阴极保护在埋地天然气管道中的应用.pdf

阴极保护在埋地天然气管道中的应用 刘国胜大庆油田建设集团工程设计研究院 摘要天然气管线在施工及运行过程中 防腐层产生破损在所难免,导致管材与土壤 电位存在差异,产生电化学腐蚀,因此管网 应采取防止电化学腐蚀的措施 阴极保护 法。埋地防腐管线在确保防腐层质量良好、 施工及运行中防止破损外,牺牲阳极的保护 是必不可少的。 关键词牺牲阳极;阴极保护;施工方法 1 工作原理 在土壤等电解质环境中,牺牲阳极因其电极电 位比被保护体的电位更负,当与被保护体连接后将 优先腐蚀溶解,释放出的电子在被保护体表面发生 阴极还原反应,抑制了被保护体的阳极溶解过程, 从而对被保护体提供了有效的阴极保护。 2 牺牲阳极的主要特点 1适用范围广,尤其适用于中短距离和复杂 的管网。 2阳极输出电流小,发生阴极剥离的可能性小。 3随管道安装一起施工时,工程量较小。运 行期间,维护工作简单。 4阳极输出电流不能调节,可控性较小。 5无需外部电源,对外界干扰少,安装维护 费用低,无需征地或占用其他建构筑物,保护 电流利用率高。 3 牺牲阳极的作用 1防止防腐层破损处的腐蚀,也就是对被保 护钢管进行阴极极化,将其电位转移到保护电位, 使钢管上所有的防腐层破损点都呈现阴极倾向。 2判断钢管是否有腐蚀危险,即在管线沿线 隔一定距离设置检测桩,定期测试管地电位以检测 管线防腐层是否存在破损并遭到腐蚀。如果存在腐 蚀就应采取措施,将管线的穿孔泄露问题消灭在萌 芽中。 4 牺牲阳极的设计与施工方法 411 牺牲阳极的设计 1电防护法在选用时应符合以下要求当土 壤电阻率 100Ω m时不宜使用牺牲阳极;牺牲 阳极的使用寿命与天然气管道相匹配,一般为15 a 左右;所有被保护的埋地钢质管道应根据需要设置 绝缘接头或绝缘法兰。 2采用牺牲阳极法时,选用阳极的保护准则 为相对硫酸铜参比电极的阴极极化电位应达到- 0185 V或更负;管道表面与接触电解质的稳定饱 和铜/硫酸铜参比电极之间的阴极极化电位差值最 小为100 mV。 3通常根据土壤电阻率选取牺牲阳极的种类 见表1 ,根据保护电流的大小选取阳极的规格。 表1 土壤中牺牲阳极种类的应用选择 可选阳级种类土壤电阻率Ω m 镁 - 1 1 7V 60～100 镁40～60 镁 - 1 1 5V 40 镁 - 1 15V ,锌 15 锌 5 注 11 在土壤潮湿条件下,锌阳极的使用范围可扩大到30Ωm 21 表中电位均相对于铜/硫酸铜参比电极 31 在锌阳极的使用条件下可使用复合阳极 4牺牲阳极的埋设分为轴向和径向,埋设位 置与被保护的燃气管道的距离宜为3～5 m ,但不 宜小于013 m ;埋设深度在冰冻线以下,且埋设在 潮湿的土壤中;埋设形式可采用立式或卧式。在阳 极与被保护管道之间,严禁设置其他金属构筑物。 5牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合 下列要求牺牲阳极的阴极保护测试系统应能提供 被保护体的自然电位、阳极性能、保护电位的功 能;检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线;宜 每五组牺牲阳极或至少1 km处设置1个检测桩; 检测桩应设置在两组牺牲阳极的管段中间部位,且 宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下 水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点;宜在每个检 测桩附近设置1个检测头。 6设置检测桩和检测头的目的检测桩是为 了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检 测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态。 下转第73页 17 油气田地面工程第27卷第1期20081 1 正好由这个空洞脱出。为防止扑雾器的钢丝网带脱 出,对扑雾器进行了改造,同时建议在今后的分离 器生产制造中,对分离器所采用的扑雾器也应进行 改造,将扑雾器骨架的中心方格处焊上一层钢板 网,这样就避免了扑雾器钢丝网带卷抽心的故障发 生,可有效地防止由于扑雾器脱落所造成的分离器 故障,确保计量分离器的安全运行。 2 液位计引线管堵塞的预防 分离器液位计的引线堵塞可分为上引线堵塞和 下引线堵塞,由于液位计引线堵塞的位置不同,其 故障现象也不相同。 1液位计下引线管堵塞的故障现象分析。油 水混合液进入分离器一段时间后,观察分离器立筒 液位计,不见液位上升,而分离器横筒上液位计的 液位已在2/ 3以上,且液位在逐渐上涨,分离器的 压力与正常生产时相同。此时将分离器立筒液位计 排污考克打开,液位计内排出气体,关闭液位计上 考克时,液位计无气、液排出。当打开分离器下筒 排污阀时,能排放出分离器底水。根据以上现象分 析,说明该计量分离器的立筒液位计下引线管已经 堵塞,应及时进行处理,否则会导致事故的发生。 2液位计下引线管堵塞的排除与预防。当发 生分离器液位计下引线管堵塞故障后,应及时将计 量分离器停运,泄掉分离器内压力,排除分离器立 筒内的液体,确认分离器内无压、立筒内无液后, 卸下液位计玻璃管,拆下液位计下考克,用录井钢 丝对液位计下引线管进行疏通,直至确认无堵塞方 可将下引线管考克装上并安装好玻璃管,按照操作 规程投运计量分离器。 此种故障的发生原因多为分离器使用时间较 长,而且液位计经常是在底水不足、下引线管处在 充油的状态下运行,易造成油、泥砂的结垢与淤 堵。为防止此类故障的发生,分离器在运行中应保 持液位计有足够的底水,以防止液位计与引线管内 充油。 栏目主持 樊韶华 上接第71页 412 牺牲阳极的施工要求 1阳极的埋设填包料要按比例调拌均匀, 不得混入泥土等杂物,装入 “300 mm1 000 mm 的棉或麻布袋中,将经过铁砂纸打光及表面清洁处 理的阳极及时插入填包料中心位置并压实,此时填 包料的厚度不得小于50 mm ,且厚薄均匀、密实; 包外用铁线缠绕绑实平卧或竖直埋设在管道侧边的 2～3 m处,埋深应与管道埋深相同,并要在冰冻 线以下,用细原土分层浇水湿润后回填土。 2所有的电缆与阳极、铜鼻子、管道、加强 板的连接采用锡焊分线盒内的连接除外 , 焊接 前都要剥去防腐绝缘层,清洁、打磨光焊接处;在 焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理; 电缆加PVC保护套管松缓自然埋设,埋深与管道 埋深相同。 3在防护罩内的电缆要有018 m左右的冗余长 度电缆冗余部分不加PVC保护套管 , 以便将分线 盒提出地面以检测参数;分线盒的两个出线孔用浸过 沥青的麻丝填实,再用沥青填平做防水处理。 4连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区 分开,以便辩认检测。 5分线盒在施工安装、检测完毕后,盖子必 须拧紧以防水。 6电缆与管道联接完毕后做防腐密封一直是 工程施工中的难点,根据实践采用牛油胶布密封外 包PE带的方法。牛油胶布国内外厂家都有销售, 它是一种浸满矿脂的带状无纺毡,具有很好的塑 性,能紧密粘附在任意复杂的表面,矿脂可填充在 细小的缝隙中。PE带是类似电工胶布的聚乙烯薄 膜,包缠在牛油胶布外,可防止回填土污染和土壤 应力破坏,使矿脂历经数年也不会干涸,从而保持 长期有效的密封。 7阳极的埋设点必须做永久性标志,永久性 标志可以包括周围建筑物。 5 结语 从实践中得出结论如果埋地钢管没有良好的 防腐措施, 2～4年就可能腐蚀穿孔,而天然气管 网在市区内,一旦漏气就可能导致爆炸、火灾、中 毒等恶性事故,因此埋地防腐管线在确保防腐层质 量良好、施工及运行中防止破损外,牺牲阳极的保 护是必不可少的。 栏目主持 樊韶华 37 油气田地面工程第27卷第1期20081 1 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载