管道防爆切割前后陰極保系統(tǒng)的斷開與恢復(fù)

在進(jìn)行管道切割作業(yè)前，油氣管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)?shù)玫接行У乇Ｗo(hù)。在管道切割作業(yè)實施后應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定，有步驟地進(jìn)行管道防腐及陰極保護(hù)系統(tǒng)的恢復(fù)作業(yè)。為了使陰極保護(hù)站場內(nèi)維護(hù)人員以及現(xiàn)場巡線人員有效地實施陰極保護(hù)，做到科學(xué)操作、安全維護(hù)、確保質(zhì)量，在進(jìn)行管道切割作業(yè)前應(yīng)對管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)做全面了解和解析，并擬定陰極保護(hù)系統(tǒng)的臨時斷開及完成后的接入方案。

下面簡要介紹一下油氣管道犧牲陽極陰極保護(hù)的原理及其測量方法：

1.管道防腐蝕的重要意義

在自然界中，大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的。通過高溫或高壓的方法進(jìn)行冶煉，被賦于能量才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài)。然而，回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。因此，我們把金屬與周圍的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。

二十世紀(jì)六十年代初，我國開始研究陰極保護(hù)方法，在船舶、閘門等鋼鐵構(gòu)筑物上得到應(yīng)用。我國又在埋地油氣管道的陰極保護(hù)得到推廣和應(yīng)用，收到明顯的防腐效果。

金屬管道發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象廣泛地存在于我們的生活中，根據(jù)管道業(yè)統(tǒng)計表明，每年由于腐蝕而報廢的金屬管材約相當(dāng)于金屬管道產(chǎn)量的20-40%，全世界每年因腐蝕而損耗的金屬達(dá)1億噸以上。

而發(fā)生管道腐蝕情況后，應(yīng)當(dāng)加強防護(hù)及防腐作業(yè)，打磨管道表面露出金屬光澤并進(jìn)行防腐處理；腐蝕過為嚴(yán)重的管段則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行油氣管道的防爆切割作業(yè)，更換管道。

金屬管道的腐蝕問題所造成的直接和間接地經(jīng)濟損失是不容忽視的。

2.陰極保護(hù)定義

所謂陰極保護(hù)是通過降低管道的腐蝕電位而使管道得到保護(hù)的電化學(xué)保護(hù)，其原理是給金屬補充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點低于一負(fù)電位，使金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入電解質(zhì)的過程。通常施加陰極保護(hù)電流的方式有兩種：強制電流和犧牲陽極保護(hù)。

2.1犧牲陽極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬管道連接并處于同一電解質(zhì)中，通過電解質(zhì)向被保護(hù)的管道提供一個陰極電流，使被保護(hù)體進(jìn)行陰極極化，從而實現(xiàn)陰極保護(hù)。

陰極保護(hù)犧牲陽極原理是由托馬曉夫三電極原理來解釋，內(nèi)容總結(jié)如下：

a.兩電極電位不同的兩電極；

b.兩電極必須在同一電解質(zhì)溶液里；

c.兩電極間必須有導(dǎo)線連接。

2.2該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆/米）的金屬結(jié)構(gòu)。如，城市管網(wǎng)、小型儲罐等。對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓(xùn)，認(rèn)為犧牲陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5年。

對油氣管道進(jìn)行防爆切割作業(yè)后分析，可能是因為犧牲陽極保護(hù)失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽極的電流輸出?？蓪嶋H引起管道陰極保護(hù)失改的主要原因通常是陽極成份達(dá)不到規(guī)范要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率較高。因此，設(shè)計犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)時，除了嚴(yán)格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。

3.犧牲陽極數(shù)量公式如下：

W=N*(T*I*ω/k)

其中，W是指犧牲陽極總質(zhì)量（kg）;

T為犧牲陽極工作壽命，單位為年（a）;

I為所需保護(hù)電流，單位為安（A）；

ω為犧牲陽極消耗率，單位為千克/安年（kg/A.a）;

K為犧牲陽極利用系數(shù)，值為0.85

N為陽極備用系數(shù)，取值為1.1-1.3

油氣管道按照《先鋒管道防爆切割作業(yè)流程》規(guī)定完成防爆切割作業(yè)后，應(yīng)對土壤和管道進(jìn)行重新測試。介質(zhì)電阻率高于100歐姆.cm宜選用鎂合金陽極，鎂合金陽極化學(xué)成分及電化學(xué)性能應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《鎂合金犧牲陽極》GB/T 17731的規(guī)定。鎂合金陽極不應(yīng)用于油（氣）采出液介質(zhì)中。在低電阻率介質(zhì)中使用鎂合金陽極時，應(yīng)設(shè)置有電阻器調(diào)節(jié)的外加電路。

長效參比電極應(yīng)提供產(chǎn)品說明書及檢測報告，在安裝前應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，電位誤差范圍應(yīng)當(dāng)保持在10mV以內(nèi)。

在油氣管道切割施工時，應(yīng)采取保護(hù)措施避免陽極表面污染；防爆切割完成后，應(yīng)對犧牲陽極系統(tǒng)的完好性和接線的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查和調(diào)試。

參考文獻(xiàn):

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3.《先鋒管道防爆切割作業(yè)流程》