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油田集输管线长期埋于地下,土壤介质复杂,部分区域含盐、含氯离子,土壤电阻率分布不均,管线外壁防腐层容易出现破损,产生电化学腐蚀。外加电流阴极保护是油田集输管线常用防腐方案,高硅铸铁阳极凭借稳定电化学性能,常作为辅助阳极构建阳极地床。
整套防护设计第一步,需要开展现场地质勘测,测定管线沿线土壤电阻率、pH 值、氯离子含量,采集管线防腐层破损情况、管线走向、埋深数据。结合管线钢材面积、环境腐蚀强度,计算整条管线所需要的总保护电流,阳极选型预留 1.25 倍的电流余量,作为安全系数。根据介质腐蚀特性,普通土壤选用常规高硅铸铁阳极;盐碱、高氯区域选用含铬高硅铸铁阳极。
阳极地床布局分为深井地床与浅埋分布式地床两种模式。长距离油田集输干线,多采用集中式深井阳极地床,单座地床覆盖数公里管线;站场密集管网、土壤电阻率偏低区域,采用分布式浅埋高硅铸铁阳极,保证保护电流均匀覆盖管线。阳极之间间距需要根据土壤电阻率核算,低阻土壤阳极间距可适当放大,高阻土壤要缩小间距,避免管线部分管段保护电位不足。
高硅铸铁阳极一般搭配焦炭填料,焦炭层降低阳极接地电阻,帮助电流均匀扩散。阳极配套电缆、接头绝缘密封方案要严格设计,油田地下环境潮湿,接头位置多层绝缘防护,防止介质侵入造成接头失效。系统配套恒电位仪、测试桩、参比电极,用于监测管线保护电位,保护电位需要稳定维持在规范要求区间内。
设计阶段还要评估杂散电流、邻近金属构筑物的干扰腐蚀,减少阴极保护系统对周边埋地设施的干扰。阳极地床选址,尽量选择地下水位高、土层均匀、无大块岩石区域,避开管线密集区。设计完成后,施工阶段严格按照图纸安装高硅铸铁阳极,回填焦炭填料分层夯实。系统投运之后定期检测保护电位、接地电阻,根据管线工况变化微调输出电流,保障油田集输管线长期处于有效阴极保护状态。
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