GB/T 35508—2017《場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護》解讀

臧晗宇?楊春玉?李明志

安全是每一個企業(yè)生存和發(fā)展的根本保障，在大型場站的設(shè)計和建設(shè)過程中，特別是石油天然氣的場站內(nèi)，存在大量的天然氣、原油及烴類等火災(zāi)危險性等級較高的物質(zhì)，具有易爆、易燃等特性，如果一旦發(fā)生因腐蝕導(dǎo)致的泄漏事故，就有可能釀成第二個“11·22”青島輸油管道爆炸事件。

GB/T 35508—2017《場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護》規(guī)定了場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護系統(tǒng)的術(shù)語、定義和縮略語、要求、準則、設(shè)計、施工與驗收、運行、文件資料及管理；適用于新建和已建的密集埋地結(jié)構(gòu)（區(qū)域性）的陰極保護：管道、罐底板及混凝土基礎(chǔ)、避雷防靜電接地系統(tǒng)等。該標準將于2018年7月1日開始實施。

1 陰極保護系統(tǒng)

陰極保護系統(tǒng)作為一種對埋地金屬構(gòu)筑物實施主動防護的技術(shù)，已在世界管道領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。區(qū)域性陰極保護技術(shù)是陰極保護技術(shù)的一種應(yīng)用特例，是指將某區(qū)域內(nèi)所有預(yù)保護對象作為一個整體進行保護，依靠輔助陽極的合理布局、保護電流的自由分配以及與相鄰設(shè)備的電絕緣措施，使被保護對象處于規(guī)定保護電位范圍之內(nèi)。與常規(guī)陰極保護方法相比，保護對象不是單一的，而是一定區(qū)域內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)復(fù)合體，例如油氣田的油氣水井和生產(chǎn)管網(wǎng)，輸油泵站、輸氣站、油庫罐區(qū)和油氣集輸聯(lián)合站的儲罐、輸油泵、壓縮機、加熱爐、工藝管網(wǎng)及生產(chǎn)設(shè)施。與保護對象單一的陰極保護系統(tǒng)相比，區(qū)域性陰極保護技術(shù)的難點在于如何依據(jù)保護區(qū)域的實際情況，采用合理的設(shè)計、施工技術(shù)，獲得保護電流的均勻分布，同時避免或限制其干擾和屏蔽的影響。

陰極保護系統(tǒng)能夠有效地減緩、控制由于復(fù)雜的土壤環(huán)境導(dǎo)致的管道、儲罐等設(shè)備的外壁腐蝕，能夠提高場站內(nèi)埋地設(shè)備的安全運行系數(shù)，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。因此，陰極保護系統(tǒng)運行是否穩(wěn)定、保護是否有效、保護范圍是否均衡顯得尤為重要。

2 標準制定背景

大型場站是生產(chǎn)單位重要的組成部門，就油氣田的生產(chǎn)全局來說，油氣處理場站是繼油藏勘探、油田開發(fā)、采油工程之后的非常重要的生產(chǎn)階段。如果說油藏勘探是尋找原料，油田開發(fā)和采油工程是提供原料，那么油氣處理廠站的作用就是把各個油井開采出來的原料集中、處理，使之成為油氣田外輸產(chǎn)品。大型場站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括各種泵、閥門、儲罐、壓縮機、儀表、加熱爐和各種公益管道等。

為了保證場站建設(shè)與管理的完整性，提高地下設(shè)施的安全性，在場站系統(tǒng)的設(shè)計初期就要確定地下設(shè)備防腐方案，并在后期根據(jù)實際需要進行適當?shù)恼{(diào)整和更新。但是近年來，大型場站的建設(shè)并沒有考慮陰極保護的同期設(shè)計和施工，在后期的場站完善過程中需要進行陰極保護增設(shè)或改造，浪費了大量的人力和財力；即便在場站的建設(shè)過程中應(yīng)用了陰極保護技術(shù)，對于相對狹窄區(qū)域內(nèi)有眾多金屬結(jié)構(gòu)如管網(wǎng)、儲罐、設(shè)備底座以及接地系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)密集區(qū)域而言，以盡可能小的保護電流使區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)獲得充分且盡可能均勻的保護，并且排除或有效控制干擾、減緩屏蔽，實施起來也是非常困難，需要有相關(guān)的國家標準指導(dǎo)實施。

因此，有必要對區(qū)域性陰極保護的應(yīng)用實施進行規(guī)范，以確保應(yīng)用區(qū)域性陰極保護控制減緩腐蝕的效果。制定GB/T 35508—2017可促進區(qū)域性陰極保護的技術(shù)進步，具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3 重要技術(shù)內(nèi)容說明

3.1 基本要求

標準中4.1的說明：區(qū)域性陰極保護是指將某區(qū)域內(nèi)所有預(yù)保護對象作為一個整體進行保護，依靠輔助陽極的合理布局、保護電流的自由分配以及與相鄰設(shè)備的電絕緣措施，使被保護對象處于規(guī)定保護電位范圍之內(nèi)。運行實踐表明，區(qū)域性陰極保護技術(shù)對防止場站內(nèi)埋地鋼質(zhì)管道、設(shè)備及儲罐底板的外腐蝕是十分有效的，其安全性和經(jīng)濟性達到完美組合，是場站內(nèi)埋地鋼質(zhì)管道、設(shè)備及儲罐的最佳防腐方案。但是目前國內(nèi)還沒有專門的法規(guī)，人們對場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護的認知還不夠高，因此，在標準中制定該條以便推動場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護技術(shù)的應(yīng)用。

標準中4.2的說明：陰極保護工程與主體工程相比，容易被人們忽視。據(jù)不完全調(diào)查，除長輸管道工程外，許多陰極保護工程在一年甚至幾年內(nèi)不能投入使用，難以充分發(fā)揮陰極保護的作用。為了確保陰極保護的作用，陰極保護工程應(yīng)與主體工程同時勘察、設(shè)計和施工，并應(yīng)在管道及設(shè)備埋地6個月內(nèi)投入運行。這對施工工期較長的工程更為重要，所以，對強腐蝕地區(qū)管道及設(shè)備還應(yīng)施加臨時陰極保護措施。

標準中4.4的說明：對于大型儲罐，因直徑太大，電流分布會有不均勻的現(xiàn)象，在儲罐周圍測得的罐/地電位數(shù)據(jù)并不代表儲罐中心的實際保護水平。一般要求儲罐周邊要有多處，中心點位置必須要有一處，只有這樣才能對保護電流的分布有個大致認識。該條提供了一個檢測罐底中心處保護電位的方法。對已建儲罐，應(yīng)使用水平鉆孔設(shè)備將參比電極帶孔塑料管安裝在罐底砂層下面，水平鉆孔設(shè)備應(yīng)具備制導(dǎo)和方向控制功能，避免傷害罐底，確保安放帶孔塑料管的準確性，同時帶孔塑料管施工不應(yīng)對罐基礎(chǔ)造成威脅。

為了準確測量罐底的保護電位，參比電極必須具備穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性好的特點。實際工程中發(fā)現(xiàn)，參比電極在不同季節(jié)電極電位偏差較大，Cu/CuSO4參比電極中的 Cu/CuSO4電解液外滲，還會導(dǎo)致使用壽命大大減少。同時，由于罐底的參比電極的埋設(shè)是一次性的，在電極埋完后還要進行罐基礎(chǔ)施工，這也容易造成參比電極的損壞，所以推薦采用雙電極體系。由于鋅參比電極的壽命比較長，故它是理想的參比電極。目前，國內(nèi)已在部分儲罐的陰極保護中使用雙參比電極，有效保證了參比電極的精度和使用壽命。

標準中4.5的說明：電絕緣是陰極保護的必要條件，它限定了陰極保護電流的流動，確保電流用于陰極保護，實踐證明沒有電絕緣，造成電流無序流動，流入了非保護部件上，使保護范圍大大減小，甚至造成干擾。國外有文獻稱沒有電絕緣就沒有陰極保護，可見電絕緣的重要。

標準中4.6的說明：接地極是為防止雷擊和靜電而設(shè)置的重要安全設(shè)施，但鋼質(zhì)接地極必將造成保護電流的大量流失。為此，應(yīng)對接地材料和方法加以限定。該條給出的是常規(guī)的方法，在實踐中可能還有更合適的方法。這里我們要強調(diào)指出，接地材料由鋼和銅改為鋅，是國內(nèi)外的公認做法，希望 GB/T 35508—2017的制定能使更多的技術(shù)人員來推廣應(yīng)用這一高新技術(shù)。

由于鋅在土壤中的開路電位為-1.1V（相對飽和硫酸銅電極）。這一電位與GB/T 35508—2017規(guī)定的外加保護電位基本相等。因此，使用鋅接地極既可保證保護電流不會從這里流失，同時鋅接地極比鋼質(zhì)接地極的導(dǎo)電能力還強，可保證儲罐有良好可靠的接地保護。

3.2 保護準則

保護準則是GB/T 35508—2017的重要技術(shù)內(nèi)容之一，它是場站內(nèi)區(qū)域陰極保護是否有效的評判依據(jù)。參考國內(nèi)外相關(guān)標準及大量的實驗、實際應(yīng)用證明，分別對陰極保護條件下鋼制管道、高強度鋼（最小屈服強度大于550MPa）、耐蝕合金鋼（如馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼等）、厭氧菌或硫酸鹽還原菌（SRB）及其他有害菌土壤環(huán)境、高土壤電阻率環(huán)境及其他特殊環(huán)境的保護電位都有明確規(guī)定，這是國內(nèi)其他相關(guān)標準不能達到的高度。

3.3 設(shè)計

GB/T 35508—2017對設(shè)計原則中的重點要求進行了闡述，并對可能存在的干擾因素，如：陰極保護系統(tǒng)的安裝位置、陽極地床的位置、干擾地段、異常環(huán)境等條件進行了說明。同時對基礎(chǔ)資料和現(xiàn)場勘查的內(nèi)容進行了詳盡的列述。

設(shè)計中最重要的部分就是確定陰極保護的保護方式。強制電流陰極保護是對場站內(nèi)埋地管道、設(shè)備及儲罐實施區(qū)域性陰極保護的主要方式，犧牲陽極可用于強制電流陰極保護方式的補充。對于場站內(nèi)埋地管道、設(shè)備較少、地質(zhì)條件適宜的場站，也可單獨采用犧牲陽極的陰極保護法。同時標準對陰極保護的各個部分都有特別詳盡的說明。

標準中 6.1.3 的說明：在該條中，對于場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護的設(shè)計所需資料加以要求，其目的就是為了確定總保護面積、保護電流密度取值、保護方式選擇、電源功率選擇等，沒有這些資料就不具備設(shè)計條件。

標準中 6.5.3 的說明：恒電位儀是自動控制的整流器，自 20 世紀 70 年代以來國內(nèi)發(fā)展很快，幾乎占領(lǐng)了埋地管道、電纜陰極保護的整個領(lǐng)域。在國外，恒電位儀主要用于排流、船舶、碼頭，所需保護電流變化幅度大、變化較頻繁的地方。

標準中 6.5.3.3的說明：場站內(nèi)的陰極保護站，由于場地的限制，陰極保護電流設(shè)備安裝在場站內(nèi)，而站場通常又屬于防爆區(qū)域，因此電源設(shè)備應(yīng)符合 GB 50058 的要求。

標準中 6.7 的說明：場站內(nèi)區(qū)域性陰極保護是將場站內(nèi)的所有埋地管道、設(shè)備及儲罐作為一個整體進行保護，由于站內(nèi)管線布置難免會產(chǎn)生屏蔽、干擾等現(xiàn)象，犧牲陽極可用作區(qū)域性陰極保護的補充方式，既可以使欠保護區(qū)域達到有效保護，又可以起到排除干擾的作用。

3.4 施工與驗收

GB/T 35508—2017對施工單位的資質(zhì)、供應(yīng)商的資質(zhì)、施工前的準備及施工中應(yīng)該注意的問題進行了闡述，對施工監(jiān)理的工作內(nèi)容和職責也作出了規(guī)定。

GB/T 35508—2017對陰極保護系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分的施工作出了規(guī)定，如：對陽極地床（包括深井陽極、淺埋陽極、網(wǎng)狀陽極和柔性陽極）、外加電源、通電點、均壓線、絕緣接頭、測試裝置等均作出了特別詳盡的闡述。

標準中 7.1 的說明：目前，許多施工單位對腐蝕控制工程的技術(shù)、質(zhì)量管理不夠重視，甚至沒有專業(yè)技術(shù)人員負責工程施工，該條規(guī)定有利于提高這方面的管理工作，確保腐蝕控制工程的施工質(zhì)量和安全。

4 標準實施的意義

GB/T 35508—2017從區(qū)域性陰極保護的設(shè)計、施工、驗收及管理等方面都作出了詳細的規(guī)定，從技術(shù)方面保障了陰極保護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和有效性。標準的制定可促進區(qū)域性陰極保護的技術(shù)進步，填補國內(nèi)在大型場站內(nèi)實施區(qū)域性陰極保護系統(tǒng)的技術(shù)標準空白，為設(shè)計者、實施者、維護者、管理者提供技術(shù)規(guī)范。

5 標準實施建議

標準發(fā)布后，建議積極廣泛宣傳，特別是針對油氣田使用單位，陰極保護設(shè)計、施工單位等重點單位，通過舉辦宣貫培訓(xùn)班，對標準要求加深理解，并結(jié)合實際問題進一步說明，應(yīng)確保相關(guān)人員對標準理解準確，實施到位。