长输天然气管道阴极保护技术及应用

长输天然气管道阴极保护技术及应用
摘要：阴极保护技术的应用能够有效防止天然气管道的腐蚀，增加天然气管道
寿命，大大降低了天然气管道的维修成本，同时，减小由于天然气管道腐蚀、泄
漏问题所带来的安全隐患，对整个城市天然气管网的建设起到了推动作用。

关键词：长输天然气；管道；阴极保护；技术；应用；分析
1导言
就目前而言，我国输送石油、天然气等资源主要通过长距离的埋地管道来实
现能源传输。

随着社会经济的发展，人们对能源的需求也逐渐增多，能源大量地
传输，促使我国不断加大长输管道的建设。

长输管道主要采用埋地的方式敷设，
其穿越的地形、地段复杂，同时受不同因素的影响，管道面临着比较严重的腐蚀
情况。

因此，长输天然气管道会采用阴极保护技术对管道进行保护。

2阴极保护技术的应用现状
2.1技术现状
阴极保护技术的应用应当严格遵守阴极保护准则，阴极保护准则是阴极保护
核心的技术指标。

如今阴极保护技术的应用现状主要表现在以下两个方面。

一是
动态直流干扰阴极保护。

随着经济的发展，我国天然气管道越来越容易受到动态
直流的干扰，这种直流干扰会导致管道的电位的波动，在一定的时间内，这种电
位波动会导致管道电位偏离准则。

对于这种情况，我国现行的有关天然气管道阴
极保护准则并没有明确的规定允许管道电位偏移准则的程度和时间。

也就是说，
没有健全的准则去管理和指导动态直流干扰阴极保护系统地运行。

在国内准则尚
且不健全的基础上，我们可以借鉴其他国家的相关准则，例如澳大利亚AS 2832.2《金属的阴极保护第二部分：密集埋地结构》就给出了明确的规定。

二是交流电
干扰阴极保护。

在交流电的干扰下，被保护的天然气管道会处于“加速腐蚀-自然
腐蚀-阻碍腐蚀”的周期性状态，从而严重降低了阴极保护的作用，使得被保护的
天然气管道发生明显的腐蚀现象。

但至今在国内都没有出台相关的阴极保护准则。

因此，应该通过对交流电干扰阴极保护的研究，来建立完善的阴极保护准则。

2.2管理现状
2.2.1国内管理现状
一是.油井间的管道有的未加阴极保护：我国幅员辽阔，天然气开采地域较广，在有的油田中，天然气管道的防腐还没有应用阴极保护；二是中小型城市的天然
气管道建设网大多未应用阴极保护：在目前国内城镇的天然气管道建设中，也只
有大城市的天然气管道干线上采用了阴极保护，许多的中小城市还没有普及到；c.国内的阴极保护检测技术还比较落后，由于实行阴极保护的时间比较晚，在国内
阴极保护检测技术才刚刚起步，许多长输管道还在用人工测量单位，这种落后的
阴极保护检测技术已经不符合现行的标准。

2.2.2国外管理现状
由于国外阴极保护技术起步较早，其理念也要比国内更加创新。

在国外的许
多设计都要比国内先进，在他们的思想中，都会鼓励创新大胆的设计，其思维模
式也要更加没有束缚。

国外在阴极保护技术方面不仅有先进的理念，还不惜成本
地引进在世界上顶级的设备和器材，这就直接体现了国内外在研究阴极保护技术
上的差距。

除此之外，国外的管理体制和国内的也不尽相同，在国外的天然气管
道建设中，管道防腐工作并不是由管道的业主负责，而是专业性、技术性更强的
管道防腐公司负责，所以在管道的防腐以及之后的维修上，国内外都有着不小的
差距。

3长输天然气管线阴极保护技术的应用
3.1阴极保护的方式
常见的阴极保护方式包括在金属表面覆盖保护层，改变金属内部组成结构的
抗腐蚀性效果，例如制作成不锈钢。

其次，采用电化学保护方式，主要包括牺牲
阳极的阴极保护方式，或者通过外加电流的阴极保护方式进行长输天然气管线保护。

在长输天然气管线中，腐蚀电位以及自然电位会对腐蚀效果造成影响。

每一
个金属都具有一定的介质和电位，这被叫做金属自然电位。

腐蚀电位越负，其电
子也比较容易失去，我们会将比较容易失去的电位称作阳极，而容易失去的电子
称为阴极。

当阳极区域的电子失去以后或者受到腐蚀，阴极区的电子便得到了有
效保护。

对被保护金属位置处施加负电流，通过阴极极化促使电位移动到金属平
稳的电位处，最终阻止金属出现腐蚀，这种保护方式便叫做阴极保护，这也是实
现阴极保护的主要原理。

控制金属电化学腐蚀属于阴极保护的常用方式。

通常而言，阳极通常容易出现氧化反应，这能有效地抑制金属阴极出现腐蚀。

阴极保护
便是从电化学腐蚀原理中发展而来的。

3.2阴极保护电源设备的应用
在长输天然气管线阴极保护技术中，其中恒电位仪属于比较常用的阴极保护
电源的重要设备。

在社会不断发展与前进的过程中，我国已经在对电源设备内部
结构以及外形进行不断地改进。

在原来的设备中，其功能只有恒定压或恒电流作用，现在其具有自动调节保护电位的作用，具有抵抗交流干扰的能力，能对电位
进行远程的检测。

电源的类型应根据被保护设备所在地的电力情况，保护系统的
方法而定。

阴极保护首选电源为交流市电，当无交流市电或交流市电不稳定时，
应选用其它电源。

通常可供选择的有太阳能电池、风力发电机、TEG（热力发生器）和CCVT（密闭循环蒸汽发电机）等。

如具备条件选择有2个或2个以上联合供电方案更加经济、可靠。

但所选用的直流电源还应满足下列要求：电源、电压
要有一定的调节范围；应能连续工作，事故停电不宜超过24h；有可靠的防雷装置；在被保护管道与接地阳极之间应装有防止电流逆向流动的装置；在交流电干
扰地区，电源的抗交流干扰电压不应低于10V；使用整流设备时，宜有滤波装置。

通常而言，我国设置了阴极保护间，有专人对恒电位仪器进行检查，并记录下其
运行状况。

3.3阳极保护测试桩、参比电极的应用
阴极保护测试桩、参比电极以及各种绝缘装置均属于长输天然气管道阴极保
护的重要组成部分。

在目前中国市场上来说，阴极保护测试桩、参比电极均具有
较多的种类。

其中非金属材料测试桩、钢管测试桩以及混凝土测试桩均属于测试
桩的主要种类。

而绝缘装置主要包括具有绝缘功能的接头、接管等，其中绝缘接
头对设备安装的要求比较简单，在地上或者地下都能进行安装，以此，绝缘接头
的使用频率比较高。

3.4跨越地方的特殊保护
在长输天然气管道建设过程中，其需要经过很多地方，甚至需要穿越地铁以
及公路。

为了增加管道的承重能力，需要在管线外面加一个保护套管，套管穿越
是最为理想的装置，在主管道以及套管中间采用比较软的材料绝缘，在两种之间
安装绝缘性的支架，这样能达到良好的绝缘效果。

但是在实际的阴极保护工程中，这点并非很容易做到。

仍然会有阴极保护电流会穿透套管壁向套管内主管道的表
面流去，这促使主管道又会很容易被腐蚀掉。

基于此，为了进一步提升防腐蚀的
效果，需要在套管内部安装一个带状镁阳极保护。

利用机械打磨的方式，将管道里面的钢芯露出来，并在管道上寻找一个比较适当的焊点，利用铝热焊方式将其焊接在管道上。

在各个焊点之间，要采用捆扎得方式将镁带固定好，并做好焊点之间的防腐蚀处理，使带状阳极、输气管道、套管之间，不能有任何的电接触。

4结语
综上所述，阴极保护在长输天然气管线中的应用范围比较广，能有效地提升管线的防腐蚀性，提高管道的使用寿命。

因此，我国相关人员需要进一步加强对阴极保护技术的研究，促进我国能源运输工作的顺利开展。

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