雜散電流影響管道檢測與維護探討

石海平

【摘要】本文介紹了寧波航煤管道受地鐵雜散電流影響后的檢測和維護情況。PCM檢測結(jié)果表明，由于迅速采取了排流措施，目前航煤管道的外防腐層狀況較好，未發(fā)現(xiàn)有漏點出現(xiàn)。管道電位檢測表明管線受到新的干擾源影響，即地鐵2號線影響，需要進行排流。針對這種有雜散電流，土壤強腐蝕環(huán)境下的管道維護，認為應該加強管道檢測頻率以降低腐蝕風險。另外，地鐵行業(yè)的控制標準與現(xiàn)行國家標準并不一致，針對這一情況，提出了可行的解決思路。

【關鍵詞】雜散電流；航煤管道；PCM不開挖檢測；地鐵干擾；土壤電阻率

Discuss for the inspection and maintenance of stray current interfered Pipeline

Shi Haiping

（Ningbo branch company of China national aviation fuel LLC.）

Abstract：The check & maintenance method for stray current interfered Ningbo aviation fuel pipeline was introduced. From the PCM inspect result； the outer coating quality was excellent and no default was founded as for the quick respond stray current drainage. The pipe to earth potential inspects indicate that the Metro line 2# brings new interference and new drainage should be applied. In the strong corrosive soil environment， the stray current interfered underground pipelines should raise the inspect frequency to reduce the risk of leakage. In addition， the standards of metro industry are inferior to the new national standards， the feasible resolution to this confliction is proposed for discussion.

1、引言

目前國內(nèi)對于受到雜散電流影響管道的研究主要集中在雜散電流對管道的影響大小[1]，[2]和如何進行檢測和排流[3]、[4]，這方面的工作前人進行了很多探討[5]、[6]、[7]，[8]。但是在管道受到雜散電流影響并進行排流后，管道如何進行管理，這方面的相關研究不多，標準也不甚不明確。本文介紹了寧波航煤管道受影響后的一些檢測和維護措施，對檢測結(jié)果進行了探討，給出了相關結(jié)論與建議，為受雜散電流影響管道防護提供了一些思路。

中國航空油料有限責任公司寧波分公司的航煤管道于2011年9月份投入使用。自2014年4月以來，日常檢測發(fā)現(xiàn)受到寧波地鐵1號線的雜散電流影響較大。由于雜散電流腐蝕風險極大，根據(jù)計算，每1個安培的雜散電流持續(xù)1年可以腐蝕掉9.1Kg的鐵[9]。因此，發(fā)現(xiàn)問題后，立即安排了雜散電流排流工作，排流效果較好。為進一步了解管道的腐蝕與防護現(xiàn)狀，降低管道的泄漏風險，2015年實施了航煤管道的外防腐蝕層檢測和評估項目，以檢查和確認管道受到的影響程度，并為將來的管理提供數(shù)據(jù)和思路。

埋地管道由于埋地鋪設，地理環(huán)境復雜多變，不適合使用常規(guī)方法進行檢測。因此，采用PCM檢測技術，來進行管道表面涂層不開挖檢測，PCM技術檢查已經(jīng)證明是一種比較高效的檢測手段[10]，[11]。本次檢測主要進行了以下幾個方面的工作：

（1）管道外部土壤腐蝕性檢測和評價；

（2）管道外覆蓋層狀況檢測與評價；

（3）管道陰極保護狀況和雜散電流檢測；

根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，對管道的狀況進行了綜合評估，并提出了有維護建議。

2、主要檢測儀器

1）交變電位梯度檢測儀器（PCM）

現(xiàn)場檢測使用英國雷迪公司最新生產(chǎn)的管道電流測繪系統(tǒng)，PCMplus系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能識別因管道與其它金屬結(jié)構(gòu)接觸時而引起的各種短路故障和管道的各種防護層故障。系統(tǒng)組成：PCM+發(fā)射機及手持式接收機、防腐軟件、外接電源。

2）多功能土壤腐蝕速度測量儀

多功能土壤腐蝕速度測量儀采用五個相同材質(zhì)電極環(huán)組合聯(lián)結(jié)成組合式電化學探頭，有效地降低了測量腐蝕電流密度時土壤介質(zhì)IR降的影響；可以實現(xiàn)對土壤電阻率和土壤腐蝕速率的同時測量。

3、檢測數(shù)據(jù)與分析

從鎮(zhèn)海煉化到機場的航煤管道經(jīng)常穿越稻田地，池塘，道路，小河及余姚江。埋設深度一般在1.5～2.5米左右，但在穿越段深度可達到10米以上。管道土壤為壤土或粘土，較為濕潤。

3.1土壤電阻率和土壤腐蝕速率快速檢測

影響評價土壤腐蝕性的常用的幾個參數(shù)有：土壤電阻率、土壤氧化還原電位、PH值、土壤含水率、土壤透氣性、土壤溫度等，其中土壤電阻率是表征土壤導電性能的指標，常作為判斷土壤腐蝕性的最基本參數(shù)。以土壤電阻率劃分土壤腐蝕性是各國的常用方法，即電阻率小，腐蝕性強，對于大多數(shù)情況都是適用的。對鎮(zhèn)海煉化—寧波櫟社國際機場油庫航煤管道沿線進行了土壤電阻率和土壤腐蝕性測試。測試數(shù)據(jù)見表3.3.1。

從數(shù)據(jù)表可以看出，鎮(zhèn)海煉化—寧波櫟社國際機場油庫航煤管道沿線地區(qū)，土壤電阻率基本都是小于100Ω˙m，屬于低阻土壤環(huán)境，腐蝕性較強，這一點從腐蝕速率測量上也可以看出，腐蝕速率在部分地區(qū)達到0.2mm/a以上，腐蝕性還是比較強的。另外，沿線測得的氧化還原電位，低于-200mV，屬于易發(fā)生厭氧菌腐蝕的區(qū)域。

總體上來說，管道靠近河流和耕地，土質(zhì)濕潤，含水量高，土壤電阻率低，是屬于腐蝕性較強的土壤環(huán)境，應特別注意該區(qū)域埋地管道的日常檢測，防止腐蝕泄漏事故的發(fā)生。

3.2管道外覆蓋層狀況不開挖檢測（PCM檢測）結(jié)果

通過單頻法進行全線檢測，檢測從鎮(zhèn)海煉化附近的2#測試樁開始，檢測間距在50～100米之間，根據(jù)檢測點的現(xiàn)場情況確定檢測間距。檢測記錄的數(shù)據(jù)有：電流接入點位置，發(fā)射機發(fā)射電流及頻率、檢測距離、接收機中接收的管中電流，埋地管的埋深。在深度在檢測范圍內(nèi)的管道，對檢測發(fā)現(xiàn)管中的電流數(shù)據(jù)下降超過30%以上的區(qū)域使用A支架進行加密間距檢測，以尋找到破損點的位置。

本次檢測共將管道分為不同的檢測段，各測段的不同Idb梯度分段對應實際電流衰減數(shù)據(jù)，大致反映了各段的外防腐層絕緣電性參數(shù)的好壞（見表3.2.1）。為了更好地理解管道表面防腐層的狀況，應用計算軟件進行了管道的外防腐層的絕緣電性參數(shù)Rg值計算，并對管道防腐蝕情況進行了分類。

表3.2.1利用dB值遞減率初步判定防腐層局部缺陷類型

dB值遞減率（dB/km） 防腐層局部缺陷類型 說明

<30 正常 基本完好。防腐層無明顯的缺陷

60-110 局部防腐層破損 防腐層有局部缺陷

300-500 嚴重破損或搭接 存在交叉管線

使用專門的管道防腐數(shù)據(jù)處理軟件進行了數(shù)據(jù)分析和計算，通過計算出管道防腐蝕層的Rg值，參照國家標準《GBT19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗》技術標準即可評定防腐層的質(zhì)量等級[12]。檢測標準見表3.2.2，檢測結(jié)果見表3.2.3。

從航煤管道的檢測結(jié)果來看，管道表面的涂層狀況非常好，全部達到國家標準規(guī)定的1級標準。A支架檢測結(jié)果表明，管道沒有漏點。這說明，由于管道使用時間較短，雖然最近遭受了雜散電流的干擾，但整體涂層狀況還是較好的。

關于管道本體的檢測和評價，GBT30582-2014“基于風險的埋地鋼質(zhì)管道外損傷檢驗與評價”中6.3.1.1條規(guī)定，新建管道投用后3年內(nèi)一般應進行首次基于風險的檢驗[13]。6.3.1.3條又規(guī)定，運行工況發(fā)生顯著改變從而導致運行風險提高的，應當加大檢測頻率[13]。在舊標準SYT0087-95“鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護調(diào)查方法標準”中第3條規(guī)定，全線普查應10年進行一次，超過10年管道每5年進行一次。重點調(diào)查應3年一次，但交、直流干擾段應每年進行一次調(diào)查、調(diào)整和評定。對于防腐層技術狀況檢測，日常調(diào)查要求3年一次。[14]但在新的替代標準SYT0087.1-2006“鋼制管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價”中，則推薦使用ECDA方法對管道進行分級評價，但對評價周期則沒有進行規(guī)定[15]。

基于雜散電流影響危害性較大，并綜合以上國家相關標準內(nèi)容，應加大航煤管道的防腐蝕層技術狀況檢測的頻率，即全線日常檢查應不少于2年一次，受干擾段的防腐層狀況調(diào)查應該每年至少進行一次。當有新的干擾源出現(xiàn)時，應該立即在排流的同時，展開防腐層狀況調(diào)查。

對于受雜散電流影響的管段，應該重視防腐層狀況的調(diào)查作用，涂層如果完好，一般不會發(fā)生腐蝕。雜散電流腐蝕是一種強度較大的點腐蝕，腐蝕一般從涂層漏點產(chǎn)生并擴展，因此，加強涂層漏點檢測工作可以有效確定腐蝕危害現(xiàn)狀，并提前進行防治。

3.3管地電位檢測結(jié)果

寧波航油管道采用了外加電流陰極保護系統(tǒng)與涂層聯(lián)合防護的保護方式。陰極保護系統(tǒng)的恒電位儀保護電位設置在-1.3V（相對于銅/硫酸銅參比電極，以下如不特殊說明，所有電位均指相對于銅/硫酸銅參比電極）。

檢測發(fā)現(xiàn)，大部分管道的保護電位達到國家標準要求，且波動較小，但在部分管段，由于受到地鐵雜散電流影響，存在較大波動，部分檢測結(jié)果見下表3.3.1。

從管地電位的檢測結(jié)果來看，管道的陰極保護系統(tǒng)的效果是比較好的，鎮(zhèn)海端和機場端的保護電位比較均勻，但是在靠近地鐵部分，由于受到地鐵雜散電流影響，電位波動較大。從表可以看出，在靠近地鐵1號線部位，經(jīng)過排流后，電位波動范圍控制在較小范圍。而在地鐵2號線影響部位，電位波動較大，且向正向波動較大，應該及時考慮進行排流。目前寧波地鐵建設的發(fā)展非常迅速，原來1號線受地鐵影響時，通過檢測和排流，已經(jīng)將影響控制在可接受范圍內(nèi)。現(xiàn)在2號線通車后，對管道的影響馬上顯現(xiàn)。可以推測，在將來3號線和4號線通車時，也有可能對管道的防護帶來影響。因此，對于地鐵對于管道的影響，應該從以下三個方面進行防護：1）必須加強對管道的干擾監(jiān)測，監(jiān)測周期根據(jù)現(xiàn)場需要，在靠近地鐵線的管道，建議安裝遠程在線監(jiān)測裝置進行監(jiān)測；2）在地鐵建設前期就與地鐵建設方進行提前溝通，未雨綢繆使地鐵系統(tǒng)減少電流泄漏，減少對周圍管道的干擾；3）發(fā)現(xiàn)存在干擾，應該及時進行排流，以保證管道安全；另外，與地鐵方面的溝通發(fā)現(xiàn)，地鐵行業(yè)的雜散電流控制標準是CJJ49-92《地鐵雜散電流腐蝕防護技術規(guī)程》。根據(jù)此規(guī)程，要控制監(jiān)測點的極化電位正向偏移值小于0.5V[16]，這個標準與現(xiàn)有國家標準比較明顯偏低，現(xiàn)用國家標準GB/T21447-2008《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》、GB/T21448-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術規(guī)范》和GB50991-2014《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護技術標準》均指出，當管道電位正向偏移0.1V（100mv）時，即認為受到強干擾，必須進行排流防護[17]，[18]，[19]。因此，管道管理人員和技術工作者應該與地鐵管理和技術人員一起推動相關標準的修訂工作，早日統(tǒng)一認識，以避免實際工作中的不知所措。在目前標準不統(tǒng)一的情況下，鑒于雜散電流腐蝕是一種極為嚴重的腐蝕形態(tài)，對油氣管道的安全危害巨大，因此，建議在以后的工作中，應以要求更為嚴格的標準，即國家標準作為GB/T21447-2008《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》作為統(tǒng)一使用標準。這需要管道管理者提前與地鐵企業(yè)進行磋商，提早介入。

4、結(jié)論

通過對受雜散電流影響的寧波航煤管道的總體檢查與重點檢測（包括漏點檢測）后，得出主要的結(jié)論如下：

1）土壤電阻率測試和腐蝕速率測試表明，管道沿線腐蝕環(huán)境為強腐蝕環(huán)境；

2）由于及時采取排流措施，檢測表明管道的涂層狀況良好，未發(fā)現(xiàn)有漏點出現(xiàn)；

3）管線電位測試和干擾測試表明，管線受到2號線地鐵干擾影響較大，在靠近地鐵2號線區(qū)域，應該進行排流；

4）對于受管道雜散電流影響管道，建議加大管道的防腐蝕層技術狀況檢測的頻率，即全線日常檢查應不少于2年1次，受干擾段的防腐層狀況調(diào)查應不少于1年1次。當有新的干擾源出現(xiàn)時，應該立即在排流的同時，展開防腐層狀況調(diào)查；

5）管道企業(yè)應該與地鐵方面就雜散電流相關標準進行磋商，一起推動相關標準的修訂工作，早日統(tǒng)一認識。在目前標準不統(tǒng)一的情況下，建議以要求更為嚴格的標準作為實際使用標準。

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