可以让管道上布满电子，并且都会呈现出相同的负电位，这样就会保证管道不会受到腐蚀。还有一种方法就是利用恒电位仪增加长输管道金属表面的阴极保护。不同的阴极保护方法会给油气长输管道带来不一样的防护，只有加强对管道进行阴极防护才能让管道的使用寿命增长，这样不仅可以减少事故的发生，还可以减少管道公司的经济成本。
2天然气长输管道阴极保护的现状
天然气长输管道阴极保护是保障长输管道能够安全运行的一种方式，其影响着天然气长输管道的正常运行，通过对阴极保护电位的判断是验证长输管道是否受到保护、保护措施是否成功的标志之一。阴极保护指的是在被保护的金属构筑物上施加阴极电流，通过阴极的极化使得金属电位产生负移，减少阳极溶解速度，降低金属受腐蚀的程度，并通过阴极电流的充分提供，达到停止阳极溶解的目的。通常情况下，对天然气长输管道的阴极保护法会采用这种外加电流保护的方式，能够有效防止管道的腐蚀。但这种方法的使用一般有一定的条件限制，例如被保护金属表面需要有电解质如海水、潮湿土壤等的存在，这样才能够使外加的保护电流通过导电介质形成完整的闭合回路。传统的阴极保护法中为了使外加电流能够均匀分布于保护金属的表面，并有效地提高对于管道阴极的保护效率，都会将金属结构浸没于导电介质中，因此，这要求被保护的金属结构几何形状应更趋于简单化。当前在天然气的长输管道阴极保护中，以更加先进的设备与仪器进行保护措施的提高，通过将电位更负的电子转移到被保护金属上，能够有效地保护金属，这种方法牺牲了阳极阴极保护，但不需要外加电源，能够对腐蚀产生干扰，减少腐蚀的情况出现，一般作用于小型的金属结构中。
3天然气长输管道阴极保护有效性的影响因素
3.1阀室阴极保护电流发生相应的外漏
由于操作不当或者是一些其他因素的影响，阀室阴极保护的电流也会发生某种泄漏，最终会严重地影响其正常工作电流的稳定性，进而极易导致电位的差异逐渐地增大，最终影响阴极保护的有效性[2]。
通过对于天然气长输管道的阀室检测时不难发现，在很多情况下内部管道的电位在刚开始通电时电位都比较正常，符合相关的标准，但是在附近的测试桩周围进行检测时却发生了相应的变化，电位也开始变得忽高忽低。这种现象的出现极可能就是由于阀室内上下游的放空管道与主管道连接的地下部位出现问题，尤其是出现一些防腐层的破损点时更容易出现上述的问题。
3.2恒电位仪所产生的故障
天然气长输管道一般采用牺牲阳极的阴极保护方法，因此在该过程中容易导致恒电位仪器产生故障，在目前管道运输过程中，恒电位移所产生的次数较多，一些相对简单的故障，对于技术人员来讲容易解决。但是在实际操作过程中，由于技术人员的自身专业知识水平不高，缺乏相应的维修经验，导致恒电位仪不能够及时进行维修，从而使天然气成熟管道的使用寿命减少。
3.3防腐层的保护失灵
天然气管道是长期埋藏于地下的一种运输装置，但由于地下的环境相对较为潮湿，再加上土壤中一些化学物质的侵蚀，很容易使其遭到破坏。因此，要想保证其天然气运输管道的通畅运行，更必须要在管道的周围添加保护层。然而，在现实生活中，经常会出现防护层遭到破坏，致使局部管道容易受到相应的腐蚀，造成电位不稳定，最终导致阴极保护失去有效性。
3.4天然气长输管道阴极保护站出现问题
阴极保护站是天然气长输管道阴极保护的关键，阴极保护站中存在的影响因素会直接导致阴极保护的失效。阴极保护站中若是出现接头损坏或电缆损坏等因素的影响，容易导致阳极失效或通气管气阻等问题的发生，由于输出受到了影响，容易造成阴极保护受到破坏，减低了阴极保护的有效性；其次，阴极保护站安装跨接电缆不规范。阴极保护站作为保护天然气长输管道阴极有效性的重要措施，其作业的科学与严谨是必需的，但在阴极保护站的作业中，常出现不规范作业情况，例如跨接电缆的安装。在跨接电缆安装中没有根据行业标准与实际情况进行的安装容易导致安全隐患的出现，严重影响天然气长输管道阴极保护有效性。
4阴极保护有效性的提升对策
对于天然气长输管道的阴极保护而言，除了对相关的现场问题进行针对性地解决，如对阳极的地床电阻进行定期的检查与测量、更换长效参比电极、选择合适防腐材料等，还需要对一些外在因素进行重视，才能具有综合性的提高对于阴极保护的有效性。在此认为应加强建设期间的监督与管理。天然气长输管道阴极保护措施并不是仅限于运行阶段，在建设阶段进行的有效监督与管理能够加强对于管道阴极保护的实际效果。例如对于防腐层材料的选择而言，受到成本等的影响，施工过程或许会出现选择廉价防腐层材料的情况，这就对天然气长输管道建设施工中的每一个步骤的监督与管理提出了严格的要求，需要在监督管理上的落实与到位，才能够较好地解决这种问题，减少材料质量不良的情况。再者，存在一些施工人员施工措施与施工手段不正确的情况，其没能结合实际情况进行施工处理。从监督管理的角度上来看，及时制止与预防这种问题的出现，有利于天然气长输管道的正常建设与运行，也能够很好地起到保护管道阴极的作用。
结束语
在天然气长输管道的运行中，应该注意管道的防腐工作，在众多管道防腐措施中阴极保护是一个非常重要的防腐工艺，管道公司应该重视阴极保护措施的实施，在长输管道正式运行后应该注重各种工作的防护，尤好地解决套管和电流干扰阶段应该非常重视，一旦发现问题应该及时进行维修，保护管道的正常运行，以免造成更为严重的后果。
参考文献：
[1]王锦辉.天然气长输管道阴极保护防腐技术的应用分析[J].中国化工贸易，2020，12（6）：133，135.
[2]吴毅辉，张彪.天然气长输管道阴极保护管理研究[J].中国化工贸易，2019，11（30）：15.