油氣管道陰極保護常見問題分析

＊黎才文

（中國石化銷售有限公司華南分公司 廣東 510620）

油氣管道陰極保護常見問題分析

＊黎才文

（中國石化銷售有限公司華南分公司 廣東 510620）

陰極保護技術(shù)是電化學保護技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流，被保護結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。目前，陰極保護在油氣管道的養(yǎng)護中發(fā)揮著重要作用。

油氣管道；陰極保護；問題分析

引言

近年來油氣管道安全一直出現(xiàn)問題，最主要的影響因素是腐蝕，對抗腐蝕的最好辦法就是油氣管道陰極保護。每年因為腐蝕而引發(fā)的泄露、管道破裂等事故，不僅加劇了管道運輸?shù)奈ｋU性，也造成了極大的損失和人力才力的損失。因此，重視陰極保護措施對于油氣管道的安全問題有著極大的幫助。

1.陰極保護的原理

陰極保護的原理是在線纜的金屬外皮上人為接入負電位，在一定距離之外的電極上接正電極，確保線纜的金屬外皮對地具有負電位。這樣就不會出現(xiàn)電流通過線纜的外皮向外流出的現(xiàn)象，這樣會起到保護線纜外皮的作用。

陰極保護使用的場合較多，它通常由一個電源變壓器和一個橋型整流器組成。陰極保護的電壓是可以調(diào)節(jié)的，使用的電源負荷較大。它把交流220V電源通過變壓器和整流電路變成直流，將負電極接至金屬外皮，正電極接地，確保線纜外皮對地保持適當?shù)呢撾娢?，這樣線纜的金屬外皮就不容易受到腐蝕了。

金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時，電位負移，金屬陽極氧化反應(yīng)過電位ηa減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護效應(yīng)。利用陰極保護效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護方法叫做陰極保護。

2.油氣管道陰極保護常見問題及措施

陰極保護電流消耗大的問題：陰極保護最重要的一點就是要確定陰極保護的電流量，電流量的是否確定準確是陰極保護技術(shù)能否成功的關(guān)鍵，如今我們經(jīng)常用到的陰極保護共有兩種方法，一種是相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)他們以往的經(jīng)驗來確定陰極保護的電流量，但是這種方法存在很大的主觀能動性，需要進行反復(fù)的測試，才能進行實際的運用，能否準確確定所需的陰極保護電流是陰極保護技術(shù)成功與否的關(guān)鍵。另一種方法是進行實地饋電試驗，在施工現(xiàn)場建立地床，根據(jù)施工結(jié)構(gòu)的電位變化與所在的電流分部情況進行接地電阻的試驗工作以此來確定電流的分部情況。外加電流陰極保護在日常運行中出現(xiàn)保護電流突然大幅度增大的原因主要是：①恒電位儀系統(tǒng)故障；②受保護體與非受保護體存在電氣搭接現(xiàn)象；③絕緣法蘭短路故障。

3.受保護體絕緣層大面積損壞

例如：茂名站某夜暴雨天氣進行日常檢查的時候發(fā)現(xiàn)陰極保護電流異常增大，由正常的3a增到20a。運行數(shù)據(jù)如下表：

茂名站5月18日陰極保護參數(shù)測試記錄表

(1)管理處組織站場人員按以下順序檢測及處理。

①檢查恒電位儀：正常。②長效參比校驗：正常。③檢測絕緣接頭：恒電流輸出20A時，湛茂段及茂陽段兩個絕緣接頭內(nèi)外電位差在0．5V,未見異常。④檢查陰極輸出線是否存在與站場接地網(wǎng)搭接：正常。⑤站外外管道檢漏。站場外管道管理員對外管道檢漏，未發(fā)現(xiàn)異常。巡查外管道，未見第三方施工破壞現(xiàn)象。⑥電流衰減：電流在第一個拱跨處流失嚴重。初步判斷為管道與鐵架存在電氣搭接。

(2)初步整改措施

對鐵架各絕緣支撐點進行防腐層修補，增加絕緣膠皮隔離。完成拱跨處檢查維修后，恒電位儀輸出電流降低至10．2A，管道可得到有效保護。鑒于陰保系統(tǒng)輸出電壓、電流已大幅下降，但仍未能降至恒電位儀正常輸出3A的水平，說明除了管道與鐵架存在電氣搭接外，還存在另外的故障點。

(3)現(xiàn)場專項排查試驗

再次組織站場人員對湛深段陰保系統(tǒng)進行排查檢測。

(4)做電流衰減試驗。

從陰極輸出線處打100mA電流，茂陽段絕緣接頭站外檢測到5mA，絕緣接頭站內(nèi)1米處可測到1mA電流；湛茂段絕緣接頭站外檢測到67mA，絕緣接頭站內(nèi)1米處可測到67mA電流．根據(jù)公式計算絕緣接頭（法蘭）漏電百分率為67%。

(5)做音頻信號隔離試驗。

音頻信號隔離試驗時，從湛茂段絕緣法蘭站外2米處分別輸入2種音頻信號，同時在絕緣法蘭站內(nèi)分別可檢測到對應(yīng)的音頻信號。

4.整改措施

綜上可研判該站陰極保護電流異常增大是由于管道與鐵架存在電氣搭接及湛茂段絕緣法蘭絕緣性能降低共同作用所至。經(jīng)分別處理這兩處故障點后，該站陰極保護電流恢復(fù)至正常輸出3A的水平。

5.干擾問題

外加電流陰極保護在日常運行過程中，影響電流輸出的最大干擾項就是雜散電流干擾。雜散電流干擾可分為直流雜散電流干擾及交流雜散電流干擾，其中直流雜散電流干擾影響較為常見并較為嚴重。隨著社會發(fā)展，地鐵及高鐵大面積普及，直流雜散電流干擾現(xiàn)象也越發(fā)嚴重。

例如，花都站恒電位儀的輸出電流呈現(xiàn)一定周期性的波動，波動范圍為0～2A，管道通電點處的電位在-0．8～-2．1V之間波動，經(jīng)常自動轉(zhuǎn)為恒電流工作模式,造成全管段存在5公里陰極保護電位不達標（花都站恒電位儀深夜間運行穩(wěn)定）。通過對全管段自然電位及保護電位檢測，從數(shù)據(jù)分析，檢測管道電位的波動具有一致性，即均朝正向或負向偏移，并隨著管道與地鐵距離的增加，管道電位逐漸穩(wěn)定，遠離地鐵之后，管道受干擾不明顯。通過對比地鐵運行與管道電位波動的時間相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，管道電位波動與地鐵運行時間具有一致性。從而研判該站受地鐵直流雜散電流干擾。解決措施：當檢測到干擾后，需要采取措施來降低或排除干擾。經(jīng)詳細分析全管段自然電位及保護電位數(shù)據(jù)，根據(jù)在陰極保護電位不達標管段的饋電試驗結(jié)果，采用處理方式：①在不達標管段增加一個陰保站處理；②花都站恒電位儀更換為抗干擾恒電位儀。經(jīng)整改后全管段陰極保護電位達標。

[1]宋曉琴,李佳佳,黃詩嵬,田園媛,熊柯杰,駱宋洋.油氣站場內(nèi)埋地管道區(qū)域性陰極保護技術(shù)應(yīng)用中存在的問題及對策[J].材料保護,2015,(06):52-54.

[2]張小月,何曄,武威.影響油氣管道陰極保護系統(tǒng)因素分析及對策[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2015,(02):46-49.

[3]畢武喜,劉月發(fā),趙君,張豐,周冰,熊金根.油氣管道陰極保護陽極干擾檢測與分析[J].腐蝕與防護,2013,(12):1111-1113.

黎才文（1976～），男，中國石化銷售有限公司華南分公司，研究方向：管道陰極保護。

((責任編：牛玉娟)

Analysis of the common problems for the cathodic protection of oil-gas pipeline

Li Caiwen

（South China Branch Office, Sinopec Sales Co., ltd, Guangdong, 510620）

Cathodic protection technology is one of the electrochemistry protection technologies, and its principle is applying the extra electric current on the surface of corrode metal-structure substance and then the protected structural substance turn to cathode so that to make the electron mobility caused by metal corrosion be suppressed and avoid or decrease the occurrence of corrosion. At present, cathodic protection is playing an important role in the maintenance of oil-gas pipeline.

oil-gas pipeline；cathodic protection；problems analysis

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