线路管道阴极保护系统的设计

线路管道阴极保护系统的设计

0川东北高含硫气田工程设计的现状2007年12月18日，中国石油和美国雪佛龙公司在北京签署了关于四川东北高硫气田开发产品的协议（psc协议）。中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司受相关方委托,于2008年3月陆续展开了川东北高含硫气田工程的各阶段设计工作。在工程设计过程中,通过与国外石油工程师的多次交流和沟通,以及对国外石油公司的相关标准的学习研究后,对国外石油公司在防腐保温方面的常规做法有了一定的了解。下面对国外石油公司在站内管道外防腐、线路管道阴极保护系统和地面保温管道结构设计方面与国内习惯做法的区别进行探讨。1工艺站东北部管道露空安装国外石油公司认为站场区域是一个高危险区域,应尽最大努力保障站场区域内的工艺管道和设备的安全运行,否则将影响气田的正常生产。站内埋地管道所遭受的腐蚀包括:氧浓差腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀等,且站内工艺管道和管件的规格及数量都较多,如果施工质量得不到保障,这些管道和管件的外防腐层在施工过程中极易受到碰伤和擦伤,这些破损点如果没有得到及时的修补将极易受到腐蚀,而管道损伤处的腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素,也是导致管道失效的主要事故模式之一。因此国外石油公司建议工艺站场内的钢质管道应尽量采取露空方式安装,应尽最大努力减少埋地管道安装数量。露空管道与埋地管道的腐蚀环境不同,露空管道一般遭受的是大气腐蚀环境,远没有埋地管道所遭受的腐蚀严重,且其日常维护和管理也较埋地天然气与NATURALGAS石油ANDOIL2011年2月管道简单、方便,因此露空管道采用性能良好的涂层进行防腐后,其腐蚀速率大大低于埋地管道。川东北高含硫气田工程内部集输的工艺站场内的所有工艺管道都采取了露空安装,这对工艺站场的长期安全运行具有十分重要的意义。也为我们今后的工程设计提供了一个新的理念和方向。2局部埋地管道处理方案国外石油公司同时认为:工艺站场内如果有埋地钢质管道,虽然其长度可能较短,都应采取外防腐层加阴极保护的方式进行联合保护。3阴极保护系统在线路管道安装的基础特点阴极保护系统对线路管道的安全运行具有十分重要的意义,阴极保护系统对线路管道外防腐层破损处的管道表面提供电流,使破损处管道得到阴极极化,从而使腐蚀速率减缓到可忽略的程度。阴极保护系统由阴极保护电源设备、阳极地床、电隔离设施等组成。下面主要就与国外石油公司在电隔离设施设置原则上的差异进行研讨。为防止阴极保护电流漏失,我们通常在线路管道进、出站场的地方安装相应规格的绝缘接头,如图1所示。在与国外石油工程师的交流中了解到,他们通常没有在线路管道进出阴极保护站的地方设置绝缘接头,如图1所示的阴极保护系统中,他们就没有在进出站场A的线路管道上安装绝缘接头。对于国外石油工程师的此建议,我们在讨论研究后认为,这种方案对于线路管道的阴极保护系统的输出功率增加很多,可能超过阴极保护电源设备的额定负荷,因此没有采纳该建议。但这个建议对于今后内部集输工程阴极保护系统的设计具有重要意义。4采用商业平台安装旋转螺栓的过程,这也是由初创客在与国外石油工程师的交流中了解到,他们通常没有在RTU阀室内设置绝缘接头,并且建议我们取消川东北高含硫气田工程内部集输RTU阀室内的绝缘接头,如图2所示。我们通过对RTU阀室工艺PID图的研究和与自控专业的沟通交流,得出以下结论:通常我们认为RTU阀室内阀门的压力传送器接地体,如图2所示的PT机构会泄露线路管道的阴极保护电流,但是与自控专业沟通交流后,认为可以通过自控专业在相应位置安装绝缘垫片的形式对阀门的相关部件进行电隔离,以防止线路管道的阴极保护电流泄露,这种方式即简单又方便,也节约投资。因此我们取消了图2所示位置的绝缘接头。5岩棉和玻璃棉在防火剂和保温层设计方面的应用保温结构设计及保温材料的选取、研究是川东北高含硫气田地面工程设计的重要组成部分,国内地面保温材料常用的有复合硅酸盐、玻璃棉等,但在通过与国外石油工程师的交流和对其相关技术规定的研究后了解到,岩棉(不是矿渣棉)是国外常用的保温材料之一。岩棉与复合硅酸盐相比,同样温度下的导热系数较低,且不含石棉,而复合硅酸盐可能含有一定量的有害物质,因此为防止对环境和人员造成危害,宜尽量采用对环境和人员无害的岩棉产品;岩棉与玻璃棉相比,国外石油工程师认为玻璃棉纤维直径更小,在吸入肺里后,可能不易降解和排除,因此出于环保和人身防护的目的,岩棉是一种较好的保温材料。在保温结构的设计方面,为保障工程质量和保温层的使用效果,虽然保温材料和应用环境条件相同,但国外石油工程师采用了更厚的保温层厚度。如选用密度100~120kg/m3的岩棉时,其保温层厚度见表1。国外石油工程师在保温结构捆扎材料的选择上,基本都采用不锈钢带,而不是我们常用的铁丝。对伴热管道均采用双层保温结构,而我们通常采用的是单层保温层设计。6质管道的安装通过与国外石油工程师的合作、交流和对其相关标准的研究学习,现得出以下结论和建议:a)站内钢质管道宜尽量采用露空安装,有埋地钢质管道的站场宜采