埋地天然气管道阴极保护电位遥测系统及其应用探讨

    

    摘?要：埋地天然气管道阴极保护电位遥测系统的应用符合现代化的时代特征。本文通过对埋地天然气管道阴极保护的主要作用进行分析，发现利用阴极保护能够实现天然气管道的长期应用。针对应急保护工作中的原理和杂散电流的检测进行了解，对天然气管道阴极保护系统的设计以及埋地天然气管道阴极保护电位遥测系统进行研究，结合遥测系统的应用，做好遥测终端装置的安装和检测方案的设置，有效地对埋地天然气管道的阴极防腐效果进行检测，实现天然气有效的运输。

    关键词：埋地天然气管道;阴极保护电位;遥测系统;应用

    城市化发展速度不断加快，各种便利化的设施和城市发展紧密联系，天然气取代传统的煤气，走入千家万户。天然气管道建设过程中，管道的防腐是非常重要的，因为它的安全直接关系到能源的运输。作为传输能源的管道，它需要长时间地埋在地下，受到土壤水环境和接触物质的影响都会出现阳极腐蚀的现象。对于天然气管道阴极保护技术的研究，能够保护金属管道表面阴极的极化，防止管道出现电子迁移情况，从而减少腐蚀现象的出现，提高管道的运行寿命，实现天然气的安全运输。

    一、埋地天然气管道阴极保护的主要作用

    埋在地下的天然气管道大部分采取外部防腐层融合外加阴极的方式，这样可以有效地防止腐蚀，这些措施都是为应对管道埋设中外部的复杂环境，因为管道在埋设地下时除了受到土壤和雨水的侵蚀，除了这些外界环境的影响之外，在周围土壤中还存在杂散电流，这些电流会对管道造成腐蚀。杂散电流是因为直流电流通过地面铺设的轨道，有一部分进入了大地内部，在大地管道上流动，然后回到电源[1]。这部分杂散电流的腐蚀性非常强大，严重威胁着管道的运送安全。所以在做好埋地天然气管道防腐中，针对杂散电流的防腐工作也是非常必要的。

    根据统计调查，例如在2018年贵州晴隆中石油天然气管道发生泄漏爆炸，造成多名人员受伤在2017年贵州同一段天然气输气管道发生爆炸，造成多名人员伤亡，发生爆炸事故的管道是我国西南方向一条重要的能源动脉，因此无论是造成的人员伤亡还是经济损失都是非常严重的，还有在上海发达的浦东地区埋设了很多天然气管道，而这些地区天然气管道腐蚀非常严重，这主要就是因为该地区有大量的轨道交通，这些轨道交通沿线附近的钢管已经多次发生泄漏情况，造成数百万的经济损失。为了防止杂散电流对对埋地金属管线的破坏，就需要对这些杂散电流做好处理。

    二、阴极保护的工作原理和杂散电流的检测

    在城市埋地天然气管道中，杂散电流的大小和分布与轨道交通有着密切关系，这些埋在地下的天然气管道线路会受到直流和交流电路的干扰。对杂散电流的测量是存在很多困难的，利用地下管地和土壤电位梯度来判断直流和交流电的干扰。但这些测量方法对人员的要求很高，在进行数据记录和数据分析时，也有庞大的工作量，这就给杂散电流的分析带来很大难度。当前对埋地天然气管道采取阴极保护电位遥测系统，能够实现对杂散电流的全方位检测评价，有效地克服利用管地电位测试和土壤电位梯度测试中问题，借助于平台实现无人检测自动化管理[2]。

    三、埋地天然气管道阴极保护系统的设计

    埋地天然气管道阴极保护系统的设计是通过牺牲部分阳极的材料来实现对天然气金属管道的保护，在牺牲的部分阳极材料中也有严格的要求。一般情况下，要求这些牺牲的阳极是要中短距离的管道线，阳极输出的电流小，定位稳定，金属表面也不存在高电阻，不需要借助外部电源进行运行，这样就让安装和维护的费用更低。在牺牲阳极部分材料的工作中，最重要的就是对接的电池的安装，这主要是为了防止绝缘设备遭受自然的破坏，例如当雷电天气时，这些接地的电池就能够提供有效电源。在安装过程中，需要结合实际情况做好打光清洁工作，做完后将阳极插入填料中心，压实后进行填土工作。天然气管道阴极保护就是被保护的管道端，要保证电气连续与外界环境绝缘，要利用牛油胶布进行密封。只有做好这一系列的工作才能够保障埋地天然气管道阴极保护系统的有效运行。

    四、埋地天然气管道阴极保护电位遥测系统分析

    埋地天然气管道应急保护电位遥测系统主要是利用了无线通信等软件和硬件做好数据收集和分析，有效保护天然气管道。

    （一）微功耗数据采集器

    利用微功耗数据采集器能够自动的对阴极的数据进行测试，因为在传统的人工数据采集过程中，一般利用通电电位作为应急保护电位，但是在通电电位中有IR降的存在，所以就容易出现很多问题，这些问题会造成一定的安全隐患。当前信息技术的发展，人们也对天然气管道阴极保护的深入研究，发现利用断电电位比通电电位能够更加准确地评价应急保护的结果，这主要就是在天然气管道两侧，安装带有GPS的时钟断流器，设置好通断要求，再由专业的人员统一进行相关的测试工作[2]。微功耗数据采集器，它能够更加全面地对阴极保护在天然气管道中的应用进行分析。

    （二）同步断流器和手持式数据交换仪

    这项技术是结合天然气管道钢管阴极保护参数中所要求的断电法对断电电位进行测试，它需要整个系统中的恒电位仪通行12秒，断3秒的间歇工作。在前文提到的微功耗数据采集器中，安装有GPS的时钟断流器，那么同步断流器就是用来接收GPS中的时钟信号。实现对恒电位仪输出工作的有效控制。手持式的数据交换仪，则是由专业的巡查管道线路工人进行操作的，它的主要目的就是進行数据之间的转换，是用在微功耗数据采集器和数据传输设备之间。

    （三）阴极保护数据管理系统

    该系统的主要作用就是将接收到的数据转化为SQL SERVER的数据库接口，然后再利用系统对其进行相关的管理和分析。该系统具有数据管理、数据分析和数据备份等诸多功能，它是非常全面化的一个数据系统，主要目的是为了减少重复劳动，有效地提高效率，而想要了解杂散电流数据的人，只需要通过远程访问，浏览数据处理结果就能够了解到最终的情况。

    五、遥测系统的工程的实际应用

    （一）遥测终端装置的安装

    该系统的安装位置是在测试桩内，通过测试装的内电缆实现了电极和管道的连接。如下图所示，实现了相关连接，埋地管道和两侧终端设備相联系，终端设备在和参比电极相联系。在这个过程中存在着电位测试探头，它主要是一种保护应急附属的装置，对保护管道进行综合性的管理。在整个管理维护中发挥着重要的作用，为了让该装置产生有效的效果，要结合具体施工时的要求，每隔1000米设置相关的测试桩。对测试中的安装位置也有严格要求，要求测试装要设置在牺牲阳极输电管线中间部分，因为该地区的土壤腐蚀性最强，该管道的腐蚀绝缘层最为薄弱，这样才能够对应急保护的效果进行全面的了解。

    （二）检测方案的设置

    除了安装之外，对检测方案也要进行必要的设置，因为检测方案他并不是一区理论上进行的，它需要结合天然气管道实际使用状态和年限来进行设置。对管道电位的传统检测方法有断电法和远、近参比法等。大多数的天然气管道所选用的材料一般都是三层结构的聚乙烯防腐，采取地表参比法，能够得到准确的检测结果。这种方法在操作中主要是将参比电极放在管道上端的土壤处，必须要保证电极和土壤全面接触。然后再对电压表量程不断地调整，必须要符合测量的精确度，最后对测量结果进行统计。这样根据测量的结果就能了解到保护装置所起到的作用，但这样的方法会花费较多的时间[4]。当前利用阴极保护电位遥测系统进行测试，它的优点十分明显，不仅快速而且收集的数据稳定耗电量小，也能够便于实现远程的访问，有效对数据进行采集分析，和现代化社会紧密联系，提高了天然气管网现代化管理，能够实现全程有效的管理。

    （三）遥测系统的工程的实际运行效果

    将遥测终端装置做好现场安装工作后，在实际运行的过程中，通过测量会发现管道受到杂散电流干扰，这些杂散电流会对数据造成严重的干扰，所以要想排除这些干扰就需要利用排除电流干扰的措施。做好相关的排流工作排流后，就能够发现阴极保护电位遥测对，整个管道的保护效果，有效地减少波动幅度，也将电位基本控制在安全范围内，取得了较好的排流效果。

    六、结语

    总结全文，做好天然气管道防腐工作，能够有效推动能源和经济的进一步发展。因此要针对天然气管道出现的腐蚀情况，选择合适的防腐绝缘材料做好防腐，这是最基本的工作。还需要结合杂散电流所造成的腐蚀，做好有效的防护工作，保护管道运输的安全，延长管道使用寿命。当前运用远程技术监控阴极保护系统，适用于长距离的输送管线上，它的综合效果非常显著，不仅有较强的经济收益，也能取得极大的安全保障，因此埋地天然气管道阴极保护电位遥测系统的应用是能够帮助天然气管道安全运行的重要保障。

    参考文献：

    [1]陈晓秋.城市埋地燃气管道阴极保护防腐技术研究[J].节能，2020，39（03）：76-77.

    [2]李朋.交流干扰对埋地管道阴极保护电位的影响分析[J].油气田地面工程，2020，39（03）：70-75.

    [3]胡光.某成品油管道的外加电流阴极保护技术应用[J].全面腐蚀控制，2019，33（06）：33-35.

    [4]胡雪梅.埋地输油管道阴极保护电位欠保护状态的原因与对策[J].石油化工腐蚀与防护，2019，36（01）：27-30.

    作者简介：杜志波（1986—?），男，汉族，四川金堂人，本科，中级工程师，研究方向：油气储运、城镇燃气。