【关键词】管道完整性；防腐层；阴极保护
管道完整性是指管道处于安全可靠的服役状态，主要包括管道在结构和功能上是完整的；管道处于风险受控状态；管道的安全状态可满足当前运行要求。管道完整性管理PIM（Pipeline Integrity Management），是对管道面临的风险因素不断进行识别和评价，持续消除识别到的不利影响因素，采取各种风险消减措施，将风险控制在在合理、可接受的范围内，最终实现安全可靠经济的运行管道的目的[1]。影响管道完整性的因素较多，国际管道研究委员会 PRCI( Pipeline Research Council International)通过对天然气管道事故数据分析，将天然气管道事故的根本原划分为 22 种，这22种因素是天然气管道完整性管理对象[2]。防腐层与阴极保护的结合，被称为管道的“联合保护”，是防止管道发生外壁腐蚀的重要措施，也是管道完整性监管的重要对象。但防腐层发生缺陷、阴极保护不到位也是管道在运行过程中遇到的常见问题，是导致管道发生腐蚀、产生漏点的主要原因。
一、外壁防腐层
埋地管道外壁防腐层种类较多，目前我国新建管道外壁防腐使用最多的是三层PE防腐，它具有柔韧性好、施工性好、耐土壤应力好，且需要阴极保护电流密度小，阴极保护站数也较少等优点。导致外壁防腐层发生缺陷的原因一般第三方或机械损伤、老化两大类。
对于第三方或机械损伤引起的防腐层损坏，最有效的方式就是监管，如在工程建设前期择优选择运输队伍或施工队伍，做好吊装、检测、预埋警示带、标志桩埋设等工作过程管控，将防范工作前置，减少因过程管控造成的防腐层损伤现象；在运行管理过程中，做好巡检管理及排查治理工作。对于外壁防腐层损坏或老化的，可采用分级管理的方式。
所谓分级管理，就是将一条管道的防腐层进行单元划分，按照单元进行绝缘电阻测量作业，根据测量结果，确定外壁防腐层技术等级，再分别采取相应的应对措施。日本古河电工公司认为当防腐层绝缘电阻小于1000Ω/m²时，失去防腐蚀功能，我国一般按照优、良、可、差、劣五个等级进行划分，见表1—1。国内外大部分以防腐层绝缘电阻值划分防腐层技术等级[3]。石油天然气管道管理部门，将防腐层等级划分与分级管理有机联系起来，形成了防腐层管理的有效方法。
二、阴极保护
使被保护的金属阴极极化，以减少和防止金属腐蚀的方法，叫做阴极保护。阴极保护分为强制阴极保护和牺牲阳极保护两种方法[4],如图2-1,2-2。阴极保护的主要参数有自然电位、最小保护电位、最大保护电位、最小保护电流密度、瞬间断电电位、最小保护电流速[5]。正确的选择和控制这些参数是决定保护效果的关键，而在实际保护过程中，保护电位在实践中容易操作，人们把最小保护电位和最大保护电位作为控制参数[4]。
最小保护电位值是判断阴极保护是否充分的基准；在阴极保护条件下，允许的绝对值最大的负电位称为最大保护电位[5]。一般情况，管道阴极保护电位应为-850mv（CSE）或更负，管道的极限保护电位不能比-1200mv（CSE）或更负[6]。根据长期运行管理经验，阴极保护常见的问题有接地故障、管道漏电、阳极接地故障三大类。
接地故障，即阴极保护站输出电流增大，管道保护距离缩短或牺牲阳极组输出电流增大，其值已超过保护电流的需要，但保护电位不达标。产生这样的问题，一般是恒电位仪设备出现问题；另一个是系统外部回路出现问题，主要表现在阴阳极电缆断线搭接、通电点焊点脱落、阳极地床汇流电缆中间断线、辅助阳极失效、地床所在地土壤电阻率大大增大等方面，具体的问题需专业人员一一测试排查。
管道漏电一般有两种原因，一是管道施工过程与其他管道交叉，施工不规范导致，即垂直静距离小于0.3m或未对交叉点前后的管段做绝缘处理，管道埋设后，在土壤应力的作用下，管道可能搭接到一起，造成防腐层损坏，当金属与金属相连，就会形成漏电；二是绝缘法兰失效或漏电，绝缘法兰在使用一段时间后，绝缘性能下降或失效，阴极保护电流不再受限制；或者是输送介质中有杂质使绝缘法兰导通。可采用查找管道绝缘层破损点、测定管道内电流大小测定绝缘法兰漏电等方式来确定具体原因。
引起阳极接地故障原因一般有阳极腐蚀严重，表面溶解不均匀造成电流障碍；阳极电缆线与阳极接头处的密封与绝缘腐蚀；或者施工不当，阳极床未埋设到冻土层以下等原因造成。此时，应通过测量检测，更换检修阳极床，或将阳极床埋设在冻土层以下，来保证阴极保护正常运行。
三、结束语
管道运输作为五大运输方式之一，具有运输量大、能耗小、不受气候影响及安全可靠等优点，在能源输配方式中占据着重要地位。但在运行过程中，受各种因素影响，管道外壁腐蚀受到损坏，管道完整性受到严重影响，进而引发生产安全事故，造成人员伤亡、财产损失和环境污染等系列问题，因此做好外壁防腐层管理工作显得尤为突出和重要，而对油气管道只进行阴极保护不加防腐层，或者只采用防腐层不加阴极保护是不可行的。另外，在输气管道选择路由时，应避开地下杂散电流干扰大的区域，因杂散电流干扰阴极保护时，应采取排流措施。管道管理单位要定期检测管道防腐绝缘与阴极保护情况，及时修复损坏的防腐层，调整阴极保护参数在最佳状态。
参考文献：
[1]油气输送管道完整性管理规范 GB32167-2015
[2]ASME B31. 8S: Managing System Integrity of Gas Pipe-lines［S］，2010
[3]张 城. 天然气管输与安全.北京：中国石化出版社，2008
[4]黄春芳.天然气管道输送技术.北京：中国石化出版社，2009
[5]茹慧灵. 油气管道保护技术.北京：石油工业出版社，2008
[6]埋地钢制管道阴极保护技术规范GB/T21448-2008
论文作者:韩雪松
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
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