線路管道陰極保護系統(tǒng)的設計

線路管道陰極保護系統(tǒng)的設計

0川東北高含硫氣田工程設計的現(xiàn)狀2007年12月18日，中國石油和美國雪佛龍公司在北京簽署了關于四川東北高硫氣田開發(fā)產(chǎn)品的協(xié)議（psc協(xié)議）。中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司受相關方委托,于2008年3月陸續(xù)展開了川東北高含硫氣田工程的各階段設計工作。在工程設計過程中,通過與國外石油工程師的多次交流和溝通,以及對國外石油公司的相關標準的學習研究后,對國外石油公司在防腐保溫方面的常規(guī)做法有了一定的了解。下面對國外石油公司在站內(nèi)管道外防腐、線路管道陰極保護系統(tǒng)和地面保溫管道結構設計方面與國內(nèi)習慣做法的區(qū)別進行探討。1工藝站東北部管道露空安裝國外石油公司認為站場區(qū)域是一個高危險區(qū)域,應盡最大努力保障站場區(qū)域內(nèi)的工藝管道和設備的安全運行,否則將影響氣田的正常生產(chǎn)。站內(nèi)埋地管道所遭受的腐蝕包括:氧濃差腐蝕、電偶腐蝕、微生物腐蝕、應力腐蝕等,且站內(nèi)工藝管道和管件的規(guī)格及數(shù)量都較多,如果施工質量得不到保障,這些管道和管件的外防腐層在施工過程中極易受到碰傷和擦傷,這些破損點如果沒有得到及時的修補將極易受到腐蝕,而管道損傷處的腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關鍵因素,也是導致管道失效的主要事故模式之一。因此國外石油公司建議工藝站場內(nèi)的鋼質管道應盡量采取露空方式安裝,應盡最大努力減少埋地管道安裝數(shù)量。露空管道與埋地管道的腐蝕環(huán)境不同,露空管道一般遭受的是大氣腐蝕環(huán)境,遠沒有埋地管道所遭受的腐蝕嚴重,且其日常維護和管理也較埋地天然氣與NATURALGAS石油ANDOIL2011年2月管道簡單、方便,因此露空管道采用性能良好的涂層進行防腐后,其腐蝕速率大大低于埋地管道。川東北高含硫氣田工程內(nèi)部集輸?shù)墓に囌緢鰞?nèi)的所有工藝管道都采取了露空安裝,這對工藝站場的長期安全運行具有十分重要的意義。也為我們今后的工程設計提供了一個新的理念和方向。2局部埋地管道處理方案國外石油公司同時認為:工藝站場內(nèi)如果有埋地鋼質管道,雖然其長度可能較短,都應采取外防腐層加陰極保護的方式進行聯(lián)合保護。3陰極保護系統(tǒng)在線路管道安裝的基礎特點陰極保護系統(tǒng)對線路管道的安全運行具有十分重要的意義,陰極保護系統(tǒng)對線路管道外防腐層破損處的管道表面提供電流,使破損處管道得到陰極極化,從而使腐蝕速率減緩到可忽略的程度。陰極保護系統(tǒng)由陰極保護電源設備、陽極地床、電隔離設施等組成。下面主要就與國外石油公司在電隔離設施設置原則上的差異進行研討。為防止陰極保護電流漏失,我們通常在線路管道進、出站場的地方安裝相應規(guī)格的絕緣接頭,如圖1所示。在與國外石油工程師的交流中了解到,他們通常沒有在線路管道進出陰極保護站的地方設置絕緣接頭,如圖1所示的陰極保護系統(tǒng)中,他們就沒有在進出站場A的線路管道上安裝絕緣接頭。對于國外石油工程師的此建議,我們在討論研究后認為,這種方案對于線路管道的陰極保護系統(tǒng)的輸出功率增加很多,可能超過陰極保護電源設備的額定負荷,因此沒有采納該建議。但這個建議對于今后內(nèi)部集輸工程陰極保護系統(tǒng)的設計具有重要意義。4采用商業(yè)平臺安裝旋轉螺栓的過程,這也是由初創(chuàng)客在與國外石油工程師的交流中了解到,他們通常沒有在RTU閥室內(nèi)設置絕緣接頭,并且建議我們?nèi)∠|北高含硫氣田工程內(nèi)部集輸RTU閥室內(nèi)的絕緣接頭,如圖2所示。我們通過對RTU閥室工藝PID圖的研究和與自控專業(yè)的溝通交流,得出以下結論:通常我們認為RTU閥室內(nèi)閥門的壓力傳送器接地體,如圖2所示的PT機構會泄露線路管道的陰極保護電流,但是與自控專業(yè)溝通交流后,認為可以通過自控專業(yè)在相應位置安裝絕緣墊片的形式對閥門的相關部件進行電隔離,以防止線路管道的陰極保護電流泄露,這種方式即簡單又方便,也節(jié)約投資。因此我們?nèi)∠藞D2所示位置的絕緣接頭。5巖棉和玻璃棉在防火劑和保溫層設計方面的應用保溫結構設計及保溫材料的選取、研究是川東北高含硫氣田地面工程設計的重要組成部分,國內(nèi)地面保溫材料常用的有復合硅酸鹽、玻璃棉等,但在通過與國外石油工程師的交流和對其相關技術規(guī)定的研究后了解到,巖棉(不是礦渣棉)是國外常用的保溫材料之一。巖棉與復合硅酸鹽相比,同樣溫度下的導熱系數(shù)較低,且不含石棉,而復合硅酸鹽可能含有一定量的有害物質,因此為防止對環(huán)境和人員造成危害,宜盡量采用對環(huán)境和人員無害的巖棉產(chǎn)品;巖棉與玻璃棉相比,國外石油工程師認為玻璃棉纖維直徑更小,在吸入肺里后,可能不易降解和排除,因此出于環(huán)保和人身防護的目的,巖棉是一種較好的保溫材料。在保溫結構的設計方面,為保障工程質量和保溫層的使用效果,雖然保溫材料和應用環(huán)境條件相同,但國外石油工程師采用了更厚的保溫層厚度。如選用密度100~120kg/m3的巖棉時,其保溫層厚度見表1。國外石油工程師在保溫結構捆扎材料的選擇上,基本都采用不銹鋼帶,而不是我們常用的鐵絲。對伴熱管道均采用雙層保溫結構,而我們通常采用的是單層保溫層設計。6質管道的安裝通過與國外石油工程師的合作、交流和對其相關標準的研究學習,現(xiàn)得出以下結論和建議:a)站內(nèi)鋼質管道宜盡量采用露空安裝,有埋地鋼質管道的站場宜采