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工艺场站区域阴极保护技术

工艺场站区域阴极保护技术

工艺场站埋地管道腐蚀的危害

长输油气管线的工艺站场通常包括首站、末站、增压站、联络站、分输站、计量站、清管站和线路阀室等。工艺站场是长输油气管线必不可少的组成部分,其安全运行是向管道下游平稳、安全、足量输气输油的重要前提。

工艺站场地下管线的腐蚀是站场安全运行最主要的威胁之一,因为长输油气管道是可燃气体、石油或者成品油等危险流体的通道,管壁腐蚀会造成管壁强度降低,管道完整性受到破坏,导致危险气体或者危险液体泄漏的可能性大大增加。若遇火源,则易引发火灾爆炸事故,甚至导致人员伤亡、生态灾难和重大财产损失。

以没有施加阴极保护的忠武线工艺站场为例,由于对庞大的共用接地网采用了比钢铁材料电位更正的铜包钢材料,造成了站场埋地管道严重的电偶腐蚀。此外在施工过程中,由于埋地管道涂装前的表面预处理质量不好,降低了无溶剂液体环氧涂料的涂装质量。因此忠武线的一些工艺站场在服役仅仅1年后就发生了腐蚀泄漏事故。

 

工艺场站区域阴极保护技术要求

对工艺站场地下管道等金属结构物实施有效的阴极保护,并将其纳入完整性管理的范畴是保证工艺站场安全运行的有效措施。但是与长输管线的阴极保护技术相比,工艺站场阴极保护提出了更高的技术要求:

(1)工艺站场阴极保护系统在安装与服役过程中必须具备防爆特征;

(2)在设计寿命期内提供有效的阴极保护,包括在阴极保护电流屏蔽区也能得到良好的保护;

(3)避免长输管线阴极保护系统与站场阴极保护系统之间的相互干扰;

(4)阴极保护系统对外部金属结构不产生杂散电流干扰;

(5)避免站场电力接地系统对阴极保护系统的影响;

(6)避免阴极保护电流对站场内仪表通讯设施产生不必要的电噪音干扰;

(7)外加电流阴极保护系统在地面产生的跨步电位≤5V/m。

 

工艺场站阴极保护解决方案

碧海舟针对工艺站场地下金属结构物所面临的腐蚀和安全性问题,采用全新的思路和技术手段进行阴极保护系统的调研、设计、施工、调试和监测,对工艺站场地下金属结构物实施安全、有效、经济的阴极保护。碧海舟对于工艺站场阴极保护技术的创新点主要包括:

(1)根据站场的现场条件设计阴极保护系统。众多工艺站场的跨越区域变化幅度大,从西部的沙漠戈壁,到东部的农田水网,腐蚀环境、地质条件、环境的事故敏感性各不相同。阴极保护系统的设计体现因地制宜,具体问题具体分析的理念。

(2)碧海舟采用外加电流和牺牲阳极联合应用的方式对工艺站场地下金属结构物实施阴极保护。而其中外加电流阴极保护地床方式的选择则根据站场内埋地管道和地下金属结构物的特点、防腐层的质量、站场地下的地质状况以及站外阴极保护通电点的位置等因素综合考虑,充分发挥柔性阳极地床、深井阳极地床、分布式阳极地床的优势,以避免其局限性并保证阴极保护效果。

(3)将工艺站场内的地下金属结构物做为整体纳入到阴极保护的范围内而进行全盘考虑,对埋地钢质管网、铠装电缆、金属接地网进行电性连接,使埋地接地网、铠装电缆等地下金属结构物均实施阴极保护,同时为了防止保护电流流失,在管道入地端地下沿管道走向连续或间隔地埋设牺牲阳极逐级排流,以递减流向设备的保护电流。

(4)解决站场外加电流阴极保护系统的安全性。在阴极保护系统安装过程中,采用防爆测试系统进行跨步电压和绝缘设施短路电流的测试和安全分析,并根据测试结果对辅助阳极地床铺设安全防爆地面,以确保阴极保护系统在防爆区域的安全运行。

(5)采用等电位线技术解决杂散电流的干扰问题。利用电缆或镀锌扁钢将同沟铺设、近距离平行或交叉走向的被保护管道,以及非焊接连接的同一条被保护管段间电性连接起来,达到均衡管道电位的目的。这种技术的实施,可减小管道之间的电位差,确保阴极保护电位分布均匀,降低杂散电流干扰。

(6)解决区域阴极保护系统与干线阴极保护系统之间的干扰问题。碧海舟在站场阴极保护设计时,通过辅助阳极地床的方式选择以及辅助阳极地床的位置设计,尽量降低区域阴极保护系统与长输管线阴极保护系统的干扰。如果有必要,追加有效的排流措施和隔离手段,使得2个阴极保护系统既能够充分发挥各自的作用,又能够最大限度地避免彼此之间的干扰。

(7)将遥感遥测技术应用到阴极保护系统中。碧海舟自主研制和开发了一套应用于区域阴极保护的“阴极保护数据远程管理系统”,该系统主要包括数据采集模块、数据传输模块、数据管理模块和数据查询模块。系统采用GPRS通讯传输模式,可以实时监控阴极保护系统的工作状态,将阴极保护纳入完整性管理的范畴,大大提高了工艺站场阴极保护的技术含量。

 

站场区域阴极保护案例——陕京线灵丘分输站阴极保护工程

中石油北京天然气管道有限公司陕京线灵丘分输站阴极保护工程采用外加电流阴极保护技术,受到保护的埋地管道包括工艺装置区埋地管网、工艺装置区外埋地管线、放空管线、消防管网、排污管线及个别原压缩机遗留埋地管道。根据现场测试表明灵丘站的土壤电阻率为120ohm.m,土壤电阻率较高,为了获得均匀的保护电位分布和较长的使用寿命,采用基于MMO/Ti的柔性阳极方式。根据灵丘站内的管道分布特性,共设置23根柔性阳极对站内埋地管网进行保护,每根柔性阳极采用两端接阳极引线方式以确保可靠性,可单根阳极单独调节。采用柔性阳极实施区域保护具有电位分布均匀,设计、施工成功率高和技术经济性较好的优势。碧海舟公司于2012年7月开始,对灵丘分输站进行了站场区域性阴极保护施工与调试,该工程于2012年9月结束。经过系统的调试和测试,阴极保护系统现已投入使用,完全达到了设计要求。