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摘要：天然气为人类生活和生产的重要资源，在促进社会工业化、经济化和现代化的发展中具有重要作用。天然气主要通过长输管道运输，但埋藏于地下的管道容易被腐蚀，不利于天然气的输送，也会影响天然气的质量。因此，应对天然气长输管道进行阴极保护，进而防止金属在土壤等电介质中腐蚀，从而是天然气输送顺利。本文主要就影响天然气长输管道阴极保护的有效性的相关因素进行探讨，进而促进天然气输送事业的良好发展。
关键词：天然气长输管道；阴极保护；有效性；影响因素
引言
天然气作为人们生产活动中的重要能源，在推动我国工业发展的进程与经济的发展等方面发挥着重要作用。由于长输管道具有较高运输效率、较低运输成本以及相对较好的安全性能等优势，目前仍作为我国天然气输送的主要手段。为此，我国已经初步构建天然气管道运输的网络体系，同时加大对天然气长输管道的质量与安全的监管，以此保障天然气的稳定运输。但是长输管道的使用势必存在着一些安全的隐患，因此采用阴极保护的方式，能增强天然气长输管道的稳定运行。
一、阴极保护的基本原理
阴极保护是一种对埋地钢管的防电蚀措施，原理是在被腐蚀的金属结构物表面加一个外加电流，让被保护的结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀所产生的电子迁移得到抑制，以此避免或减弱腐蚀现象的发生。阴极保护分为外加电流阴极保护和牺牲阳极保护两种方式。外加电流阴极保护方式简单、易操作，适用于保护小型的金属结构。而对于天然气长输管道这类大型的金属结构，采用牺牲阳极保护，通过外加直流电源以及辅助阳极，给被保护的金属补充大量电子，让被保护的金属整体处于电子过剩状态，以此让金属长期处于负电位，能更有效的保护管道不受到腐蚀的侵害。
二、长输管道阴极保护工作现状及问题
（1）由于长输管道阴极保护受到交流干扰，在保护管道周围会有散乱的电流通过，使得恒电位仪在使用过程中，无法正常工作，管道得不到正常保护，影响正常使用。
（2）长输管道阴极保护站在阳极地床上会容易出现漏电现象，极其容易造成腐蚀，给地床下面的通气设备造成严重阻塞，阳极周边的土壤很容易干燥等情况。电位在电缆的上位和下位容易不平衡。电极一旦失效，电位差值就会比较大。在长输管道外侧的防腐层很容易被腐蚀，更严重的话，出现漏点现象。
（3）由于长输管道中的极少部分管道虽然到达了保护电位的要求，但是大部分的管道还是未达标的，这就给管道的腐蚀埋下很大的隐患，从而加大内部的电阻值，很难达到标准电压"。
（4）在对阴极保护进行测试的时候，由于个别地方存在腐蚀点，所以，会造成在连接点容易出现短路的现象，从而造成漏电。
三、阴极保护有效性影响的探究
1、恒电位仪所产生的故障
在长输管道保护中采用牺牲阳极的阴极保护法，最容易使得恒电位仪产生故障，导致内部的集成电路以及电子元件受到损伤。在目前的管道运输中，恒电位仪产生的故障次数偏多，在遇到简单的仪器故障时，其修理的过程对于一般的技术人员来说相对简单，只需靠平时的一定的专业知识和实践的经验就能解决。但在实际操作过程中，技术人员由于自身的专业知识不足，实践经验又相对缺乏，并不能完全地解决恒电位仪所发生简单故障，而遇到较大的仪器故障时，又不能及时的请到专业的维修人员进行修理，使得恒电位仪维修问题的拖沓，导致长输管道的使用寿命会大大缩减。
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2、电缆与辅助阳极故障
在阴极保护的系统中，电缆作为核心的运行设备，如果出现短路或者其他的故障，在一定程度上会影响到整个保护系统的运作，还会加快长输管道损害的程度。与此同时，辅助阳极作为保护电流从电源引入土壤中的导电体，能有效的防止电化学腐蚀。在当前大部分阴极保护系统的施工质量没有合格、选择的阳极金属材料也未完全达标，导致腐蚀物的增多引起电阻的增大，从而降低管道保护的效果。
3、电绝缘装置故障
在对长输管道进行阴极保护的措施时，需要使用大量的绝缘装置，其中分别包括绝缘法兰、绝缘接头、固定支墩等装置。对于目前的长输管道，一方面由于施工团队对于绝缘装置的不屑，使得绝缘装置的性能不能达标，使得保护的性能降低，间接减少长输管道的使用寿命。另一方面，绝缘装置由于各种原因而导致失效，例如缺乏对绝缘装置的包裹、装置内有杂质造成短路、绝缘接头自然脱落等缘故，从而造成长输管道两端电流的导通，造成管道腐蚀的现象。
四、天然气长输管道阴极保护站出现问题是影响其有效性的重要因素之一
天然气长输管道阴极保护站是其进行正常工作的重要前提和保证，在某种程度上决定着阴极保护的有效性。因此，保证天然气长输管道阴极保护站的正常工作至关重要。然而，在现实生活中，由于受到各种因素的影响，长输管道阴极保护站经常会处于失效的状态。比如，在其运行的过程中，由于电缆或接头受到破坏等会引起阴极保护失效，同时通气管气阻以及相应的阴极一端中土壤环境比较干燥，会在一定程度上引起阴极保护输出出现一定的问题，因此，必须要不断的进行维修和保护，包括组织相关的人员对其进行定期的检查和检测。同时，在阴极管道上出现的问题也会在一定程度上影响阴极保护。比如在一些不稳定的电流源的波及影响下产生恒定电流，会在某种程度上使阴极保护的管道受损，进而能够影响天然气的正常输出，这也必然使长输管道失去必要的保护与防护。第三，操作上的不当，或者是未按标准要求安装跨接电缆。众所周知，为了更好的满足社会对于天然气的需要，天然气长输管道需要在各种各样的地形中进行铺设，因此再由高地向低处进行跨越时需要谨防电压的差异过大，比如在四千米时的通电电位可能达到-1.5V，而到相对较低处时可能只是达到-1.2V，而要真正的保证阴极保护正常运行，必须要努力的缓解两级电压，而作为跨接电缆在更好的平衡两地的电压的过程中具有十分重要的积极作用。然而，未按照相关要求安装跨接电缆的现象极为常见，这也是导致阴极保护失效的一个重要因素。最后，长效参比电极失效也会导致阴极保护的失效。究其原因，主要就是在天然气的长输管道的某一定位置上，出站端长效参比电极和正常的参比电极相比，电位具有较大的差距，这会严重的影响天然气长输管道阴极保护的有效性，因此必须及时更换相应的设备，也即更换长效参比电极。
五、防腐层的保护失灵也会严重的影响天然气长输管道阴极保护的有效性
众所周知，天然气管道是长期埋藏于地下的一种运输装置，但由于地下的环境相对较为潮湿，再加上土壤中一些化学物质的侵蚀，很容易使其遭到破坏。因此，要想保证其天然气运输管道的通畅运行，更必须要在管道的周围添加保护层。然而，在现实生活中，经常会出现防护层遭到破坏，致使局部管道容易受到相应的腐蚀，造成电位不稳定，最终导致阴极保护失去有效性。比如在一次 GIPS 系统对天然气长输管道进行例行检查和监测时发现，在开关处的具体位置就曾出现了电位的异常表动。在 3.9 米后的管道中电位得到很大的提升，由原本 5MV/-896MV 直接提升到-689MV/-665MV，而一旦高度继续进行上升时，电位值又开始逐渐的发生了转变，并开始急剧的下降。最终检查发现就是由于在该管道运行的过程中，受到一些其他因素的影响使得管道的防腐层出现了一定的损害，这在很大程度上就导致了电位不断的发生变化，致使天然气长输管道阴极保护的有效性受到严重的影响，最终影响天然气的正常输送并对社会的生产和人们的生活造成影响。
六、阴极保护有效性的提升对策
对于天然长输管道采用阴极保护有效性的提升措施，需要从两方面进行改进和提升。一方面，相关单位需要大力培养技术人员对于长输管道腐化问题的排查能力以及解决能力，定期对技术人员进行能力考核，使其提升专业的素养与责任感，全力保护长输管道阴极保护系统的运行。另一方面，他们需要加大对建立阴极保护系统的监管，对其使用的材料、设施、制作等方面进行排查，对于管道进行一定的铺排与设计，以此保证工程的施工质量，以此提升阴极保护系统的工作效率，缓解管道的腐蚀问题。
结束语
综上所述，天然气长输管道工程的质量决定着天然气传输工作的开展，而其中最常见的便是腐蚀问题，通过阴极保护方式能一定程度上减缓管道腐蚀的时间，但就目前的情形而言，只有加强对管道阴极保护系统的检查与人员意识的培养，才能有效地保证阴极保护系统的运行，从而保障天然气长输管道的安全。
参考文献
[1]吕文全，王荡，寇志超.天然气长输管道阴极保护的有效性影响因素探讨[J].化工管理 2017
[2]任维可.长输管道阴极保护有效性及影响因素分析[J].化工管理，2018
[3]王伟.天然气长输管道阴极保护的有效性影响因素探讨[J].化工管理，2016
论文作者:叶锐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/6
标签：阴极论文; 管道论文; 天然气论文; 电位论文; 阳极论文; 有效性论文; 电流论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;