长输管道阴极保护工程的选择

长输管道阴极保护工程的选择

0dpe防护体系荆门-荆州油压机工程全长93公里。一般段管道规格为Φ273.1mm×6.4mm,以加强级熔结环氧粉末为防腐蚀涂层,特殊地段管道规格为Φ273.1mm×7.1mm,以加强级3PE结构为防腐蚀涂层。管道穿越公路、铁路共32次,总长547.5m,河流穿跨越共8次,总长1444m,有4处管桥,最长的一次湖底定向钻穿越,长度为996m。管道全线采用强制电流为主,牺牲阳极为辅的阴极保护方式。设阴极保护站2座,各类测试桩共计112支,其中可兼测电流的测试桩10支,兼测套管参数的32处,首、末站内测试桩各1支。阴极保护工程于2002年3月25日开工,自2003年1月送电启动后,到目前已正常运行五年有余。1管道沿线条件研究对管道沿线的地质、气候、土壤电阻等进行了调查,结果见表1、表2及图1。2其它常用防腐涂层管道防腐蚀涂层是管道最重要的防腐蚀方式。通常根据技术可靠(绝缘、抗阴极剥离、强度、附着力、抗植物穿透、耐环境介质等)、施工可行、经济合理等原则进行选择。目前国内长输埋地管道常用的防腐蚀涂层有:石油沥青、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青、聚乙烯三层结构(3PE)、熔结环氧粉末(FBE),其性能对比见表3。沥青类防腐蚀涂层的造价虽低,但防腐蚀性能较差,环境污染严重,应用已日益减少。环氧粉末防腐蚀涂层综合性能较好,但涂层较薄,抗机械破损性能较差,3PE是各项性能均优异的防腐蚀涂层,但造价较高。综合以上,并结合本工程实际情况,确定主体管道一般地段选择加强级熔结环氧粉末外涂层,局部定向钻穿及强腐蚀地段采用3PE防腐蚀涂层。3阴道维护设计与施工3.1强制电流阴极保护常用的阴极保护方法有强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极保护法主要用于单体或短距离地下构筑物的保护,其优点是施工简单,运行中不需维护,缺点是保护电位无法调节,保护距离短。强制电流阴极保护是以外加电流为保护来源,保护效果好,方便调节,保护距离长、面积大,主要应用于长输管道和大型站库的区域阴极保护。对于强制电流法阴极保护,根据阳极地床结构的不同,又可分为浅埋阳极地床法和深井阳极地床法,其中浅埋阳极地床法施工简单,投资少,但会对近处的地下金属构筑物产生干扰腐蚀,深井阳极地床保护效果好,对地下金属构筑物的干扰较小,但施工难度大,投资大,主要适用于站库的区域性阴极保护。本工程阴极保护站地面面积充裕,选用通常的浅埋阳极式强制电流阴极保护。3.2阴极保护所使用方案对管道阴极保护参数的选择及工艺计算见表4、表5。根据计算结果,对全线阴极保护所采用的方案如表6所列。考虑到裕量及老化,本工程选用30V/15A恒电位仪,每站两台,一用一备。3.3阴道保护系统的施工阴极保护系统的阳极地床、测试桩及套管内锌带阳极的施工方法、恒电位仪等安装见图2～图5。4保护效果与讨论4.1恒电位仪测试该管道阴极保护系统于2003年1月投入运行,投用10天后与2007年8月在管道运行4年后恒电位仪的输出参数见表7,对管道全线的电位情况进行了测量,其数据见图6。从图6可以看出,在首、末二座阴极保护站恒电位仪给定电位均为-1.25V时,管道全线的保护电位均低于-0.85V(vs.Cu/Cu2S04)。4年多的运行中,恒电位仪的输出电流和输出电压均较低,且变化很小,说明系统运行十分稳定。输出电流有很少的增加,原因可能是局部管线涂层老化和新增加了部分支管的原因。4.2工程相关问题(1)在阴极保护的设计施工中,对管道沿线自然地质情况的了解是十分必要的。以本工程为例,在了解到首、末站位置的土壤中含盐量高、含硫量高、电导率高,存在生物腐蚀倾向的情况下,在辅助阳极的选择上,使用了耐腐蚀性能好的含铬高硅铸铁阳极,且每支阳极成本增加不足10元。(2)设计施工要与现场实际相结合。与工程相关的环节都不能疏忽。例如,本工程中,选择首站的辅助阳极地床时,出现了一个问题,首站地处山区,外部都是山,电阻率高,没有水,很难找到一块平整的空地用于埋设阳极地床,,最后发现有一处鱼塘,虽然下面也有石头,但是反复测量表明其电阻率较低,于是决定将阳极地床建在这个鱼塘中,实践证明保护效果很好,阳极地床的输出电位和电流均较低。(3)阴极保护多为隐蔽工程,因此施工中每一步都要做好检测记录工作,一旦工程全部完成后再发现问题,解决起来就要困难得多。(4)阴极保护主要是对管道防腐蚀涂层中的漏点进行保护,所以对管道防腐蚀涂层漏点的检测和修复是十分必要的。如果漏点过多,将导致阴极保护系统的恒电位仪输出电流增大,运行成本增加,如果漏电量过大,还可能使