Kathodische Schutztechnologie in Öl- und Gasfernpipelines

Die kathodische Schutztechnologie ist eine zentrale Korrosionsschutzmaßnahme, um den langfristigen sicheren Betrieb von Öl- und Gastransportpipelines zu gewährleisten.

• Bodenkorrosion
• Streustrom
• Beschichtungsfehler
• Mikrobielle Korrosion (MIC)

1. Kathodischer Opferanodenschutz (SACP)

Anwendungsszenarien:

• Kurzstrecken--Pipelines.
• Entlegene Gebiete ohne stabile Stromversorgung.

Gemeinsame Anoden:

• Magnesiumlegierung (Mg): Hohe Antriebsspannung (Leerlaufpotential -1,7 V vs. CSE), geeignet für Böden mit hohem Widerstand.
• Zinklegierung (Zn): Niedrige Antriebsspannung (Leerlaufpotential -1,1 V vs. CSE), geeignet für Böden mit niedrigem Widerstand.

Installationsmethoden:

• Auf beiden Seiten von Rohrleitungen vergrabene Opferanoden, die über Kabel verbunden sind.

2. Kathodischer Schutz gegen eingeprägten Strom (ICCP)

Anwendbare Szenarien:

• Fernübertragungspipelines-.
• Station vergrabene Pipelines.

Kernkomponenten:

1)Hilfsanoden:

• Gusseisenanode mit hohem-Siliziumgehalt (HSCI): Säurebeständige-Bodenverträglichkeit, 15–25 Jahre Lebensdauer.
• MMO-Anode: Leicht, hoher Ausgangsstrom, 20–30 Jahre Lebensdauer.

2)Transformator-Gleichrichter:

• Bietet kathodischen Schutzstrom, unterstützt mehrere Betriebsmodi (Konstantstrom/Potential/Spannung) mit Fernüberwachung (kabelgebundene/drahtlose/mobile Netzwerke).

3) Anoden-Erdungsbetten:

• Flache Erdbetten: Konventionelle Installation, einfache Konstruktion, große Stellfläche.
• Deep well ground beds (>30 m): Kompakte Stellfläche, geringer Erdungswiderstand, gleichmäßige Stromverteilung.

4) Referenzelektrode:

• Langlebige Kupfersulfatelektrode (CSE): In der Nähe von Rohrleitungen vergraben, Genauigkeit ±10 mV.

1. Abschnittsschutzdesign

Zoneneinspeisung:

• Eine kathodische Schutzstation pro 50–100 km, die Schutzwirksamkeit und -effizienz in Einklang bringt.

Fall:

• West-Ost-Gaspipeline-Stationen alle 80 km, Gleichrichterleistung 5 kW.

Isolierverbindungen:

• Wird an Stationen und Ventilkammern installiert, um Stromverluste zu verhindern.

2. Dynamische Streustromminderung

Entwässerungsmaßnahmen:

• Direkte Entwässerung: Rohrleitung direkt mit Erdungskörper verbunden.
• Zwangsentwässerung: Dynamische Rückstromausgabe über schnell reagierende Gleichrichter zur Neutralisierung von Störungen.

Überwachungssysteme:

• Prüfstationen: Zur manuellen Messung von Schutzpotential, Anodenausgangsstrom und Streustrom.
• Intelligente Prüfstationen: Ausgestattet mit Datenerfassungs-/Kommunikationsmodulen zur automatischen Erkennung und Datenfernübertragung.

3. Beschichtung-CP-Synergieoptimierung

Beschichtung-CP-Beziehung:

• Kombinierter Schutz mit ergänzenden Rollen; CP konzentriert sich auf Beschichtungsfehler/Schwachstellen.
• Eine bessere Beschichtungsqualität reduziert den aktuellen Bedarf an CP.

Stromdichte-Design:

• Neue Rohrleitungen: 0,01-0,05 mA/m² (intakte Beschichtungen).
• Gealterte Rohrleitungen: 0,1-1 mA/m² (erhöhter Strombedarf bei beschädigten Beschichtungen).

1. Routineinspektion

CIPS (Close Interval Potential Survey):

• Vollständige-Potentialuntersuchung alle 2 Jahre (Teststationen im Abstand von 1 km).

DCVG (Gleichstrom-Spannungsgradient):

• Lokalisiert Beschichtungsfehler (±0,5 m Genauigkeit).

2. Intelligente Überwachung

SCADA-Integration:

• Ferneinstellung der Gleichrichterparameter und Alarme bei anormalem Potenzial in Echtzeit.

Intelligente Überwachung:

• Intelligente Prüfstationen entlang von Pipelines überwachen Schutzpotential und Streustromparameter.

• West-East Gas Pipeline III Fujian-Zweigstelle Guangdong (Abschnitt Guangzhou-Chaozhou).
• Hoch-Hochdruck-Erdgaspipeline (96,5 km) der Stadt Chaozhou, CP-Projekt.
• Zhuozhou-Yongqing Natural Gas Pipeline (82,35 km) CP-Projekt.
• China-Russland Ostpipeline (Yongqing-Shanghai) Taian-Taixing Abschnitt Phase VII.
• Ningbo-Taizhou-Wenzhou Natural Gas, Zhejiang-Shanghai Gas Interconnection, Guodian Nanxun Power Plant Support und Shangyu-Xinchang Natural Gas Pipeline-Projekte.

1. International:

• ISO 15589-1 „Erdöl-, Petrochemie- und Erdgasindustrie - Kathodischer Schutz von Pipelinesystemen - Teil 1: Landpipelines“
• NACE SP0169-2004 „Kontrolle der äußeren Korrosion an unterirdischen oder untergetauchten metallischen Rohrleitungssystemen“

2. Inland (China):

• GB/T 21448-2017 „Technischer Standard des kathodischen Schutzes für vergrabene Stahlrohrleitungen“
• GB50369-2014 „Code for Construction and Acceptance of Long-Distance Oil and Gas Pipeline Engineering“

Der kathodische Schutz von Übertragungsleitungen erfordert umfassende Überlegungen:

• Technologieauswahl: ICCP als Primärmethode, SACP als Hilfsmethode.
• Beschichtungssynergie: 3PE/FBE-Beschichtungen als Grundlage, CP zum Ausgleich von Beschichtungsfehlern.
• Intelligente Überwachung: Integriertes Lebenszyklusmanagement über intelligente Teststationen, manuelle Inspektionen und Drohnenpatrouillen.
• Spezielle Umgebungen: Kundenspezifische Designs für Permafrost-/Wüstengebiete (z. B. Tiefbrunnenanoden, Solarenergie).

Durch diese Maßnahmen werden Leckagerisiken erheblich reduziert und ein langfristig sicherer und stabiler Pipelinebetrieb gewährleistet.