输油管道阴极保护防腐技术的分析

输油管道阴极保护防腐技术的分析

吴兴禹，徐达尊，时慧文

中国兵器北方华锦化学工业股份有限公司营口储运分公司 辽宁盘锦 124000

摘要：如今，随着社会经济的大力发展，石油的用量也越来越大，但输油管道时常因为腐蚀而产生泄漏和安全方面的隐患。管道输油属于原油运输最常使用的一种方法，必须保证输油管道的稳定性、安全性，可采用阴极保护防腐技术来避免其产生破损、腐蚀问题，强化石油运输的效果，同时也减少财产损失与人员伤亡。为此，笔者分析了输油管道阴极保护防腐技术，希望能为广大的相关工作，带来一些有价值的参考资料。

关键词：输油管道；阴极防腐；安全性；防腐；技术

引言：在开采和使用、运输石油的过程中，会增加输油管道的管线数量，产生腐蚀的现象。而为了做好管道防腐的工作，一般采用阴极保护法，从而显著降低管道事故的发生率，在一定程度上保证油气输送的安全性，促进行业的大力发展，带来更多社会效益、经济效益。

一、输油管道腐蚀后产生的危害

输油管道一旦产生腐蚀，就容易导致油气泄漏以及资源浪费，而石油属于不可再生的资源。在运输过程中由于管道腐蚀所产生的环境危害、资源消耗，增加了处理的难度，给相关企业带来了一定的经济损失。管道防护层被破坏，和外界介质互相产生作用，最终导致腐蚀产生。常埋于地面的管道和土壤进行接触，土壤里的水分、空气可形成离子导电的盐类，这是一种电解质，其促进了腐蚀的产生。一旦腐蚀朝着严重的方向发展，就会带来非常不良的后果，而且威胁到人们的生命安全，危害性极大。所以必须要对长输管道进行合理保护，避免其形成腐蚀。通过阴极保护防腐技术，保证长输管道得到一定的电子补充，降低腐蚀形成的机率^[1]。

二、什么是阴极保护防腐技术

石油是一种重要能源，运输时需在管道中加入阴极保护，防止产生安全事故，提高防护的效果。所谓阴极保护防腐技术，是一种常见的管道保护方法，也是电化学保护技术的一种类型。它的原理是向被腐蚀金属结构物表面施加外加电流，促使被保护结构物成为阴极，抑制其中的金属腐蚀物。其需要通过牺牲阳极，或者对于外加电流保护的变压器-整流器等电源运转形式，采取阴极保护数据采集和整理，从而开展全面的存储和分析、应用。通过采用这种阴极保护防腐技术，全面提升了输油埋地管道的持续性，避免因为环境因素而产生腐蚀，将腐蚀情况降到最低，从而保证管道的安全和稳定。如今，这种阴极保护防腐技术已经被普遍用在城市管道网、储罐、石油产业输油管道中。但阴极保护防腐技术需要严格选择技术与方法，解决管道规模问题、土壤阻率高等一系列的问题，并且选择适宜的外加电流，这样才能起到良好的作用。

三、输油管道阴极保护防腐技术的分析

（一）强制电流技术

强制电流技术需要用到恒电位仪，促使电流通过阳极进入管道，消失在土壤中，同时进入到输油管道中。而且与连接至管道的阴极电路产生一定的汇流，流动至恒电位仪中，从而改变数值，使得电位更加安全稳定，保证通电点电位稳定在一个范围内。这样便能改变阴极电位，达到阴极保护的作用。这种强制电流法具有非常长的保护电流，其可以对电流和电压进行调整，普遍被用于长输油管道中，以及管地电位与牺牲阳极不相符的时候。同时，强制电流法的外加电流对金属极化曲线能产生影响，在系统分析时减少电化学的腐蚀。要达到阴极保护的目标，必须要界定电压，做好回路电阻定量分析工作，科学选择参比电极。这种技术的优势是输出电流大，同时能进行调整，不会被土壤电阻率所影响，保护半径也非常长，所以防腐蚀的效果很理想。

（二）牺牲阳极技术

这里所说的牺牲阳极技术，一般采用阳极材料来替换管道和金属设备，将还原性很强的金属作为阳极。从而与管道之间进行结合，产生原电池。在进行使用时，阳极材料会逐渐氧化、消失，使得管道的使用寿命得以增强。阳极材料的种类很多，常见的有镁-锰、镁﹣铝、锌－锡、锌－汞以及铝-锌-铟合金。也有一些材料能被用作辅助阳极材料，比如氧化铁、混合金属氧化物。这些合金中镁的密度不高，电位很低，极化效率低，适合被用在土壤中。锌合金阳极腐蚀程度不高，可以用于酸性与碱性的土壤。铝电位在镁和锌之间，表面会钝化，可以和锌-铝、铝-汞合金形式产生作用，更好的防止管道腐蚀。牺牲阳极技术一般被用在空间狭窄、人口密集的区域，其不要另外增加电源，操作便利。但保护范围很窄，无法随时监控输出电流，更不能体现出管道涂层的情况，因此其效果也非常有限^[2]。

（三）附加绝缘层

在对输油管道层进行防腐时，必须要不断进行研究和探索，可采用附加绝缘层的方法。通过对管道表面热处理、增加防腐涂层，提高防腐的效果。但必须要科学合理的选择防腐涂层，严格控制施工技术，避免产生涂层施工不当的现象。若是在传输时，管道外表面非常干燥，就不容易产生电化学反应，而且也会形成腐蚀。涂漆防腐的原理是采用涂料来进行刷涂，将目前的管线和土壤形成一条隔膜，借助阴极保护来避免产生腐蚀问题。其中，涂层属于非常重要的材料，漆膜保护层管道和电解液产生接触，漆膜相对的金属容易被腐蚀。所以需避开管道表面腐蚀，发挥出阴极保护的功能。同时要遵循这些原则：1.不能将含锌的涂层用在奥氏体不锈钢中，这会产生反作用。2.含锌涂层锌含量必须达到一定的标准，若是不合格，则不会产生阴极保护作用。3.要在表面光滑的管道涂一层聚氨酯涂层，防止在多孔、粗糙的管道上涂刷。4.土壤PH值、含水量、原油性质能影响阴极保护的效果。必须根据实际情况，选择适宜的涂层材料

^[3]。

（四）双电流表法

双电流表法最早来源于我国，其采用两个型号一样的数字万用表，从而保障两个表在一个量程的内阻相同。接法：第一，将一只电流表串联接入测量回路，获得电流；第二，将第二只电流表和第一只电流表共同串入测量回路，这时两只表的电流量程和测量电流时相同。一般记录两只表中展示的数据，取平均值。另外还有标准电阻法和直接测量法，这些方法都可以对电流进行测量，从而检查阴极保护技术对防腐物质有没有产生作用。

四、采用阴极保护防腐技术的注意事项

第一，要在目前的技术基础上，开展材料腐蚀机理以及管道材料的研究工作。并且全面完善腐蚀计算模型，提升预测的合理性，使得防腐作用得以发挥出来。第二，针对各种环境下的石油管道，如果采用强制电流技术，则要尤其注意测试距离和范围、电流的值、测试误差分析等。第三，如果是深埋在地面的输油管道，则要在采用阴极保护法时，也结合外加防腐绝缘层。究其原因，主要是由于在管道物理隔离不能发挥作用之后，阴极保护才能对金属表面形成防腐作用，从而提升防腐的效果。第四，全面考虑管道的实际情况，由于外加防腐绝缘层需要设置在管道中，阴极保护则需要在输油运行时开展。也因此，在设计管道时必须了解产生腐蚀的具体原因，根据实际情况选择适宜的防腐对策、技术，从而减少经济损失和资源浪费^[4]。

五、总结与体会

综上所述，油气长输管道所产生的腐蚀问题对石油传输效果产生了影响。通过开展阴极保护防腐的工作，不但能降低资源的浪费率，同时也能促进油气企业的长期性发展。为此，可采用阴极保护的技术和方法，向管道输送电流，促使外表防腐电流为0，产生抗腐蚀的作用，维持管道的使用寿命，最大限度的保障油气输送的安全性、稳定性。

参考文献：

[1]周振庆. 阴极保护防腐技术在输油管道防腐中的应用分析[J]. 全面腐蚀控制,2018,32(02):71-72.

[2]王彦青,肖剑烽. 关于输油管道阴极保护防腐技术的探析[J]. 科技创新与应用,2016,(19):115.

[3]于雪松. 油气储运中输油管道防腐工艺的发展与应用分析[J]. 全面腐蚀控制,2020,34(02):118-119.

[4]胡雪梅. 埋地输油管道阴极保护电位欠保护状态的原因与对策[J]. 石油化工腐蚀与防护,2019,36(01):27-30.

作者简介：吴兴禹，男，助理工程师，营口储运分公司设备管理处设备员，从事设备管理方向工作。