管道防爆切割前后阴极保系统的断开与恢复

在进行管道切割作业前，油气管道的阴极保护系统应当得到有效地保护。在管道切割作业实施后应当按照规定，有步骤地进行管道防腐及阴极保护系统的恢复作业。为了使阴极保护站场内维护人员以及现场巡线人员有效地实施阴极保护，做到科学操作、安全维护、确保质量，在进行管道切割作业前应对管道的阴极保护系统做全面了解和解析，并拟定阴极保护系统的临时断开及完成后的接入方案。

下面简要介绍一下油气管道牺牲阳极阴极保护的原理及其测量方法：

1.管道防腐蚀的重要意义

在自然界中，大多数金属是以化合状态存在的。通过高温或高压的方法进行冶炼，被赋于能量才从离子状态转变成原子状态。然而，回归自然状态是金属固有本性。因此，我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。

二十世纪六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，在船舶、闸门等钢铁构筑物上得到应用。我国又在埋地油气管道的阴极保护得到推广和应用，收到明显的防腐效果。

金属管道发生的腐蚀现象广泛地存在于我们的生活中，根据管道业统计表明，每年由于腐蚀而报废的金属管材约相当于金属管道产量的20-40%，全世界每年因腐蚀而损耗的金属达1亿吨以上。

而发生管道腐蚀情况后，应当加强防护及防腐作业，打磨管道表面露出金属光泽并进行防腐处理；腐蚀过为严重的管段则应当进行油气管道的防爆切割作业，更换管道。

金属管道的腐蚀问题所造成的直接和间接地经济损失是不容忽视的。

2.阴极保护定义

所谓阴极保护是通过降低管道的腐蚀电位而使管道得到保护的电化学保护，其原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点低于一负电位，使金属原子不容易失去电子而变成离子溶入电解质的过程。通常施加阴极保护电流的方式有两种：强制电流和牺牲阳极保护。

2.1牺牲阳极保护是将电位更负的金属与被保护金属管道连接并处于同一电解质中，通过电解质向被保护的管道提供一个阴极电流，使被保护体进行阴极极化，从而实现阴极保护。

阴极保护牺牲阳极原理是由托马晓夫三电极原理来解释，内容总结如下：

a.两电极电位不同的两电极；

b.两电极必须在同一电解质溶液里；

c.两电极间必须有导线连接。

2.2该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆/米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。

对油气管道进行防爆切割作业后分析，可能是因为牺牲阳极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。可实际引起管道阴极保护失改的主要原因通常是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率较高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。

3.牺牲阳极数量公式如下：

W=N*(T*I*ω/k)

其中，W是指牺牲阳极总质量（kg）;

T为牺牲阳极工作寿命，单位为年（a）;

I为所需保护电流，单位为安（A）；

ω为牺牲阳极消耗率，单位为千克/安年（kg/A.a）;

K为牺牲阳极利用系数，值为0.85

N为阳极备用系数，取值为1.1-1.3

油气管道按照《先锋管道防爆切割作业流程》规定完成防爆切割作业后，应对土壤和管道进行重新测试。介质电阻率高于100欧姆.cm宜选用镁合金阳极，镁合金阳极化学成分及电化学性能应符合国家标准《镁合金牺牲阳极》GB/T 17731的规定。镁合金阳极不应用于油（气）采出液介质中。在低电阻率介质中使用镁合金阳极时，应设置有电阻器调节的外加电路。

长效参比电极应提供产品说明书及检测报告，在安装前应进行校准，电位误差范围应当保持在10mV以内。

在油气管道切割施工时，应采取保护措施避免阳极表面污染；防爆切割完成后，应对牺牲阳极系统的完好性和接线的准确性进行检查和调试。

参考文献:

1. [1]胡士信. 管道阴极保护技术现状与展望[J]. 腐蚀与防护, 2004(03):93-101.

2. [1]闫茂成, 王俭秋, 柯伟,等. 埋地管线剥离覆盖层下阴极保护的有效性[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2007, 27(5):6.

3.《先锋管道防爆切割作业流程》