摘要：天然气长输管道是油气能源输送的重要载体，受到管道自身条件、土壤、大气等方面影响，管道容易出现腐蚀现象，这严重威胁燃气运输安全。文章主要以阴极保护防腐技术为基础探讨管道防腐技术措施。
关键词：天然气；管道防腐；阴极保护；防腐技术
引言
虽然城市埋地燃气管道施工过程中已采取了多种防腐措施，但受使用年限、深埋土壤环境、雨水侵蚀等因素影响，仍会出现严重的腐蚀问题，导致发生燃气渗漏等能耗问题。当前阴极保护技术大多应用在长输管道施工中，在城市埋地燃气管道中的应用较少，因此，研究阴极保护技术在城市燃气管道的应用十分必要。
1阴极保护概念
石油是人类社会进步的阶梯，有了石油的普遍应用，才有了人类科技的发展创新，石油是社会的支柱。在油气开发过程中，需要先进的技术能力，才能确保整体的安全，作为油田工业的主要工作就是油气勘探、开发、钻井、运输和销售，任何一个环节都缺一不可，特别是在运输和销售过程中，需要全面保证整体安全可靠，运输和销售时使用的是钢质管道和储存罐。罐和管道的使用寿命关系到油田工业是否可以正常的发展，同时也关系到整个油田的经济效益。而管道的使用年限主要受到各种电化学的影响，尤其在强腐蚀区域，目前解决这种强腐蚀区域电化学腐蚀的主要方法是对管道采取阴极保护措施。
2长输天然气管道造成腐蚀的原因
2.1管道内部问题
在输送期间管道的内部和输送物质直接碰触，输送的物质中不但有纯天然气，其中还含有二氧化碳、溶解氧、硫化氢、水合物等多种化学物质，在输送过程中通过温度、流动速度、压力的不断变化，输送物质极易出现某种程度上的改变，从而依附在管道的内部，进而导致较重的腐蚀现象。其主要原因有：第一，在进行管道输送期间其拥有输送量多、不间断的输送、输送距离长等特性，再加上输送的过程中会产生较高的温度和压力，而恰恰就是这样的高温高压能够激活酸性气体中的动能和活性因子，因此使得管道内部的金属受到了更为严重的腐蚀。第二，在输送期间还会产出部分自由液相化学物质，一般来讲气体、固体、液质三种物质会共同存在于管道中。这三种物质综合运动，更加剧了管道内部的腐蚀，同时被腐蚀最强的地方当属管道的拐弯处，受到腐蚀的管壁会慢慢变薄，直到出现天然气泄漏现象。第三，对管道产生最强腐蚀的当属混合物质产生的化学腐蚀和电解质化学腐蚀。
2.2管道外部腐蚀
当前重点控制的腐蚀管道为长输油气管道，因此对管道进行检测，也主要是基于外部腐蚀导致的涂层或管道两方面存在的缺陷，管道外部防腐层破损、钢管质量问题等都会在一定程度上造成管道外出现腐蚀问题；另外，还可能出现管道应力破裂现象，管道应力腐蚀破裂，主要是指管道因受到拉应力以及腐蚀环境下低应力，产生脆性破裂，该种类型不仅仅对管道内部造成腐蚀，同时也能造成管道外部出现腐蚀。
3天燃气长输管道阴极保护防腐技术应用措施
3.1阳极材料计算
虽然埋于土壤中的管道会受到多种情况的腐蚀，但是最为常见的要属电化学腐蚀，一旦发生电化学腐蚀的情况，则会连带发生更多的化学反应，继而发生铁原子对输送管道腐蚀的情况，这会使管道慢慢变薄，同时还会出现因为腐蚀形成的孔洞。有效解决方案就是将活泼的金属安放在管道的周边，运用导线进行连接，这会使阴极的腐蚀情况被活泼金属的阳极腐蚀所更替。通过对铁腐蚀情况的研究，分析金属平衡电位，有效的降低了天然气输送管道的腐蚀，探究金属电位变动，解析电子移动情况，在对直流电源设备的操控优势进行探究后，明确阴极维护站两边的输送管道具有一定的长度，先是进行最大保护长度的研究，然后确定最大保护长度，便能够运用到实际保护中了。
在使用过程中，想要使保护的效率达到更好的效果，可以采用阴极保护装置，需要明确管道阴极保护的最低需求，也就是说管道阴极保护电位不能低于-850mV(CSE）。了解输送管道的直径长度和承压能力，从而选择出更适合的管道外壁保护层和电流密度保护。科技引领发展，目前输送管道外壁的保护层所用材质为三层聚乙烯。运用三层PE进行管道的保护，确保电流保护密度，采用三层PE保护层电阻是100000Ωm，能够更好地控制保护密度。通过不断的设计实践，采用三层PE保护层进行保护的管道电流保护密度为30μA/m，通过对这些基础目标的设定，再通过对管道中所有土壤的分析，都能够为管道的保护设计提供专业的解决方式，得出了舍弃阳极系统的计算公式，扭转了舍弃阳极的比重。
3.2临时保护设计
根据相关标准、规范规定：阴极保护工程应与主体工程同时勘查、设计、施工、投运，当阴极保护系统在管道埋地六个月内不能投入运行时，应采取临时保护措施；在强腐蚀性土壤环境中，管道在埋入地下时就应施加临时阴极保护措施，直至正常阴极保护投产。当阴极保护系统在管道埋地六个月内不能投入运行时，应采取临时保护措施，尤其在强腐蚀性土壤环境中，必须施加临时阴极保护措施，直至正常阴极保护投产，可采用镁合金牺牲阳极或锌合金牺牲阳极进行保护；管道采用临时阴极保护，在阴极保护站投用之前，维持了管道良好的运营状态，具有重要的现实意义；牺牲阳极安装可以通过测试桩与管道实现电连接，方便后期测试。
3.3油气管道阴极保护设备硬件设计
控制模块是阴极保护设备硬件的重要部分，其原理能调整各模块。主控制模块的质量直接影响着系统的所有设备。因此，加强对主控制模块的研究与监控是必然的。控制芯片的选择要考虑其整体的性能，以工程的实际情况为依据进行选择。文章中所提到的PIC单片机芯片是一种可编程控制中心，需要其他设备与芯片的辅助才能实现运行。单片机的指令比较简单，兼容性与运行速度都比较突出，单片机的成本比较可观，具有超高的性价比，单片机的运用十分广泛，比如电脑、汽车、智能设备等都应用单片机进行性能控制。当今的单片及种类繁多，比如MCS-51系列单片机、ARM、STM32等，PIC单片机的特点有以下几种。第一，PIC单片机的指令是被简化的，但所含的代码数目至少35个，并且DNA指令功能也十分强大。其基础指令在20条左右，代码处于执行状态，运行效果较快，在开发中容易被调用；第二，MCS-51系列单片机拥有111条指令，指令数量众多，执行还比较复杂，因此在开发中容易出现问题；第三，PIC单片机有4中寻址方式，分别为直接寻址、立即数寻址、寄存器间接寻址和位寻址。但和MCS-51系列单片机相较，却有明显的差异，因其具有7种以上的寻址方式；第四，PIC单片机的代码压缩率很大，单字节方面都能存储1024条指令，51系列单片机能存储600条左右的指令。
3.4外加电流法阴极保护
外加电流法阴极保护是对要保护的管线进行外部强制电流摄入，达到不让阴极腐蚀的目的，阴极腐蚀会出现部分电子损失，只有通过外在的补充，才能避免出现电子损失，电流通过阳极输入土壤，汇流点返回到电源设备中，这样，就能够有效保证补偿阴极的作用，避免出现电子的损失。这种方式使用范围并不广泛，只是在特定条件下才能使用，操作过程中，会产生大量的电流，运行中需要专业人员才能完成部分维护保养，费用大、时间长，主要用于区域性管网保护。
结语
综上所述，对于长输燃气管道来说，城市埋地燃气管道由于地表人员活动复杂、土壤环境多变、杂散电流干扰等因素，在加之现有的保护涂层存在一定的缺陷，因此城市埋地燃气管道更容易出现腐蚀现象。通过分析阴极保护技术在长输管道防腐方面具有良好效果，在日后还需要加强重视和应用。
参考文献
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