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[摘 要]阴极防腐技术，其主要是针对于电化学腐蚀方面的，作用原理在于：在管道外部加设电流，以此来起到改变石油管道被腐蚀的作用，从而将其转变为一个阴极端，避免了电化学离子大规模生成和转移现象的发生。研究发现，在做好阴极保护措施的前提下，管道仍然遭受腐蚀的主要原因在于阴极保护失效，所以研究人员应在对阴极保护影响因素深入分析的前提下，提出解决保护失效的有效措施，从而保障我国管道的安全。
[关键词]油气输送管道；阴极保护系统；影响因素；解决对策
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）48-0074-01
引言
油气长输管道长期受输送介质以及外部环境的腐蚀影响发生泄漏事故。管道的腐蚀影响管道寿命缩短，也同时影响长输管道的运行安全。作为长输油气管道事故频发的主要因素之一，管道腐蚀起了关键作用。为防止管道的进一步腐蚀，通常采取阴极保护与管道防腐相结合的方式。因此，有必要对油气长输管道阴极保护系统的影响因素进行深入研究，确保管道阴极保护系统可靠。
1阴极保护原理
阴极保护属于电化学防腐技术的一种，主要应用了化学原电池原理，它通过使用恒电位仪，在金属管线表面形成一层电流保护膜，使得金属管线带负电并成为原电池的阴极，从而达到大大降低金属管线表面自由电子发生迁移的目的，能有效减弱或者避免金属管线在潮湿土壤中的化学腐蚀现象。阴极保护技术可以分成两种，一种是把阳极牺牲掉的阴极保护，一种是通过恒电位仪增加金属管线表面电流的阴极保护技术。
2油气输送管道阴极保护系统影响因素
2.1套管的影响
管道在顶管穿越段一般会有一层套管。套管的存在主要是对其产生保护作用。而从阴极保护的原理分析中可以发现，只要是额外的电流进入管道内部，达到管道金属电子超出额定值，才能达到金属表面呈现负电位，即达到阴极保护的目的。但是套管的存在对管道金属管道起到了一定的屏蔽作用，电流只能进入套管中，而无法进入金属管道或只接受了一部分电流，从而无法实现阴极保护的目的[2]。另一方面，我国最为常见的套管材料为钢材，当套管与金属管道接触时，还可能产生短路的情况，不仅不能增加管道内部电子数，还可能使金属内的电子外流，从而增加管道腐蚀的可能性。
2.2电气化铁路对阴极保护系统的影响
长输油气管道所途径环境相对比较复杂，各种复杂的环境因素都会对阴极保护系统产生影响，其中影响较大、最为明显就是周围途径的电气化铁路。电气化铁路一般都会涉及到接触系统和牵引供电网，接触导线与承力索组成接触网，而大地、铁路钢轨与接触网共同组成牵引供电网。大地与钢轨直接并非绝缘，从而导致部分泄漏电流沿着轨道沿线进入大地，从而在大地周围形成了对油气长输管道产生影响的高电位杂散电流，一旦进入管道的阴极保护系统，就可对阴极保护系统的电位仪产生干扰，这种干扰超出阴极保护系统范围，就会导致阴极保护系统失效，管道因此失去阴极保护作用。一般情况下，当长输管道带负电的位置有杂散电流流入时，会形成阴极区，管道不会产生腐蚀，而金属管道表面在电位值过负时，通常都会发生析氢反应，造成长输油气管道防腐层脱落。而当长輸管道带正电的位置有杂散电流流入时，会形成阳极区，阳极区在杂散电流的作用下，产生剧烈的电化学反应，形成电化学腐蚀。
3油气输送管道阴极保护系统解决对策
3.1控制原料质量
原料质量的控制是保证阴极保护效果的基础和前提，只有保证使用高质量的原料，才会在后续的工作中能顺利发挥作用。从当前的市场经济现状来看，原料生产厂家普遍存在追求经济效益而不重视原料质量的现象，这样的材料应用到埋地管道后就可以导致各种故障和安全隐患，无法保障管道长期稳定工作，也会为后期的维护工作和修理带来较大难度。从这个层面来看，埋地管道的施工中，首先要严格把关原料，选择质量合格材料，由监管部门制定科学的监督制度来监管施工单位，保障有序、正常的进行原料的调研和采购。
3.2控制绝缘防腐层质量
在选取符合质量要求的原料后，接下来是要保证绝缘防腐层质量，保证绝缘防腐层能均匀涂抹。在实际施工中，涂抹的绝缘防腐层厚度般都会略大于理论厚度，这主要是受到操作人员素质、工具、工艺以及操作流程的影响。采用环氧粉末进行绝缘防腐层的喷涂时，绝缘防腐层的厚度太薄无法获得预定效果，厚度太厚又会加大原材料成本。在配套技术发展的推动下，能在一定程度上控制绝缘防腐层厚度，但是要想既保证防腐效果又保证经济效益，还需要研究相关技术来改善。
3.3接地排流
由于电气化设备引起的杂散电流没有较好的避免措施，只能通过排流的方式保障阴极保护的进行，接地排流方式主要有两种：①极性排流。这种排流方式是在充分利用杂散电流的前提下，使电流一部分流入阴极，一部分流入大地中，从而达到排流的目的；②去耦合剂排流。去耦合剂排流是目前国际上最为先进的技术，由于去耦合剂具有较为成熟的固体技术，外部有一层非金属材料，可以排除杂散电流或雷电对管道金属的影响，在延长管道寿命的同时，又可以防止杂散电流聚集，所以对管道的保护作用较为优越。
3.4加强阴极保护的在线监测
阴极保护系统的不断增加，通过人工的检查和维护，难度不断增大，实施自动化的监测技术措施，提高阴极保护的管理水平，达到最佳的阴极保护效果，满足长距离输气管道系统的技术要求。阴极保护的在线监测系统，是对阴极保护系统进行监督和管理的自动化系统，应用无线远程的在线监控管理，与专家决策系统联系起来，分析阴极保护系统的运行状况，对存在的安全隐患问题，及时进行排查处理，启动事故的处理预案。同时，系统中设置报警预警系统，当阴极保护系统出现故障后，立即发出报警信息，并连锁控制机构，立即采取必要的措施，合理解决阴极保护系统存在的问题，恢复阴极保护系统的正常运行，达到设计的阴极保护效果。
3.5阴极保护系统的维护措施
选择最佳的供电方式，为阴极保护系统提供电能。恒电位仪能够在无人坚守的状态下工作，保持长期稳定地给阴极保护系统供电，离电力设施近的地方，采用共用电压输送供电，而远离城市的野外区域，可以优选太阳能电池供电的方式，保证阴极保护系统的电能供应。对阳极材料及安装方式的管理措施，优选最佳的阳极材料，才能实现牺牲阳极的阴极保护效果。可以选择钢铁阳极、石墨阳极以及高硅铸铁阳极、混合金属氧化物作为阳极、柔性阳极等，依据管道的穿越条件不同，选择最适合的阳极材料，建立牺牲阳极的阴极保护设施。对安装方式和安装质量进行监督管理，通过浅埋立式安装方式、浅埋卧式以及深井式的不同的安装模式，建立牺牲阳极的阴极保护系统。
结束语
综上所述，阴极保护系统是目前长输油气管道防止腐蚀的一种主要途径，而管道穿越时的钢套管保护以及电气化等形成的杂散电流都会对其附近长输油气管道的阴极保护系统产生较大影响，甚至会导致其失效，造成长输管道腐蚀，影响正常油气输送。为了防止油气输送管道阴极保护系统受其影响失效，通常要求采取提高管道自身性能以及接地排流的方式确保阴极保护系统正常工作。
参考文献
[1]田新鹏，李新鹏.阴极保护系统的检测与维护措施[J].化工设计通讯，2017，43（11）：40.
[2]姜宁，张国胜.杂散电流对油气输送管道阴极保护系统的影响及处理措施[J].中国战略新兴产业，2017（12）：140.
[3]张小月，何晔，武威.影响油气管道阴极保护系统因素分析及对策[J].石油化工安全环保技术，2015，31（02）：46-49+7.
[4]陈彬源，冯兵.油气输送管道阴极保护系统的探讨[J].天然气技术与经济，2013，7（06）：39-41+79.
[关键词]油气输送管道；阴极保护系统；影响因素；解决对策
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）48-0074-01
引言
油气长输管道长期受输送介质以及外部环境的腐蚀影响发生泄漏事故。管道的腐蚀影响管道寿命缩短，也同时影响长输管道的运行安全。作为长输油气管道事故频发的主要因素之一，管道腐蚀起了关键作用。为防止管道的进一步腐蚀，通常采取阴极保护与管道防腐相结合的方式。因此，有必要对油气长输管道阴极保护系统的影响因素进行深入研究，确保管道阴极保护系统可靠。
1阴极保护原理
阴极保护属于电化学防腐技术的一种，主要应用了化学原电池原理，它通过使用恒电位仪，在金属管线表面形成一层电流保护膜，使得金属管线带负电并成为原电池的阴极，从而达到大大降低金属管线表面自由电子发生迁移的目的，能有效减弱或者避免金属管线在潮湿土壤中的化学腐蚀现象。阴极保护技术可以分成两种，一种是把阳极牺牲掉的阴极保护，一种是通过恒电位仪增加金属管线表面电流的阴极保护技术。
2油气输送管道阴极保护系统影响因素
2.1套管的影响
管道在顶管穿越段一般会有一层套管。套管的存在主要是对其产生保护作用。而从阴极保护的原理分析中可以发现，只要是额外的电流进入管道内部，达到管道金属电子超出额定值，才能达到金属表面呈现负电位，即达到阴极保护的目的。但是套管的存在对管道金属管道起到了一定的屏蔽作用，电流只能进入套管中，而无法进入金属管道或只接受了一部分电流，从而无法实现阴极保护的目的[2]。另一方面，我国最为常见的套管材料为钢材，当套管与金属管道接触时，还可能产生短路的情况，不仅不能增加管道内部电子数，还可能使金属内的电子外流，从而增加管道腐蚀的可能性。
2.2电气化铁路对阴极保护系统的影响
长输油气管道所途径环境相对比较复杂，各种复杂的环境因素都会对阴极保护系统产生影响，其中影响较大、最为明显就是周围途径的电气化铁路。电气化铁路一般都会涉及到接触系统和牵引供电网，接触导线与承力索组成接触网，而大地、铁路钢轨与接触网共同组成牵引供电网。大地与钢轨直接并非绝缘，从而导致部分泄漏电流沿着轨道沿线进入大地，从而在大地周围形成了对油气长输管道产生影响的高电位杂散电流，一旦进入管道的阴极保护系统，就可对阴极保护系统的电位仪产生干扰，这种干扰超出阴极保护系统范围，就会导致阴极保护系统失效，管道因此失去阴极保护作用。一般情况下，当长输管道带负电的位置有杂散电流流入时，会形成阴极区，管道不会产生腐蚀，而金属管道表面在电位值过负时，通常都会发生析氢反应，造成长输油气管道防腐层脱落。而当长輸管道带正电的位置有杂散电流流入时，会形成阳极区，阳极区在杂散电流的作用下，产生剧烈的电化学反应，形成电化学腐蚀。
3油气输送管道阴极保护系统解决对策
3.1控制原料质量
原料质量的控制是保证阴极保护效果的基础和前提，只有保证使用高质量的原料，才会在后续的工作中能顺利发挥作用。从当前的市场经济现状来看，原料生产厂家普遍存在追求经济效益而不重视原料质量的现象，这样的材料应用到埋地管道后就可以导致各种故障和安全隐患，无法保障管道长期稳定工作，也会为后期的维护工作和修理带来较大难度。从这个层面来看，埋地管道的施工中，首先要严格把关原料，选择质量合格材料，由监管部门制定科学的监督制度来监管施工单位，保障有序、正常的进行原料的调研和采购。
3.2控制绝缘防腐层质量
在选取符合质量要求的原料后，接下来是要保证绝缘防腐层质量，保证绝缘防腐层能均匀涂抹。在实际施工中，涂抹的绝缘防腐层厚度般都会略大于理论厚度，这主要是受到操作人员素质、工具、工艺以及操作流程的影响。采用环氧粉末进行绝缘防腐层的喷涂时，绝缘防腐层的厚度太薄无法获得预定效果，厚度太厚又会加大原材料成本。在配套技术发展的推动下，能在一定程度上控制绝缘防腐层厚度，但是要想既保证防腐效果又保证经济效益，还需要研究相关技术来改善。
3.3接地排流
由于电气化设备引起的杂散电流没有较好的避免措施，只能通过排流的方式保障阴极保护的进行，接地排流方式主要有两种：①极性排流。这种排流方式是在充分利用杂散电流的前提下，使电流一部分流入阴极，一部分流入大地中，从而达到排流的目的；②去耦合剂排流。去耦合剂排流是目前国际上最为先进的技术，由于去耦合剂具有较为成熟的固体技术，外部有一层非金属材料，可以排除杂散电流或雷电对管道金属的影响，在延长管道寿命的同时，又可以防止杂散电流聚集，所以对管道的保护作用较为优越。
3.4加强阴极保护的在线监测
阴极保护系统的不断增加，通过人工的检查和维护，难度不断增大，实施自动化的监测技术措施，提高阴极保护的管理水平，达到最佳的阴极保护效果，满足长距离输气管道系统的技术要求。阴极保护的在线监测系统，是对阴极保护系统进行监督和管理的自动化系统，应用无线远程的在线监控管理，与专家决策系统联系起来，分析阴极保护系统的运行状况，对存在的安全隐患问题，及时进行排查处理，启动事故的处理预案。同时，系统中设置报警预警系统，当阴极保护系统出现故障后，立即发出报警信息，并连锁控制机构，立即采取必要的措施，合理解决阴极保护系统存在的问题，恢复阴极保护系统的正常运行，达到设计的阴极保护效果。
3.5阴极保护系统的维护措施
选择最佳的供电方式，为阴极保护系统提供电能。恒电位仪能够在无人坚守的状态下工作，保持长期稳定地给阴极保护系统供电，离电力设施近的地方，采用共用电压输送供电，而远离城市的野外区域，可以优选太阳能电池供电的方式，保证阴极保护系统的电能供应。对阳极材料及安装方式的管理措施，优选最佳的阳极材料，才能实现牺牲阳极的阴极保护效果。可以选择钢铁阳极、石墨阳极以及高硅铸铁阳极、混合金属氧化物作为阳极、柔性阳极等，依据管道的穿越条件不同，选择最适合的阳极材料，建立牺牲阳极的阴极保护设施。对安装方式和安装质量进行监督管理，通过浅埋立式安装方式、浅埋卧式以及深井式的不同的安装模式，建立牺牲阳极的阴极保护系统。
结束语
综上所述，阴极保护系统是目前长输油气管道防止腐蚀的一种主要途径，而管道穿越时的钢套管保护以及电气化等形成的杂散电流都会对其附近长输油气管道的阴极保护系统产生较大影响，甚至会导致其失效，造成长输管道腐蚀，影响正常油气输送。为了防止油气输送管道阴极保护系统受其影响失效，通常要求采取提高管道自身性能以及接地排流的方式确保阴极保护系统正常工作。
参考文献
[1]田新鹏，李新鹏.阴极保护系统的检测与维护措施[J].化工设计通讯，2017，43（11）：40.
[2]姜宁，张国胜.杂散电流对油气输送管道阴极保护系统的影响及处理措施[J].中国战略新兴产业，2017（12）：140.
[3]张小月，何晔，武威.影响油气管道阴极保护系统因素分析及对策[J].石油化工安全环保技术，2015，31（02）：46-49+7.
[4]陈彬源，冯兵.油气输送管道阴极保护系统的探讨[J].天然气技术与经济，2013，7（06）：39-41+79.