《埋地管道交流干扰和阴极保护相互作用进展》
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摘 要：随着我国石油行业的迅速发展,埋地管道面临交流干扰问题越来越严重,交流干扰不仅会导致管道发生腐蚀,同时会对管道的阴极保护系统产生较大影响,传统的阴极保护措施已经无法满足交流干扰需求,因此需要全新的阴极保护准则来评价交流干扰条件下的埋地管道腐蚀情况.通过分析交流干扰的阴极保护电位,阴极保护电流密度、牺牲阳极电位等参数的影响,提出相应的改进措施,实现该领域的新发展.
关键词：管道交流干扰;阴极保护;研究
随着石油天然气、电力以及交通运输业的快速发展,埋地管线与高压交流输电线形成平行或交叉铺设现象,甚至在局部区域还会形成共同存在现象,因此会造成埋地管线交流干扰问题,近年来,越来越多的埋地管道受到交流干扰的作用发生严重腐蚀.尽管阴极保护作为埋地管道防腐措施的一种有效办法,但是在实际应用过程中,阴极保护对交流干扰腐蚀的抑制作用存在争议.1986年德国对交流腐蚀失效案例进行分析,得出传统的阴极保护标准对于交流干扰不再适用,由此可以说明,在交流干扰环境下阴极保护将会失去作用.所以,在交流干扰下如何选择阴极保护参数是非常重要的研究课题.
1交流干扰对阴极保护影响的研究
1、1交流干扰对阴极保护参数的影响
早在1964年,美国学者就指出交流干扰会对埋地管道阴极保护系统造成影响,导致阴极保护中电位发生变化以及影响阴极保护电流密度,并且交流干扰会导致埋地管线电位发生正反向偏移,降低埋地管道的阴极保护效力.另外,电位的偏移很可能是由于交流电对管道阴极特征造成的影响.利用化学动力学理论可以得出交流电对金属极化特性的影响.
我国学者对这方面也有所研究,在实验室利用电化学方法研究出交流干扰对阴极保护电位的影响,通过实验结果可以表明,对埋地管道施加交流干扰以后,管道中所需要的阴极保护电位会发生负移,交流干扰越强所需要的最小阴极保护电位越负.并且,随着交流干扰的增大,阴极保护电流密度也会增大,由此可以说明阴极保护电流密度在交流干扰下会发生剧烈波动,波动值会随着交流干扰的增大增大而明显增大,阴极保护电位越负波动幅值越大.
1、2交流干扰对牺牲阳极的影响
交流干扰不但会影响电流阴极保护,同时也会对牺牲阳极产生影响.在交流干扰作用下,阳极电位正向发生偏移,导致阳极腐蚀速率会不断提升.当交流电流密度大于100A/m2时,阳极腐蚀率最大,国内很多研究学者对交流电流密度对牺牲阳极的研究较多,通过研究表明,随着交流干扰的增强,牺牲阳极的工作点为会明显发生偏移,对使用牺牲阳极保护的埋地管道,会在交流干扰的作用下,发生腐蚀现象,导致牺牲阳极的性能下降,缩小埋地管道的使用寿命,甚至会出现极性逆转现象,导致管道的腐蚀加剧.
2交流干扰的防护措施
对于埋地管道,防护交流干扰的措施基本包括三个方面分别为：“防”、“堵”、“排”.
第一,“防”：避免埋地管道与高压交流输电线并行布置,加大埋地管道与高压输电线之间的距离,能够有效消除或者减弱交流干扰对埋地管道的影响.根据我国相关的技术标准,埋地管道与200KV高压交流输电线之间的距离不能小于5米,埋地管道与300KV高压交流输电线之间的距离不能小于6米;埋地管道与500KV高压交流输电线之间的距离不能小于7米.这样做的目的就是尽可能加大交流电力设施与埋地管道之间的距离,从而有效降低埋地管到受到交流腐蚀的风险.
第二,“堵”：切断交流电流与埋地管道之间的流动,主要的方法包括两种：第一,设立屏蔽,在电力设施产生较强的干扰电流区域增加一些屏蔽设施,从而有效阻断杂散电流对埋地管线的电流干扰,该方法已经在我国很多地方得到推广应用.第二,分段隔离,在电气化铁路和埋地管道的公共区域内,对较长管道的部位设置绝缘法兰,利用绝缘法兰可以将埋地管道分割成段短,从而降低电力设施对埋地管道的影响.
第三,“排”排流法主要是将绝缘电缆与被保护管道进行排流连接,将杂散的电流引回杂散电流源方向,该方法是一种积极有效的防护方法.排流法可以分为：直流排流法、极性排流法、强制排流法、接地排流法.这4种排流方法存在明显差异,直流排流法简单来讲就是用导线把管道与电气化设施中的负极进行连接,使杂散电流能够从高电位流向低电位,但是在实际操作过程中,可能会出现逆流现象;极性排流法是为了防止出现逆流现象,在排流设施中加入二极管整流器和逆电压继电器等装置的一种排流方法,极性排流法在实际应用过程中的频率最高;强制非排流法就是将杂散电流干扰的管段进行阴极保护,防止电流逆流现象,但是该排流方法在使用过程中可能会发生管道出现过度保护现象,导致周围其他设施出现腐蚀,因此该方法不能随便采用;接地排流法是将管道中的杂散电流接入地极,使杂散电流能够流散于大地之中,这种方法优先于前面几种排流方法,但是在实际运行过程中排流效果比较差,需要定期更换接地阳极.
3结束语
虽然对埋地管道交流干扰的研究已经取得了非常显著的成就,但是在实际应用过程中,埋地管道交流干扰与阴极保护之间的相互作用仍然存在很多争议,通过对交流干扰与阴极保护之间的相互作用进行研究,可以看出,交流干扰的存在会导致阴极保护电位和电流密度产生变化,从而降低牺牲阳极的工作效率,同时会增加埋地管道的自腐蚀速率.在未来的研究过程中可以采取相关的数据模型,进行定量计算,从而将实验研究和理论进行结合.阴极保护下的交流腐蚀机理相对比较复杂,目前各国研究者所提出的机理都有其局限性,都不能合理的解释阴极保护条件下交流干扰腐蚀的本质,很多辅食机里基本上都是借助于热力学和动力学进行考虑,需要将热力学和动力学进行有效结合,才能够从微观角度进行及腐蚀机理分析.
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