慶哈管道全線陰極保護電位測試分析

楊 凱

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慶哈管道全線陰極保護電位測試分析

楊 凱

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

由于管道每個缺陷處所需的保護電流密度是不同的，所以單純依靠對各個陰保樁的保護電位進行監(jiān)測來判斷管道的陰極保護效果是不可靠的，陰保樁處的電位無法確切的反應(yīng)管道全線的陰保情況；而且使用普通的儀器對電位進行測量不能消除土壤IR降帶來的影響，無法得到準確的管道處電位。利用CIPS檢測技術(shù)，開展慶哈輸油管道全線的陰極保護測試，對測試的電位數(shù)據(jù)進行分析，提出合理的建議，以確定管道每一處的斷電電位達到有效保護電位的范圍之內(nèi)，對管道的安全運行具有重要意義。

斷電電位；陰極保護；IR降；埋地管道

管道陰極保護系統(tǒng)是埋地鋼質(zhì)管道防腐系統(tǒng)的重要組成部分[1-3]。目前國內(nèi)外普遍采用防腐層與陰極保護相結(jié)合的方式對埋地管道進行腐蝕防護[4,5]。而管道的防腐層破損在施工或者服役過程中又是在所難免的，這時如果陰極保護電位達不到合理的保護范圍，極易在管道破損處形成電化學(xué)腐蝕，隨時存在穿孔、泄露的可能，嚴重影響管道周圍的環(huán)境、安全，同時造成巨大的經(jīng)濟損失。

本文通過開展慶哈輸油管道全線的CIPS測試，并對測得的數(shù)據(jù)進行研究，詳細地了解慶哈輸油管道陰極保護電位從首站陰保間到末站的連續(xù)變化情況和有效性。分析影響對應(yīng)管段陰保電位的相關(guān)因素，提出適當(dāng)?shù)碾娢徽{(diào)控措施，對各陰保間的輸出電位進行優(yōu)化，為陰極保護系統(tǒng)的完善提供可靠的理論，確保管道全線安全平穩(wěn)運行。

1 管道概況

慶哈管道于2014年11月投入運行，起始于大慶市大同區(qū)慶葡村首站，經(jīng)中一站、中二站最終至哈爾濱市的末站。管線全程穿越3個市4個區(qū)1個縣，10個鄉(xiāng)5個鎮(zhèn)，430多個村屯，設(shè)計年輸油量200~300萬t。管線全長199.75 km，管徑φ377 mm×6.3 mm。全線設(shè)有4個陰保間，分別位于首站、中一站、中二站和末站，用于對管線實施外加電流陰極保護措施。

2 CIPS檢測原理

用一塊萬用表接兩個參比電極，其中一個電極與大地相連，另一個電極與陰保樁相連，就能夠測得一個管地電位。但該電位僅僅代表參比電極附近一定范圍內(nèi)的管地平均電位同時在測試樁附近讀取的管地電位也不是真實的管地電位，其中包含了土壤IR降[6,7]。在陰保間安裝中斷器，有規(guī)律地控制CP電流的通斷，利用金屬管道的極化效應(yīng)消除IR降的影響，就可以保證所測電位為管道的實際保護電位（圖1）。

圖1 斷電后去極化曲線

通過漆包銅線將陰保樁測試線與儀器相連，保證參比電極可以沿管線上方移動（一般是每隔1～3 m測量一個點），帶有微控制器的主機每間隔一段距離記錄一個管地電位數(shù)據(jù)，測量時記錄兩種管地電位：陰極保護系統(tǒng)電源開時的管地電位（on電位）和陰極保護電源瞬時關(guān)時的管地電位（off電位），其中斷電電位（Off電位）即為管道的陰極保護實際電位。這樣就可以得到整條管線完整的陰極保護電位分布曲線，進而了解管道全線的陰極保護情況（圖2）。

圖2 CIPS測試原理圖

3 檢測結(jié)果分析

3.1 管道全線檢測電位分析

由于慶哈管道運行時間不長，管道防腐層老化程度不深，對IR降的影響并不明顯，但由于施工及第三方損壞等原因難免管道防腐層出現(xiàn)破損，部分管段的電位還是受到輕微的波動。電位檢測結(jié)果顯示，離陰極保護間最近處的管道，通/斷電的電位最高，隨著距離的不斷加大，電位逐漸降低，再進入下個陰保間之前電位又不斷上升。這說明，陰極保護電流在輸送過程中存在衰減，且從各個站間管段的衰減情況來看，中二站至末站間的管段電位衰減最為明顯。

3.2 雜散電流對管線電位干擾情況分析

高壓線、鐵路的存在常常會產(chǎn)生雜散電流，使管線的陰極保護電位產(chǎn)生強烈的波動情況。慶哈輸油管道穿越鐵路3次，且管道倆側(cè)常伴高壓線，其中約有2%的管線處于受雜散電流嚴重干擾的區(qū)域。從部分數(shù)據(jù)顯示結(jié)果看來，高壓線、高鐵附近200米左右的距離受雜散電流干擾的情況十分嚴重，從圖中可以看出39號樁附近斷電電位在-500 mV到-1 300 mV之間頻繁波動由于慶哈輸油管線沒有采用相關(guān)的排流裝置進行排流，因此，高壓線以及高鐵附近的管段應(yīng)該為陰極保護較為薄弱的管段，亦可視為高后果管段（圖3）。

圖3 39號樁附近受高壓線影響管段電位圖

3.3 利用舊管道敷設(shè)管段IR降分析

管道剛進入哈爾濱的部分管段，采用利用舊管線的敷設(shè)方式，舊管線建于1999年，相對于新建管道，防腐層老化比較嚴重。進行數(shù)據(jù)分析可以看出，利舊管段的IR降明顯高于新建管段。由此可知，管道的老化會影響管道的IR降，使之增大。

4 結(jié)論及建議

“應(yīng)交稅費”科目下的“一般計稅應(yīng)交增值稅”、“一般計稅預(yù)交增值稅”、“待認證進項稅額”、“待抵扣進項稅額”、“減免增值稅額”、“轉(zhuǎn)讓金融商品應(yīng)交增值稅”等明細科目期末借方余額應(yīng)根據(jù)情況，在資產(chǎn)負債表中的“其他流動資產(chǎn)”或“其他非流動資產(chǎn)”項目列示；“待轉(zhuǎn)銷項稅額”等科目期末貸方余額應(yīng)根據(jù)情況，在資產(chǎn)負債表中的“其他流動負債”或“其他非流動負債”項目列示；“應(yīng)交稅費”科目下的 “一般計稅未交增值稅”、“簡易計稅應(yīng)交增值稅”、“代扣代交稅金”等科目期末貸方余額應(yīng)在資產(chǎn)負債表中的“應(yīng)交稅費”項目列示。

對慶-哈輸油管道全線實施CIPS檢測結(jié)果顯示，測試管段斷電電位大部分處于-0.85~-1.25 V的合理保護范圍內(nèi)，測試電位數(shù)值相對穩(wěn)定、準確，管道全線較好地達到保護效果。受保護管段長度達195.7 km，占全線的97.8%；未受保護管段為4.3 km，占全線的2.2%。造成部分管段未達到保護電位的原因大部分來源于鐵路及高壓線雜散電流干擾。

依據(jù)GB/T 21246-2007 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測量方法》，對未處于保護電位范圍內(nèi)的管段，以及受雜散電流影響嚴重的管段，建議加強防腐層的檢測頻率，增加排流設(shè)施；對于中二站附近的過保護管段，建議中二站陰保間在原有給定電位的基礎(chǔ)上調(diào)整150 mV左右；同時建議每年進行一次全線密間隔管地電位（CIPS）檢測。

［1］ 劉建松. 陰極保護裝置在成品油長輸管線上的應(yīng)用[J]. 當(dāng)代化工，2013(8)：1147-1149.

［2］ 黃清定，周大剛. 陰極保護技術(shù)在航油長輸管道上的應(yīng)用[J]. 石油化工腐蝕與防護，2006(6)：53-54+64．

［3］ 張合平. 埋地鋼質(zhì)管道的陰極保護準則[J]. 煤氣與熱力，2015(7)：31-34．

［4］ 吳曉菊，趙紫萍，張景祥. 鋼質(zhì)管道的外腐蝕防護與評價[J]. 科技與企業(yè)，2012(18)：298．

［5］ 沈建鋒. 陰極保護在埋地管道施工中的價值研究[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2014(35)：81-82．

［6］ 李健，陳世利，靳世久. 埋地管道防腐層的DCVG與CIPS技術(shù)組合檢測[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備，2003(1)：38-39．

［7］ 張其敏，陳寧. 埋地管道陰極保護效果監(jiān)測技術(shù)分析[J]. 油氣田地面工程，2008(9)：9-10．

Test and Analysis of Cathodic Protection Potential of the whole Qingha pipeline

YANG Kai

（NorthEast Petroleum University , Heilongjiang Daqing 163318，China）

Since each pipeline defect location needed protection current density is different, only relying on monitoring the protection potential of various cathodic protection piles to determine pipeline cathodic protection effect is not reliable, the potential of cathodic protection pile cannot exactly reflect cathodic protection situation of whole pipeline. And use of ordinary instruments to measure the potential cannot eliminate the impact of soil IR drop, cannot get accurate pipeline potential. By CIPS detection technology, Qingha pipeline cathode protection test was carried out, test data were analyzed, reasonable suggestions were put forward.

Power off potential; Cathodic protection; IR drop; Buried pipeline

TE 832

A

1671-0460（2016）06-1215-03

中國石油科技創(chuàng)新基金：嚴寒地區(qū)高含蠟原油儲存工藝方案優(yōu)化技術(shù)研究，2014D-5006-0607。

2016-05-15

楊凱（1991-）,男,黑龍江省大慶市人,在讀碩士研究生,就讀于東北石油大學(xué)石油與天然氣工程(全)專業(yè),研究方向：油氣儲運。E-mail：391945293@qq.com