长输管道的使用寿命直接关系到油田工业能否安全、稳定的生产, 也关系到油田的经济效益和成本。管道的使用寿命主要受电化学腐蚀的影响, 目前解决管道电化学腐蚀的主要方法是对其采取阴极保护措施。本文是结合某油气长输管线阴极保护系统的实际情况展开评价与分析。
1 某长输管道基本情况
1.1 设计规模及处理能力
该输油气管线由Ф114×5输油管线 (简称为A输油管线) 、Ф273×7输气管线 (简称为B输气管线) 和Ф323.9×7输气管线 (简称为C输气管线) 三条管线组成, 长度共计76km, 这些管线建成投产以来管道腐蚀严重, 现需全部重新实施阴极保护。
管道经过的区域共穿越河流两条, 均属于融雪补给型河流, 穿越渠道10余处, 管道经过的区域地下水较丰富。
1.2 管道阴极保护系统
1.2.1该输油气管道保护系统采用牺牲阳极法和强制电流法的综合应用, 由首站部分、中间站部分、末站部分共三部分组成, 其中原A输油管道和B输气管道共用一套、C输气管道独用一套。
1.2.2原A输油管道和B输气管道共用的阴极保护系统该阴极保护系统设阴极保护站两座 (首站、末站各一座) , 包括:KKG-3型恒电位仪4台、镁阳极、阴极连接导线、参比电极一只、阴极保护汇流点一处、绝缘法兰及管道沿线阴极保护测试桩。
1.2.3 C输气管道的阴极保护系统
阴极保护系统设阴极保护站三座 (首站、中站、末站各一座) , 包括:KZH型恒电位仪6台、镁阳极、阴极连接导线、阴极保护汇流点一处、绝缘法兰及管道沿线阴极保护测试桩。
1.3 电位情况
管道阴极保护系统的工作参数指标主要包括恒电位仪运行参数和管道上电位测试桩的保护电位。根据现场电位测试记录, 统计近年来的测试数据, 包括各站恒电位仪运行参数和管道保护电位情况, 多数不在正常操作范围内。
1.3.1管线阴极保护系统全线设有152个保护桩, 阳极桩24个, 其中A和B管线设有76个保护桩, 阳极桩12个, C管线设有保护桩76个, 阳极桩12个。管线阴极防腐设计为首站阴极防腐仪供电电位-1.25V, 阳极供电电位-1.0V, 现供电电位阴极是1.25 (首中末站) , 阳极是-1.0首站供电。
2 长输管道阴极保护存在的问题
输油气管道经过长期运行, 阴极保护系统中存在的问题逐渐凸现出来。
2.1 阴极保护设备陈旧老化, 不能完全正常运行, 主要问题如下:
2.1.1 C输气管道首站的恒电位仪调节开关失灵, 无法调节保护电位;末站的恒电位仪转换器没法转换, 机子有输出, 而给管道则没有输出。
2.1.2阳极地床电阻高, 影响阴极电流的发散, 牺牲阳极不能有效发挥作用, 致使部分管道失去有效保护。
2.2 管道保护电位偏高, 部分管段腐蚀严重。
目前, 该长输管道电位普遍偏高, 管道保护电位的偏离正常范围导致了管道腐蚀加剧, 根据2002年西安某管材研究所实地检测数据表明, 壁厚减薄管段与电位偏低管段一致。
3 管道保护现状评价
3.1根据该长输管道保护电位统计情况表, 可以计算得出各管线电位合格情况, 结合实际可知A输油管道和B输气管道漏电点多, 阴极保护系统需要进行大面积的修复;而C输气管线的保护电位受A和B管道的影响, 虽然90%以上的保护电位不合格, 但高于-0.6V的也仅有0.1%, 可见, C输气管线漏电点较少, 情况较好, 只要进行简单的修复就行。
3.2沿线电位测试桩位于野外, 破坏损失严重, 既有设备自身的原因, 也有人为偷盗的原因, 不但不能完全测试管道电位, 也对周边环境产生了不良影响。
4 采取的对策与建议
4.1 优选管道阴极保护方法, 避免在高土壤电阻率段管道采用牺牲阳极保护法。
因长输管道一般采用牺牲阳极和强制电流的阴极保护法, 管道及牺牲阳极的埋设深度一般为2米-2.5米, 但该长输管道长达76公里, 由于自然地貌的原因, 有些管道的两头落差高达几十米。同时管道两头地下水位不同和地质情况的不同, 导致部分管道所处土壤的土壤电阻率太高, 而牺牲阳极的阴极保护法不适合在高土壤电阻率区域使用 (如图) 。
由于强制电流法的应用不受土壤电阻率的限制, 故解决这一问题的办法是, 将高土壤电阻率段管道牺牲阳极保护法改为强制电流保护法。
4.2恒电位仪在强制电流法中, 给需保护金属体提供连续可调的阴极保护电流。辅助阳极在强制电流法中, 用来使恒电位仪所提供的阴极保护电流形成回路。
4.3建议建立一支责任心强的专业化队伍, 定岗定责, 不断提高其技术素质, 扩大管理领域。
5 结语
阴极保护在管道的运行方面起到了巨大的作用, 同时良好有序的管理是提高防护的技术水平, 达到防蚀效果的最基本保证。全面加强电化学防护、腐蚀状态调查等经常性基础工作, 并逐步向按管段腐蚀与防护势态的分级管理, 腐蚀事故预测、寿命预测、评估等更深层次的方向发展, 不断提高预测或决策的可靠性、精确性和科学性。
摘要：长输管线的阴极保护, 是延长输油气管道使用寿命、确保输油输气平稳运行的重要措施, 它不仅增加了管道的使用寿命, 同时也确保了管道的安全运行。
关键词：长输管道,阴极保护,系统,电位
参考文献
[1] 地下金属管道的腐蚀与防护.俞蓉蓉, 蔡志章, 主编.石油工业出版社.
[2] 三层结构聚乙烯防腐体系工艺.油气田地面工程, 2003年3期.
[3] 埋地钢质管道新型PE防腐层的结构设计[J].油气储运, 2001, 20 (1) :17-22.