絕緣法蘭失效對(duì)輸油管道陰極保護(hù)的影響與校正

何騰蛟

(中石油渤海鉆探工程有限公司管具技術(shù)服務(wù)分公司，河北 任丘 061000)

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絕緣法蘭失效對(duì)輸油管道陰極保護(hù)的影響與校正

何騰蛟

(中石油渤海鉆探工程有限公司管具技術(shù)服務(wù)分公司，河北 任丘 061000)

輸油管道陰極保護(hù)站進(jìn)站管道絕緣法蘭存在一定程度的絕緣失效，導(dǎo)致保護(hù)站陰極保護(hù)電流較以往電流值偏大，通電電位和進(jìn)出站附近管道電位測(cè)量值異常。測(cè)試絕緣法蘭失效后，陰極保護(hù)電場(chǎng)變化，進(jìn)而分析通電電位測(cè)量時(shí)誤差存在的原因。通過(guò)斷電電位測(cè)量進(jìn)行電位誤差校正，達(dá)到保證陰極保護(hù)有效性的目的。

輸油管道；陰極保護(hù)；絕緣法蘭；失效；電位測(cè)量；斷電電位

1　輸油管道絕緣法蘭失效問(wèn)題

輸油管道絕緣法蘭一般都存在一定程度的絕緣失效，使用漏電率法對(duì)絕緣法蘭進(jìn)行測(cè)量，漏電率達(dá)到20%以上，在一定程度上影響了輸油管道陰極保護(hù)電流的輸出。在輸油管道現(xiàn)場(chǎng)通電電位測(cè)量時(shí)，出現(xiàn)管道陰極保護(hù)進(jìn)出站1～2km處的電位負(fù)于恒電位儀控制電位10%以上(表1)，有悖于常規(guī)的陰極保護(hù)理論。

表1　恒電位儀控制電位在陰極保護(hù)站及上游方向通電電位測(cè)量

對(duì)表1數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，通電電位負(fù)于控制電位最多的位置為陰極保護(hù)站上游1km的1號(hào)樁處；隨著樁位與陰極保護(hù)站距離變大，通電電位負(fù)值減小。

2　絕緣法蘭失效對(duì)電位測(cè)量的影響分析

2.1陰極保護(hù)運(yùn)行時(shí)電流對(duì)比分析

在管道陰極保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，由于管道絕緣法蘭的絕緣作用，場(chǎng)站內(nèi)工藝管網(wǎng)不吸收陰極保護(hù)電流。此時(shí)，恒電位儀輸出電流值為進(jìn)出站管道陰極保護(hù)電流之和，即：

I=I1+I2

(1)

一般情況下，I與管道防腐層整體絕緣性能有關(guān)，一般瀝青管道稍大。在場(chǎng)站管道絕緣法蘭失效時(shí)，陰極保護(hù)電流較正常值偏大，即：

I=I1+I2+I3

(2)

式中：I為恒電位儀輸出電流值，A；I1、I2分別為進(jìn)出站管道陰極保護(hù)電流值，A;I3為進(jìn)站管道絕緣法蘭失效的漏電電流值，A。

比較式(1)、(2)發(fā)現(xiàn)，管道絕緣法蘭部分失效會(huì)導(dǎo)致恒電位儀輸出電流變大，部分陰極保護(hù)電流會(huì)流入站內(nèi)工藝管道、消防管道、接地體等非保護(hù)側(cè)金屬構(gòu)筑物。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，恒電位儀能耗變大，不利于生產(chǎn)成本控制；從技術(shù)角度分析，額外的電流伴隨額外的電場(chǎng)，電場(chǎng)的影響對(duì)于管道電位測(cè)量會(huì)產(chǎn)生一定的誤差；從安全管理角度考慮，恒電位儀控制電位為-1200mV，而管道電位負(fù)于該值，屬于過(guò)保護(hù)，管道本體有析氫及氫致開(kāi)裂的隱患，管道防腐層有陰極剝離的危險(xiǎn)，不利于管道腐蝕的有效控制?；谏鲜龈鞣N問(wèn)題，應(yīng)從技術(shù)層面分析該誤差之所在，從安全管理、經(jīng)濟(jì)角度對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行糾偏或改正。

2.2陰極保護(hù)運(yùn)行時(shí)電場(chǎng)分析

通過(guò)式(1)、(2)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，絕緣法蘭的失效引起了陰極保護(hù)電流的改變，從而導(dǎo)致陰極保護(hù)電場(chǎng)發(fā)生變化。在陰極保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，管道基本處于陽(yáng)極電場(chǎng)中，受陰極保護(hù)。如陽(yáng)極地床距離管道垂直距離足夠，該陽(yáng)極電場(chǎng)影響可以忽略，一般測(cè)量管道附近電位梯度小于0.5mV/m即認(rèn)為陽(yáng)極地床位置合理。而絕緣法蘭失效后，部分陰極保護(hù)電流流入場(chǎng)站工藝管道，在場(chǎng)站周?chē)a(chǎn)生陰極電場(chǎng)，該電場(chǎng)方向與陽(yáng)極電場(chǎng)方向相反；但陽(yáng)極電場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)較高，影響距離遠(yuǎn)大于陰極電場(chǎng)；所以場(chǎng)站附近的電場(chǎng)較為復(fù)雜，電位測(cè)量時(shí)易產(chǎn)生較大的誤差，遠(yuǎn)離場(chǎng)站時(shí)測(cè)量趨于準(zhǔn)確。

一般認(rèn)為，遠(yuǎn)方大地為零電勢(shì)，因此處于陽(yáng)極電場(chǎng)中測(cè)量電位時(shí)，測(cè)量值的絕對(duì)值偏大；在陰極電場(chǎng)中測(cè)量電位時(shí)，測(cè)量值的絕對(duì)值偏小。而解決絕緣法蘭失效最直接有效的方法是更換絕緣法蘭或開(kāi)挖絕緣法蘭查找絕緣法蘭附近搭接，但該方法不經(jīng)濟(jì)，且6#陰保站處于高程低點(diǎn)，兩側(cè)管道均對(duì)該法蘭有壓力，難以操作。

3　斷電電位測(cè)量判斷陰極保護(hù)有效性

為了在技術(shù)和安全管理層面解決陰極保護(hù)站附近電位異常帶來(lái)的安全隱患，按照規(guī)范對(duì)陰極保護(hù)站附近進(jìn)行了斷電電位測(cè)量。因?yàn)楣艿栏g是否得到有效控制的直接判據(jù)為斷電電位(而不是通電電位)是否合理，如斷電電位合理，則認(rèn)為管道陰極保護(hù)有效。使用陰極保護(hù)GPS同步斷電電位檢測(cè)儀對(duì)陰極保護(hù)站管道斷電電位進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2　恒電位儀控制電位在陰極保護(hù)站及上游方向斷電電位測(cè)量

通過(guò)對(duì)管道陰極保護(hù)站恒電位儀通、斷電電位測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，管道陰極保護(hù)的斷電電位處于-850～-1200mV的有效保護(hù)范圍內(nèi)，斷電電位的測(cè)量結(jié)果不受陽(yáng)極電場(chǎng)和陰極電場(chǎng)的影響，電位衰減隨距離變化不明顯。在恒電位儀控制電位調(diào)整到-1700mV后，管道的斷電電位仍處于有效范圍內(nèi)，并未過(guò)保護(hù)。即絕緣法蘭失效后，管道腐蝕仍處于有效控制內(nèi)，管道無(wú)過(guò)保護(hù)導(dǎo)致的析氫和防腐層剝離隱患。

4　結(jié)語(yǔ)

輸油管道陰極保護(hù)站絕緣法蘭失效帶來(lái)的陰極保護(hù)測(cè)量問(wèn)題難以通過(guò)常規(guī)手段直接解決，但通過(guò)對(duì)電場(chǎng)分析、通斷電電位測(cè)量等手段，驗(yàn)證了在絕緣法蘭失效的情況下仍可以保證陰極保護(hù)的有效性，從而做到了風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)控制，在最大程度上減小安全隱患。

[編輯]帥群

2016-08-20

何騰蛟(1989-)，男，助理工程師，現(xiàn)從事機(jī)械加工制造及電器自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)研究工作，511033671@qq.com。

TE988.2

A

1673-1409(2016)29-0073-02

[引著格式]何騰蛟.絕緣法蘭失效對(duì)輸油管道陰極保護(hù)的影響與校正[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(29):73～74.