应用均压线连接对多条管道实施强制电流阴极保护
郑海岩
【摘 要】根据强制电流阴极保护系统的原理，把区域内的几条集输管道作为一个阴极保护整体，管线间采用均压线连接来实施阴极保护，并获得成功。对于业主方而然，这种方法延长了管线的使用寿命，减少了因腐蚀穿孔检修次数；对于EPC承包方而然，以往阴极保护系统都是一条管线使用一套系统，此次单套阴极保护系统，保护了多条管线，为项目节省了成本；具有广阔的应用前景。 【期刊名称】全面腐蚀控制 【年(卷),期】2024(032)009 【总页数】3
【关键词】强制电流 双阳极地床 集输管线 均压线 非并行 距离短
0 引言
各种埋地管线腐蚀一直困扰油田的安全生产，寻求解决腐蚀问题是广大专业人员不断探索的课题。用各种技术解决单一的管线腐蚀问题很有局限性，为此，我们根据强制电流阴极保护的原理及特点，把区域内的多条集输管线作为一个保护整体，管线间采用均压线连接来实施阴极保护。
油田的埋地管线腐蚀都是电化学腐蚀，并且以外腐蚀为主，伊拉克米桑油田地区土壤含盐高，腐蚀性很强，阴极管道消耗很大，采用强制电流保护技术可以很好的解决这个问题。
1 强制电流阴极保护原理
阴极保护的目的是使被保护的金属表面的氧化还原反应停止，在腐蚀中，金属表面有阳极区存在，要想使其消除，停止腐蚀方法是向金属表面施加一个与金
属内流动电流相反的电流，当电流达到一定程度时，金属会产生极化反应。此时金属氧化（溶解）过程停止，阳极区消失，阴极受到保护[1]。
2 双阳极地床的应用原理及特点
闭孔双阳极地床结构较为复杂，整个地床由耐蚀钢阳极和高硅铸铁阳极组成，安装在同一井眼中，井深为50m，两种阳极之间互相绝缘，工作时互不干扰，单独供电。闭孔双阳极内外装满不同规格的降阻剂，降低阳极接地电阻，增强导电性，加大地层深处的排流量，也使阳极的工作环境长期处在良好的状态中[2]。
（1）高硅铸铁耐酸、耐蚀性极好，其原理在表面形成含有大面积水化SiO2保护膜，SiO2保护膜是微孔的，电解质可以通过孔进入金属表面，反复进行Si的氧化反应形成新的氧化膜，在正常电流下（30A/m2）使用最低年限为20年，如果在大电流的情况下工作，阳极周围的水被电解，由酸性变为碱性，由于SiO2保护膜在碱性溶液中是可溶的，形成了硅酸盐，致使高硅铸铁在碱性溶液中化学稳定性不好，所以初期的高硅铸铁腐蚀率较高，经过数天氧化后方可达到稳定状态，SiO2保护膜又建立起来[3]；
高硅铸铁材料来源比较广泛，价格便宜，在同等工况下，它的价格只是钛阳极的40%不足。缺点：当电流大于35A/m2时，高硅铸铁腐蚀消耗量比较高，另外安装时较容易损坏；
（2）耐蚀钢阳极电流密度可从1～1000A/m2，适用于阳极初始极化电流大的过程，可以长期在高电阻率（＞75Ωm）环境中运行的首选材料，与高硅铸铁配合使用，弥补了高硅铸铁的不足。耐蚀钢阳极在地床内没有气体析出，不会产生“气阻”问题，在土壤中，它的腐蚀产物不会对阳极电阻造成影响，而且
对于改善附近的高电阻环境是有意的，同时钢阳极材料较多[4]。
缺点：消耗量与电流密度加大而增加，在土壤中钢的消耗率为8.4～9.8kg/A.a；钢的耐蚀性较差，没有高硅铸铁耐蚀。
所以，根据耐蚀钢阳极在初始极化状况下，可以加大电流工作的特点，阳地床在初始通电时，先使用耐蚀钢阳极进行极化，高硅铸铁在＜15A/m2的工况下运行，当极化建立以后由钢阳极切换给高硅铸铁阳极运行，两种优势互补，降低了高硅铸铁的消耗，延长了整个地床的使用寿命。
3 强制电流阴极保护和均压线技术的应用
我们把BUS1-BUS2-BUS3-BUT及BUT-FQJ间3条集输管线（相对位置见图1）作为一个保护整体实施同步保护。3条埋地集输管线与CPF（BUT）、脱气站（BUS1，BUS2，BUS3，FQJ）内的地上工艺管汇间要绝缘，安装绝缘接头。在BUT端安装恒电位仪及阳极井并采用跨接线使三条管线连接，均压通电。BUS3-BUT油气管线基本上全线并行，管线间每1km安装均压线连接，BUT-FQJ原油管线与其他两条管线部分并行，安装2点均压线, 这样更好的使保护电位均匀。通电后，3条管线上的测试桩都可以测量保护电位。测量结果如表1所示。
从以上测试桩数据可以看出，测试桩电位较为均匀，而且达到阴极保护标准标准（ISO15589-1)的验收要求-0.85～-1.2V。从输出的电流电压情况看，未来新建的DN100的单井管线或其他管线仍旧可以并入此套阴极保护系统；如果未来各管线测试桩如果出现保护电位偏差过大，可以经过计算，考虑在整流器端加入一台多用通道分流控制柜调节极化电流（此技术在大庆油田DN60单井管线项目有所采用）。
应用均压线连接对多条管道实施强制电流阴极保护
