淺議油氣站場集中埋地區(qū)域設(shè)備腐蝕保護(hù)技術(shù)研討

李淼

摘 要：油氣站場通常會集中多個(gè)埋地金屬結(jié)構(gòu)，地下管網(wǎng)也相對比較密集，埋地金屬腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)增加，一旦發(fā)生腐蝕，將會影響到相關(guān)站場的安全平穩(wěn)運(yùn)行。因此，我們有必要對油氣站場集中埋地設(shè)備的腐蝕保護(hù)進(jìn)行深入研究，構(gòu)建以陰極保護(hù)為主的保護(hù)體系，逐步探索一條最佳效果的陰極保護(hù)之路。

關(guān)鍵詞：油氣;站場;陰極保護(hù)

1 引言

油氣集輸站場等集中存在大量埋地金屬結(jié)構(gòu)和管網(wǎng)的區(qū)域均涉及到區(qū)域性防腐問題，因此，區(qū)域陰極保護(hù)技術(shù)是解決此類問題的一個(gè)主要途徑。在實(shí)踐中，大型的聯(lián)合站以及各類天然氣處理站場都是集中有大量埋地金屬結(jié)構(gòu)的場所，一旦發(fā)生埋地結(jié)構(gòu)腐蝕，會對相關(guān)站場安全及運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。根據(jù)陰極保護(hù)技術(shù)在國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用實(shí)踐表明，單純的犧牲陽極或者是涂層防腐技術(shù)的防腐效果較區(qū)域性的陰極保護(hù)技術(shù)差，尤其是在油氣集輸站場、油庫、油罐集中的區(qū)域，應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐更加有效。

2 陰極保護(hù)原理

陰極保護(hù)就是受保護(hù)金屬設(shè)備由于有大量電子的補(bǔ)充使其處于電子過剩狀態(tài)，從而使金屬原子在金屬表面各點(diǎn)均達(dá)到同一負(fù)電位時(shí)不容易失去電子而溶于溶液。一般情況下對于小型的金屬結(jié)構(gòu)或者是處于土壤電阻率小于100 Q·m時(shí)的小型儲罐或者是城市管網(wǎng)等金屬構(gòu)件的防腐可采取犧牲陽極的方式進(jìn)行;但對于一些大型的儲罐金屬設(shè)備或者處于高電阻率土壤環(huán)境的長輸埋地管道等金屬結(jié)構(gòu)一般都會采用外加電流的方式進(jìn)行防腐。而區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)則使被保護(hù)對象自始至終處于保護(hù)電位之內(nèi)。這主要是依靠通過合理布局犧牲陽極和外加電流保護(hù)方式，保證了電流的自由分配以及與相鄰設(shè)備的絕緣措施。

3 區(qū)域性陰極保護(hù)體系

3.1 外加電流保護(hù)

以區(qū)域性陰極保護(hù)聯(lián)合站為例，設(shè)置陰極保護(hù)站八座，設(shè)置通電點(diǎn)位11處，形成了對集中埋地管道和非板式的罐體的接地極以及集油干線、外輸油氣管道等采取了陰極保護(hù)措施。以布局相對簡單的天然處理廠為例，它建立了陰極保護(hù)站2座，廠外閥室內(nèi)外輸氣管道僅設(shè)置2個(gè)通電點(diǎn)，通過簡單的布局陰極保護(hù)站，有效的保護(hù)了原料氣管道和閥室內(nèi)外輸管道上的絕緣接頭外側(cè)的管道。組成陰極保護(hù)站的裝置主要包括各類連接電絕緣和電纜的裝置、電源設(shè)備（陰極保護(hù)）、站外陽極地床、陰極保護(hù)通電點(diǎn)及參比電極等裝置。區(qū)域性陰極保護(hù)聯(lián)合站保護(hù)的對象由于面對的腐蝕介質(zhì)不同而較為復(fù)雜，構(gòu)建的陰極保護(hù)對象主要包括管道、儲罐等。而天然氣處理廠的布局采取的是“一進(jìn)一出”模式，相對聯(lián)合站的區(qū)域陰極保護(hù)模式簡單不少。

3.2 極化電位

極化電位（△E）就是指陰極保護(hù)電流被施加在保護(hù)結(jié)構(gòu)體后，向負(fù)值方向移動的管道對地電位所形成的保護(hù)電位（E）與被保護(hù)結(jié)構(gòu)體在處于斷電狀態(tài)下的對地自然電位（Ek）之間的差值。得出極化電位公式：△E=︱E-Ek︱。需要注意的是，以下邊三方面原則確定保護(hù)電位：一是通常情況下，處于較好的保護(hù)狀態(tài)時(shí)，通常是在-550-750mV的自然電位時(shí)，對地被保護(hù)管段的保護(hù)電位（E）為-850mV時(shí)的狀態(tài)，其中以下均以Cu/CuSO4參比電極;二是如果保護(hù)地點(diǎn)位超出此范圍的時(shí)候，如果想保證得到足夠的陰極極化效果，那么被保護(hù)管段的極化電位（△E）要達(dá)到100mV及以上;三是根據(jù)規(guī)定，對地保護(hù)電位（E）必須得低于-1500mV;這主要是由于對地保護(hù)點(diǎn)位（E）高于-1500mV時(shí)，可能會發(fā)生陰極剝離或者是電解的情況;工作實(shí)踐過程中，我們通常將對地點(diǎn)位定在-1200mV左右，防止上述電解或陰極剝離情況的發(fā)生。

下面簡單介紹下極化電位的測試方法：測試過程就是首先停止運(yùn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)，測試Ek，也就是對地自然腐蝕電位，這里主要指的就是被保護(hù)結(jié)構(gòu)體的Ek，測試后會得出一組數(shù)據(jù);其次，就是打開恒電位儀之后，測得被保護(hù)結(jié)構(gòu)體在通電狀態(tài)測的保護(hù)電位（E）。將上述測得的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，正常情況下保護(hù)電位應(yīng)處在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，一旦測得數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)范圍就需要重新調(diào)試。在有測試片的情況下，以測試片的測試值作作為Ek;正常的情況下，有絕緣接頭也可將未保護(hù)端的電位作為Ek。

3.3 犧牲陽極保護(hù)

工程實(shí)際施工中，在進(jìn)行區(qū)域性外加電流陰極保護(hù)的基礎(chǔ)上，通常對于達(dá)不到保護(hù)電位的被保護(hù)結(jié)構(gòu)體采用犧牲陽極塊補(bǔ)充陰極保護(hù)。犧牲陽極塊埋在結(jié)構(gòu)體兩側(cè)，犧牲陽極塊距離被保護(hù)結(jié)構(gòu)體外壁3-5m，最小不宜小于0.5m，同側(cè)陽極間距2-3m。犧牲陽極采用臥式埋設(shè)凍土層以下，低于結(jié)構(gòu)體底部至少0.5m。陽極通過測試樁與結(jié)構(gòu)體連接，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整;對于小型儲罐、腐蝕速率較快的儲罐也考慮設(shè)計(jì)犧牲陽極塊。

4 結(jié)論與認(rèn)識

區(qū)域性陰極保護(hù)就是為了要保護(hù)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有地下金屬結(jié)構(gòu)體所采取的一種保護(hù)方式。在區(qū)域性陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，不論是天然氣處理廠還是聯(lián)合站，均會統(tǒng)籌考慮陽極地床、測試樁、參比電極以及通電點(diǎn)的選取安置，補(bǔ)充犧牲陽極塊等問題。在油氣站場區(qū)域性陰極保護(hù)體系構(gòu)建中，聯(lián)合站保護(hù)電流通常較大，不同通電點(diǎn)之問的區(qū)位選擇、參比電極埋設(shè)都會對保護(hù)系統(tǒng)的電流造成干擾;接地設(shè)施與埋地管道、鋼筋混凝土基礎(chǔ)的接觸，使該區(qū)域內(nèi)土壤中產(chǎn)生電位梯度，形成屏蔽效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]永基，李相怡.埋地管道陰極保護(hù)電位IR降評估方法的研究[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2004，16（6）：360-362.