基于陰極保護(hù)的油氣長(zhǎng)輸管道抗干擾檢測(cè)評(píng)價(jià)與防護(hù)

吳一峰，朱文峰，王鑫，高松標(biāo)

（1.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司，浙江 寧波 315207；2.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，上海 200092；3.中國(guó)石化銷售有限公司浙江甬紹金衢管道儲(chǔ)運(yùn)分公司，浙江 杭州 310008；4.中國(guó)石化銷售有限公司華東分公司，浙江 嘉興 314000）

基于陰極保護(hù)的油氣長(zhǎng)輸管道抗干擾檢測(cè)評(píng)價(jià)與防護(hù)

吳一峰1，2，朱文峰2，王鑫3，高松標(biāo)4

（1.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司，浙江 寧波 315207；2.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，上海 200092；3.中國(guó)石化銷售有限公司浙江甬紹金衢管道儲(chǔ)運(yùn)分公司，浙江 杭州 310008；4.中國(guó)石化銷售有限公司華東分公司，浙江 嘉興 314000）

油氣長(zhǎng)輸管道普遍采用外防腐層和陰極保護(hù)聯(lián)合應(yīng)用的方法來(lái)進(jìn)行防腐，而其中對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)影響因素最大的為交直流干擾，不同的干擾源影響特點(diǎn)和防護(hù)措施不盡相同，文中針對(duì)某長(zhǎng)輸管線近1年來(lái)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，闡述了交直流干擾的實(shí)際存在形式和產(chǎn)生危害，分析了與之相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)和評(píng)價(jià)手段，采取了有針對(duì)性的防護(hù)措施并驗(yàn)證了效果。提出了交直流干擾防護(hù)對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道的重要性。

油氣長(zhǎng)輸管道；陰極保護(hù)；交流干擾；直流干擾

埋地油氣長(zhǎng)輸管道沿途地理?xiàng)l件復(fù)雜，周邊干擾因素多，高壓輸變電線路、高鐵、城市輕軌等設(shè)施的新建對(duì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)整體有效性的干擾越來(lái)越大，電化學(xué)腐蝕引起的管道壁厚減薄與防腐層剝離所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益下降和安全運(yùn)行波動(dòng)也逐年遞增。其中交流電流干擾、直流電流干擾對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)影響最大，針對(duì)不同干擾源進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)與防護(hù)是重中之重。

1 陰極保護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制

甬紹金衢成品油管道全長(zhǎng)376km，采用的是防腐涂層和外加電流陰極保護(hù)相結(jié)合的方法進(jìn)行腐蝕防護(hù)。沿線設(shè)有陰極保護(hù)站7座，數(shù)控高頻開(kāi)關(guān)恒電位儀14臺(tái)，絕緣接頭10只，測(cè)試樁629根，陰極保護(hù)率100%，恒電位儀開(kāi)機(jī)率98.5%，極化電位達(dá)標(biāo)率90%，主要技術(shù)指標(biāo)符合GB/T21447-2008《鋼制管道外防腐控制規(guī)范》中的相關(guān)要求。

2 交流干擾的檢測(cè)評(píng)價(jià)和防護(hù)措施

2.1 交流干擾的檢測(cè)評(píng)價(jià)

油氣長(zhǎng)輸管道與交流輸電線路、交流電氣化鐵路及其他電氣設(shè)施交叉、接近或共用公共走廊的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，雜散電流流入管道的情況越來(lái)越多，造成埋地管道干擾腐蝕破壞的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。本文中管道受交流干擾影響主要為輸電線路磁感應(yīng)耦合的靜態(tài)干擾，其次為高鐵泄漏電流的動(dòng)態(tài)干擾，根據(jù)GB/T50698-2011《埋地鋼制管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)價(jià)管道是否存在交流干擾主要測(cè)試交流干擾電壓、計(jì)算交流電流密度，從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中第3.0.6條規(guī)定，按照表1進(jìn)行交流干

擾程度嚴(yán)重性的評(píng)價(jià)。

表1 交流干擾程度的判斷指標(biāo)

交流電流密度可按式（1）計(jì)算：

2.2 交流干擾的防護(hù)措施

GB/T50698-2011《埋地鋼制管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第5.3.2條推薦了三種常用的防護(hù)措施，根據(jù)本管道自身特點(diǎn)和周邊實(shí)際情況，決定選用固態(tài)去耦合器接地的排流方法，至2017年初所有的66個(gè)干擾點(diǎn)的排流工作已全部完成，除三個(gè)點(diǎn)效果不達(dá)標(biāo)外，其余63個(gè)點(diǎn)在防護(hù)以后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)值評(píng)價(jià)后都落在交流干擾弱影響區(qū)。

3 直流干擾的檢測(cè)評(píng)價(jià)和防護(hù)措施

表2 交流干擾數(shù)據(jù)測(cè)試表

3.1 直流干擾源的實(shí)地調(diào)查

直流輸電應(yīng)用的普及，必然會(huì)造成油氣長(zhǎng)輸管道與高壓直流輸電線路、直流電氣化鐵路、輕軌等交叉、接近、并行的現(xiàn)象，局部管道將會(huì)不可避免地進(jìn)入高壓直流輸電干擾影響區(qū)內(nèi)。根據(jù)GB/T50991-2014《埋地鋼制管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》5.0.3條規(guī)定，對(duì)已投運(yùn)陰極保護(hù)的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位（文中管道陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)定最小保護(hù)電位為-850mV）的要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取干擾防護(hù)措施。

本文中管道受直流干擾影響主要為輸電線路上的接地極單極大地運(yùn)行的靜態(tài)干擾，次要為地鐵輕軌泄漏電流的動(dòng)態(tài)干擾。經(jīng)調(diào)查管道附近直流干擾源共有直流輸電工程兩處，輕軌工程一處，3年內(nèi)未規(guī)劃其他直流輸電工程和輕軌工程。

（1）直流輸電工程干擾的檢測(cè)和評(píng)價(jià)。在上述兩處直流輸電工程分別進(jìn)入設(shè)備調(diào)試、換單極運(yùn)行期間，特地選取距離這兩處直流輸電工程直線距離67.5公里的測(cè)試樁和直線距離24公里處輸油站場(chǎng)內(nèi)的恒電位儀分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。距離第一處直流輸電工程67.5公里處的測(cè)試樁YB627，未干擾情況下的管道電位穩(wěn)定在-1000mV左右，在干擾情況下負(fù)向偏移至-1500mV至-1600mV，正向偏至+300mV，持續(xù)時(shí)間數(shù)小時(shí)，受干擾程度嚴(yán)重（如圖1）。

距離第二處直流輸電工程24公里處輸油站場(chǎng)內(nèi)恒電位儀在輸電線路調(diào)試階段出現(xiàn)參比電位紊亂的情況，一度出現(xiàn)-2200mV至-2500mV，導(dǎo)致恒電位儀失去功效，管道處于不受陰極保護(hù)的非正常狀態(tài)，待輸電線路調(diào)試完成以后，陰極保護(hù)系統(tǒng)再次恢復(fù)正常。

（2）輕軌工程干擾的檢測(cè)和評(píng)價(jià)。在上述輕軌工程正常運(yùn)行、故障及維修時(shí)的大雙邊運(yùn)行工況中監(jiān)控附近測(cè)試樁上管道電位的實(shí)時(shí)變化，從圖2中可以看出輕軌多工況運(yùn)行條件下測(cè)試樁上的管道電位不能滿足陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)定的最小保護(hù)電位-850mV要求，輕軌所泄漏的雜散電流對(duì)管道會(huì)造成嚴(yán)重的干擾影響。

圖1 YB62718:00-24:00管道電位監(jiān)控圖

圖2 輕軌不同工況下管道受干擾結(jié)果圖

由此可以確定，在直流輸電工程進(jìn)入調(diào)試和單極運(yùn)行期間以及輕軌工程多工況運(yùn)行狀態(tài)下，均會(huì)對(duì)本文中管道產(chǎn)生嚴(yán)重的直流干擾影響，使得管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)失去功效，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.2 直流干擾的防護(hù)措施

（1）與干擾源運(yùn)營(yíng)單位聯(lián)防，加強(qiáng)日常維護(hù)。針對(duì)受直流干擾影響的輸油站場(chǎng)和局部管段，與干擾源的運(yùn)營(yíng)單位取得聯(lián)系，告知我方測(cè)試結(jié)果，并與之簽訂了聯(lián)防協(xié)議。在受直流干擾期間，加強(qiáng)對(duì)輸油站場(chǎng)和閥室內(nèi)各類設(shè)備、儀表等的巡視和數(shù)據(jù)采集頻次，及時(shí)上報(bào)異常數(shù)據(jù)并處理。

（2）排流保護(hù)。用電纜將被保護(hù)的金屬管道與排流設(shè)備連接，使雜散電流引回電氣設(shè)備或引至地極，使被保護(hù)的管道變?yōu)殛帢O性，從而防止金屬管道發(fā)生陽(yáng)極腐蝕。目前有極性排流、強(qiáng)制排流和接地排流等排流措施，前兩種排流方法均需要將管道中的電流通過(guò)在管道和干擾源之間加裝排流線和排流器進(jìn)行聯(lián)通，但是干擾源的運(yùn)營(yíng)單位往往拒絕此類施工。本文中的管道結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，在不影響干擾源的情況下采用接地排流法，在受直流干擾嚴(yán)重影響的局部管道和輸油站場(chǎng)采用加裝深井陽(yáng)極和柔性陽(yáng)極的方法來(lái)達(dá)到排流目的。加裝工程施工完畢以后在上述干擾源影響的情況下再次測(cè)試管道電位，除八個(gè)點(diǎn)外均能滿足陰極保護(hù)系統(tǒng)最小保護(hù)電位的要求，顯著降低了受干擾影響程度。

4 結(jié)語(yǔ)

必須根據(jù)每條埋地油氣長(zhǎng)輸管道的地理位置和途經(jīng)電氣、電力設(shè)施，詳細(xì)分析周邊交直流干擾源可能對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)下管道運(yùn)行產(chǎn)生的影響，結(jié)合自身情況，充分采集數(shù)據(jù)、檢測(cè)評(píng)價(jià)并采取有效的防護(hù)手段，降低腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)效益損失，提高管道整體安全運(yùn)行率。

[1]胡士信.陰極保護(hù)工程手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1999.

[2]GB/T21447-2008鋼制管道外防腐控制規(guī)范.

[3]GB/T50698-2011埋地鋼制管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

[4]惠海軍,史后凡,曹?chē)?guó)飛.固態(tài)去耦合器在某管道交流干擾防護(hù)中的應(yīng)用[J].材料保護(hù),2016,49(5):64-67.

[5]GB/T50991-2014埋地鋼制管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

[6]肖勇,李赟,李健,等.埋地鋼質(zhì)管道雜散電流的檢測(cè)評(píng)價(jià)與防護(hù)[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2012(6):39-41.

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1671-0711（2017）07（上）-0089-03