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防腐管道陰極保護應注意的幾個問題

文章出處:gztb120.com 人氣:發表時間:2019-07-17 15:37

防腐管道陰極保護應注意的幾個問題,按照現行國家標準GB/T 21448—2008《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》規定:“新建管道應采用防腐層加陰極保護的聯合防護措施或其他業已證明有效的腐蝕控制技術”。從上世紀90年代起,我國建設的油氣管道大部分采用較先進的3PE防護涂層。3PE 防護和陰極保護的聯合應用是埋地鋼質管道腐蝕防護普遍采用的一項技術,已在國內數萬公里管道上應用,并取得了顯著效果。根據大量工程和管道后期運行情況分析,厚東管道小丁認為在3PE防腐管道陰極保護設計施工中應注意以下幾方面的問題。
  陰極保護方法選擇
  油氣管道陰極保護有強制電流法和犧牲陽極法兩種方法。不論何種方法,合理有效的陰極保護系統都可以獲得良好的保護效果,防止腐蝕發生。兩種方法各有優缺點,在實踐中應區別情況使用。選擇陰極保護方法時考慮的主要因素有:管道防腐層性能、工程規模、保護電流大小、環境條件、土壤電阻率、管網現狀、交直流干擾情況、有無經濟方便的電源及工程造價等。 目前的習慣是,強制電流陰極保護主要適用于郊區等地下管網單一地區的油氣主管道或城鎮燃氣環網。犧牲陽極陰極保護主要適用于人口稠密地區和城鎮內各種壓力級制燃氣管道。
  采用絕緣性能優良的3PE防腐層管道需要的陰極保護電流比較小,大量資料表明,強制陰極保護中過負的陰極極化電位會造成電解質更容易滲透防腐層引起陰極剝離,致使防腐層提早失效,而采用犧牲陽極陰極保護則不會出現這種情況,再加上施工和維護成本等因素,在實踐中3PE管道一般采用犧牲陽極陰極保護法,其設計主要按照SY/T 0019—97《埋地鋼質管道犧牲陽極陰極保護設計規范》要求進行。在土壤電阻率特別高,不適宜采用犧牲陽極的地方,建議采用強制電流法。
  套管對陰極保護電流的屏蔽
  穿越公路、鐵路的3PE燃氣管道,按照設計要求 ,施工時要加設套管,并且套管與主管之間要用絕緣的支架支撐,套管兩端用柔性的防水材料封堵,防止地下水進入套管內使主管道發生腐蝕。但通過對管道防腐情況的檢測發現,加設套管并不能阻止管道腐蝕的發生,而且加設套管的管段,主管道發生腐蝕的情況越嚴重。原因是套管內主管道能夠得到有效陰極保護的必要條件是主管道與套管之間存在導電介質,而嚴格按照規范施工的管道,套管與主管道之間設絕緣支架,套管兩端防水密封良好,地下水不能進入,套管與主管道之間的介質是空氣,導致沒有導電介質。主管道雖然加設陰極保護,但陰極保護電流受空氣層阻斷被完全屏蔽,起不到任何作用,這就是套管對陰極保護電流產生了屏蔽。另外,在穿越套管施工時,人工拖、拽等操作往往會破壞主管道的防腐層,如果未及時發現并修補,管道埋地投用后,因為套管對陰極保護電流的屏蔽,陰極保護不起作用,套管內主管道防腐層的破損處會處于自然氧化、腐蝕的狀態,并逐步蔓延。解決陰極保護電流屏蔽的方法是:
  (1)穿越公路、鐵路的管道,為控制腐蝕,可以加大壁厚及增加埋深,盡量避免使用套管。

(2)BUKEBIMIANSHIYONGTAOGUANSHI,KEZAITAOGUANNEIBUCAIQUJUBUDEYINJIBAOHU。JUTIZUOFASHI:ZAITAOGUANNEIDEZHUGUANDAOSHANGCHANRAOMEIYANGJIDAIHUOXINYANGJIDAIHUOANZHUANGZHUOSHIYANGJI。DANGZHUGUANDAOWAIFANGFUCENGWEI3PEFANGFUSHI,TUIJIANSHIYONGCHANRAOMEIYANGJIDAIDEJUBUYINJIBAOHU。ANZHUANGMEIYANGJIDAISHI,KECAIYONGJIXIEDAMODEFANGFA,LUCHULIMIANDEGANGGUAN3~5cm,ZHUGUANDAOSHANGKAIZAOYIGEHESHIDEHANDIAN,CAIYONGDIANHAN、LVREHANDENGHANJIEFANGSHIBAMEIYANGJIDAIYIDUANHANJIEDAOZHUGUANDAOSHANG,GENJUBUTONGDEGUANJINGANZHAOYIDINGDEJIAODUHEJIANJU,TIEZHUGUANDAODEWAIBIJINJINCHANRAO(RUTU1SUOSHI)。ZHENDUIBUTONGGUANJING,MEIYANGJIDAIYOUBUTONGDECHANRAOJIAODU:DANGRANQIGUANDAOWAIJING≤219mmSHI,MEIYANGJIDAIYANGUANDAOWAIBIDENGJUQIEYUGUANDAOZHOUXIANGCHENG30°JIAOCHANRAO;DANGGUANDAOWAIJINGWEI219~377mmSHI,YANGUANDAOWAIBIDENGJUQIEYUGUANDAOZHOUXIANGCHENG45°JIAOCHANRAO;DANGRANQIGUANDAOWAIJING≥377mmSHI,YANGUANDAOWAIBIDENGJUQIEYUGUANDAOZHOUXIANGCHENG60°JIAOCHANRAO。MEIYANGJIDAILINGYIDUANYEYAOHEQIDIANYIYANG,HANJIEZAIZHUGUANDAOSHANG,ERQIELIANGGEHANDIANDOUYAOZUOHAOJUEYUANFANGFU。MEIYANGJIDAICHANRAOSHIGONGWANBI,TAOGUANLIANGDUANYINGCAIYONGROUXINGDEFANGFU、FANGSHUICAILIAOMIFENG,BINGBAOZHENGMIFENGLIANGHAO,FANGZHISHUIHUOQITAZAWUJINRU。CHANRAOMEIYANGJIDAIFADEYOUDIANSHISHIGONGJIANDANFANGBIAN,QUEDIANSHIMEIDEDIANWEIJIAOFU,BAOHUNIANXIANBUSHIHENCHANG。

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(3)BUKEBIMIANJIASHETAOGUANSHI,HUANKECAIQUYONGQITAROURUANCAILIAOTIDAIFANGSHUICAILIAOTIANCHONGTAOGUANLIANGDUANDEBANFA,ZHIYAONENGFANGZHISHASHIDENGZAWUJINRUJIKE。YINWEIDANGTAOGUANNEIYOUSHUIHUONITUCUNZAISHI,NENGQIDAODAODIANJIEZHIDEZUOYONG,YINJIBAOHUDIANLIUTONGGUOJIEZHIXINGCHENGHUILU,BUHUIBEIPINGBI。TAOGUANKESHIWEITURANGJIEZHIDEYIBUFEN,YINJIBAOHUDIANLIUCONGTAOGUANWAIBILIURU,CONGTAOGUANNEIBILIUCHU,ZAICONGZHUGUANDAOWAIBULIURU,ZHUGUANDAOJIANGSHOUDAOHENHAODEYINJIBAOHU。RUGUOTAOGUANYUZHUGUANDAOJIANYOUTEDINGXINGNENGDEDIANJIEZHIWUZHI,DAODIANXINGNENGHUIGENGHAO,ZHUGUANDAOYINJIBAOHUDEXIAOGUOHUIGENGHAO,QIYUANLIRUTU2SUOSHI。

圖2 主管與套管絕緣且套管兩端不密封時的陰極保護原理

  雜散電流的防護
  雜散電流是指在規定電路或意圖電路之外流動的電流,雜散電流主要表現為直流電流、交流電流和大地中自然存在的地電流三種狀態,且各自具有不同的特點。以電氣化鐵路車輛直流供電牽引系統產生的直流雜散電流是造成油氣管道雜散電流腐蝕的主要原因。雜散電流腐蝕具有局部集中特征,當雜散電流通過油氣管道防腐層的缺陷點或漏鐵點流出時,對該部位管道產生激烈的電化學腐蝕,短期內就可以造成穿孔事故。防腐層的缺陷點或漏鐵點愈小,相應的電流密度愈大,雜散電流的局部集中效應愈突出,腐蝕速度愈快。
  對雜散電流的防護,一是從源頭上控制和減小,選線時盡量不與電氣化鐵路等雜散電流產生區域交織。其他方法因需要對鐵路設施做出改變,現實中很難行得通;二是采取排流措施。排流的方法有以下四種。
  (1)直接排流法。即把油氣管道與電氣化鐵路的負極或行走軌用導線直接連接起來。這種方法不需要排流設備,操作簡單,造價低,排流效果好。但當管道的對地電位低于行走軌對地電位時,行走軌電流會流入管道內產生逆流。故這種方法只適合管地電位永遠高于軌地電位、不會產生逆流的場所,而這種機會不多,所以該方法有局限性。
  (2)極性排流法。由于負荷的變動,變電所負荷分配的變化等,管地電位低于軌地電位而產生逆流的現象比較普遍。為防止逆流,使雜散電流只能由管道流入行走軌,必須在排流線路中安裝單向導通的二極管整流器、逆電壓繼電器等排流裝置。這種防止逆流的排流法稱為極性排流法。該方法簡單易行,應用廣泛。
  (3)強制排流法。就是在油氣管道和行走軌的電氣接線中加入直流電流,促進排流的方法。在管地電位正負極性交變,電位差小,且環境腐蝕性較強時,可以采用此防護措施。通過強制排流器將管道和行走軌連通,雜散電流通過強制排流器的整流環排放到行走軌上,當無雜散電流時,強制排流器給管道提供一個陰極保護電流,使管道處于陰極保護狀態。強制排流法防護范圍大,鐵路停運時可對油氣管道提供陰極保護,但對行走軌的電位分布有影響,需要外加電源。
  (4)接地排流法。即;管道的排流電纜不是直接連接到行走軌上,而是連接到一個埋地輔助陽極上,將雜散電流從管道上排出至輔助陽極上,經過土壤再返回到行走軌上。接地排流法使用方便,但效果不顯著,需要輔助陽極,且輔助陽極需要定期更換。
  測試樁的設置
  測試樁是陰極保護系統中必不可少的裝置,主要用于陰極保護效果和運行參數的檢測。

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