西部管道乌鲁木齐输油气分公司新疆830068
摘要：随着科学技术的不断进步以及社会经济的迅速发展，应用于油气管道防腐管理中的阴极保护技术也在逐步优化、改进、成熟。目前的阴极保护技术，通过阴极保护计算，之后再应用计算机模拟技术，从而可以准确进行模拟测量，因此，其得到了越来越广泛的应用。但就现阶段来看，阴极保护技术仍旧面临着一定的问题，还需要较长时间的研究、探索。
关键词：油气管道；阴极保护技术；现状研究
现阶段，油气管道的防腐蚀系统主要由两部分组成，第一是防腐层，第二是阴极保护层。对于大部分的管道来说，通过应用防腐层就可以实现与空气的隔绝，防腐层是油气管道的第一道防线，并起到了良好的保护作用。但在油气管道的日常运行过程中，不可避免地会导致管道出现非常多的漏点（例如，机械碰撞等事件），这就使得油气管道暴漏在外部环境之中，极易造成腐蚀。基于此，必须增加第二道防线，即阴极保护层，其目的是对管道上的漏点施加第二层保护，保护管道不受腐蚀。
截至2013年底我国陆上石油、成品油和天然气管道总里程接近12万千米，管道外腐蚀的控制是油气管道安全运行的重要因素。防腐绝缘层加电化学阴极保护系统是目前最常用且行之有效的控制管道外腐蚀的技术。电化学阴极保护法包括强制电流法和牺牲阳极法。
1阴极保护技术的现状
第一，对于阴极保护技术来说，阴极保护准则就是其核心指标，以“阴极保护准则”中的相关评判标准作为主要根据，就可以开展阴极保护设计，从而能够使阴极保护技术得到正常、有效的运行。我国制定的相关规定中指出，地界面极化电位、保护电位值，是阴极保护准则的主要评判指标。与此同时，油气管道阴极保护的电位应当处于-850mv以下，-1200mv以上。第二，从现阶段的情况来看，油气管道阴极保护技术的应用建设过程中仍旧存在着一定的不足，主要体现在以下几个方面：首先，从温度方面上来看，油气管道内的温度在40℃以上时，阴极保护方法就有可能失去其功能或者无效，从而无法充分保护油气管道，基于这样的原因，应在此领域进行进一步改进；其次，从电位方面上来看，如果油气管道之中的电位出现了偏离的倾向，而且时间很长，阴极保护也无法充分保护管道；最后，当油气管道中存在交流干扰时实施阴极保护，不但不能得到防腐效果，还有可能会进一步加快腐蚀速度，所以，应重视并加强对交流干扰情况下的腐蚀机理的研究。
2油气管道目前常见的阴极保护技术方法
2.1牺牲阳极保护法
《埋地钢制管道阴极保护技术规范》（GB/T21448-2008）中规定，牺牲阳极系统适用于敷设在电阻率较低的土壤里、水中、沼泽或湿地环境中的小口径管道或距离较短并带有优质防腐层的大口径管道。工程中常用的牺牲阳极为镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极，其适用范围主要是受土壤电阻率的影响，详见下表。
对于锌合金牺牲阳极，当土壤电阻率大于15Ω•m时，应现场确认其有效性；对于镁合金牺牲阳极，当土壤电阻率大于150Ω•m时，应现场确认其有效性，对于高点阻率土壤环境及专门用途，可选择带状牺牲阳极。牺牲阳极法主要具有以下优点：不需要外部电源；对附近金属构筑物干扰较小；管理维护工作量小；工程费用与保护长度成正比；保护电流分布均匀，利用率高。牺牲阳极法主要具有以下缺点：高电阻率环境不宜使用；保护电流不可调；对管道防腐覆盖层质量要求较高；消耗有色金属，需要定期更换；杂散电流干扰大时不能使用；在特殊环境下，可能出现极性逆转。
2.2强制电流保护法
强制电流保护法一般不受土壤电阻率的影响，主要受是否具有可靠稳定电源的影响，一般应用于大口径管道或长距离油气管道。强制电流法主要具有以下优点：可连续调节输出电流，可提供较大的保护电流密度；不受环境电阻率限制；工程越大越经济；对管道防腐覆盖层质量要求相对较低；保护装置寿命长。强制电流法主要具有以下缺点：需要可靠的外部电源；对临近（特别是辅助阳极附近）金属构筑物干扰大；日常维护管理费用高，需设置阴极保护站；在需要较小电流时，无法使装置的投资费用减至最低；可导致过保护，引发防腐层的破坏甚至是管材的氢脆。
2.3排流保护法
排流保护法，即强制排流阴极保护法，其具有保护范围广、结构简单的优势，其作用机理为，当有其他干扰电流的情况下，通过利用直接排流方法、极性排流方法或者是强制排流方法，实现对被保护金属的保护。首先，直接排流方法，需外接电源，电流稳定时，就可以排除其他干扰电流，从而实现对被保护金属的保护，但这一过程中必须谨慎地进行使用，这是因为使用不当就有可能发生更大的干扰；其次，极性排流方法，由于二极管具有单向通过性的特点，也就是只许一方电流通过，所以，当同时有正负干扰电流时，需插入二极管，保证电流在同一方向通过，从而实现对被保护金属的保护；最后，强制排流方法，直接排流方法、极性排流方法只可以在排流状态保护被保护金属，在非排流状态下无法起到保护作用，这就需要应用强制排流方法，即利用恒定的整流器所产生的电流，实现对被保护金属的保护。
3阴极保护技术发展与展望
首先，阴极保护准则作为阴极保护技术的实施基础，有着非常重要的指导意义，但就现阶段来说，其不能满足油气管道运行的需求，基于这样的原因，需要建立完善、科学的阴极保护制度，并要以此为根据，制定阴极保护准则。第一，在理论计算上，应充分利用先进的、精准的数值模拟技术对管道沿线电位进行准确计算，以有效保护防腐层上存在的漏点，并要采取相应措施修复防腐层损伤；第二，在阴极保护分析上，应当实现对下述内容上的计算，一是单条管道电位分布，二是单条管道地电场分布，三是单条管道极化电位。是否可以对这些问题进行充分分析，对阴极保护技术的设计和运行有着非常重要的影响。
其次，对于辅助试片法管道阴极保护电位这一测量技术方面来说，其能够通过周期性地把全部阴极保护电源的输出电流中断，从而可以对阴极保护断电、通电的电位进行精准测量，其作用机制是通过实现油气管道与测试桩的连接，利用管道、断开试片相连的瞬间对断电的电位进行测量。在油气管道阴极保护技术的未来发展过程中，也可以使用这种辅助试片法对阴极保护管道进行测量，以对其保护效果进行更好的评估。
4结论
长输管道阴极保护常用的方法包括牺牲阳极法与强制电流法，应根据被保护管道的长度、土壤电阻率、是否有可靠电源及经济性等因素进行选择。牺牲阳极保护法在实际应用中应选择质量合格的阳极，埋设前应完全浸湿，并应远离高温场的影响，强制电流保护法应注意阳极地床的埋设位置、埋设深度、阳极腐蚀及“气阻”现象。阴极保护在实践过程中常发生的干扰包括电流屏蔽、杂散流干扰及强电冲击等，套管的电流屏蔽应通过使套管和长输管道满足电绝缘的要求来防护，强电冲击现阶段行之有效的防护措施为裸铜线屏蔽线和去耦合装置相结合的方法。管道并行敷设时应根据管道是否同沟、防腐层的质量及材质、管道的间距等因素选择是否进行联合保护，非联合保护的管道应注意相互间的干扰问题。
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