長輸管線陰保問題的解決策略

羅 宏

（中海油銷售東莞儲運有限公司，廣東東莞 523988）

0 前言

某公司成品油長輸管線位于廣東省內(nèi)，全長162 km，管徑457 mm，外防腐層為3層PE。除起始位置外，全線共設(shè)置7個閥室，其中1#閥室和6#閥室分別建有一個淺埋式陽極床的陰保站，利用外加電流對管線進行陰極保護。運行多年來發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有陰保系統(tǒng)對管道的保護不足，需要對系統(tǒng)進行整改或增加陰保站；同時管道沿線存在交直流雜散電流的影響，需要進行排流；部分測試樁腐蝕嚴重，需要進行更換。

1 管線陰極保護運行情況

（1）管線業(yè)主計劃對1#閥室至末站間約132 km的管道進行陰極保護整改，為此委托一家檢測單位對該段管線進行陰保數(shù)據(jù)的檢測。通過檢測發(fā)現(xiàn)，全線約65%測試樁極化電位平均值正于-0.85 V（部分檢測數(shù)據(jù)見表1），3#閥室至5#閥室存在較大的交流干擾。

（2）本次普測共計158個測試點，專項測試涉及27處測試點，其中交流干擾專項測試13處，直流干擾專項測試25處。其中，B048#樁至B023#樁區(qū)段與79#樁至61#樁區(qū)段同輸電線臨近現(xiàn)象普遍，測試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)這兩段中雜散電流干擾現(xiàn)象的比例較高，其他干擾點主要集中在163#樁至158#樁段、B056#樁處，106#樁至103#樁段。

（3）結(jié)合交流干擾與直流干擾專項測試的結(jié)果，檢測單位建議：直流干擾主要通過增加1～2處陰保站（3#閥室建陰保站，5#閥室選擇性建陰保站）及整改現(xiàn)有陰保站，同時輔以犧牲陽極進行控制。設(shè)置直流排流點，預(yù)計至少7處。交流干擾通過深井陽極或淺埋鋅帶配合固態(tài)去耦合器進行排流，預(yù)計至少5處。

2 陰極保護問題的解決策略及過程

2.1 閥室陰極保護系統(tǒng)電絕緣檢測及處理

（1）管線共有7座閥室，由于管道建設(shè)時間較早，建設(shè)初期未考慮管道與儀表接地網(wǎng)之間的絕緣性，現(xiàn)階段部分閥室可能會出現(xiàn)接地網(wǎng)和管道之間電連接的現(xiàn)象，需對1#，2#，5#，6#閥室中的電動閥、測量儀表等設(shè)備與防雷地網(wǎng)進行陰極保護系統(tǒng)電絕緣性能檢測及處理。在測量儀表和防雷接地網(wǎng)之間安裝固態(tài)去耦合器，避免陰極保護電流的漏失，并減少雜散電流的干擾。

表1 管線陰保極化電位檢測數(shù)據(jù)表（陰保整改前）

（2）管道穿越閥室時，管道可能與混凝土中的鋼筋發(fā)生金屬接觸，先采用電位法判斷閥室內(nèi)管道和建筑物的鋼筋是否搭接，如果無搭接，無需進行處理，如果有搭接，需對管道穿越閥室位置處進行開挖，對穿越處的管道進行重新防腐，如果管道和支墩電連接，則在支墩位置處增加絕緣墊片。

（3）經(jīng)過整改，1#，2#，6#閥室在整改后，閥室內(nèi)管道交直流電壓與閥室附近測試樁交直流電壓基本一致，閥室接地極與管道的直流電壓差和交流電壓差明顯，表明閥室整改后，1#，2#，6#閥室絕緣性能良好。5#閥室雖然修復(fù)了2處直接搭接點，3處防腐層破損點，管道電位與接地網(wǎng)電位仍接近，閥室內(nèi)管道與接地網(wǎng)間仍處于電連接狀態(tài)。

2.2 現(xiàn)有陰極保護站輸出優(yōu)化，饋電試驗、線路陰極保護普測

（1）針對線路陰極保護不達標情況，對現(xiàn)有陰極保護站恒電位儀輸出進行優(yōu)化，在陰極保護站的通電點處用試片調(diào)整設(shè)置電位，按照該處斷電電位-1150 mV為準進行設(shè)置，檢測1#，6#閥室陰極保護站輸出陰極保護電流所保護管段范圍；優(yōu)化檢查輔助地床電阻，盡可能增加陰極保護站的有效保護范圍，提高陰極保護站的利用率。優(yōu)化后通過線路重點部分24 h監(jiān)測檢測，發(fā)現(xiàn)4#閥室至5#閥室間部分管段斷電電位仍不合格。

（2）由于5#閥室絕緣問題沒有解決，導(dǎo)致5#閥室附近管道斷電電位接近自然電位，根據(jù)前期的檢測結(jié)果，5#閥室的影響范圍約有8 km。為驗證在5#閥室建立陰極保護站的可行性，建立臨時陰極保護站進行饋電實驗，并進行全線路陰極保護效果普查，部分測試樁及閥室做24 h監(jiān)測。饋電后，線路斷電電位基本達標。

2.3 檢測管道沿線交直流雜散電流干擾

由于管道受到的動態(tài)交直流雜散干擾，在5#閥室增加臨時陰極保護站后，對全線進行優(yōu)化后的陰極保護效果和交流干擾的普查，普查時每個測試樁測試10 min的通電電位和交流電壓的最大值、最小值和平均值，發(fā)現(xiàn)并確定4#閥室附近部分測試樁交流電壓超過標準要求。管道存在較大的交流干擾，B032#，B033#樁交流電壓>9 V，B022#，B024#，B032#和 B033#樁交流電密度較大，均>30 A·m，需要根據(jù)該段管道所處環(huán)境的土壤電阻率計算交流電密度值，并進行交流干擾排流工作。

2.4 交流排流點的設(shè)計和施工。

（1）根據(jù)現(xiàn)場土壤電阻率、管道周邊建筑設(shè)施等情況，在B033#測試樁位置處進行交流電壓排流試驗，排流地床設(shè)在距離管道23 m的位置，垂點距測試樁25 m，地床結(jié)構(gòu)為20根椎3.33 cm×1.2 m的鋼管，單根接地深度為1 m。排流試驗發(fā)現(xiàn)，排流點附近測試樁交流電壓下降明顯，排流效果良好。

（2）檢測管段共有21處交流干擾嚴重，根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，對其中2處（B024#和B029#樁）位置進行排流設(shè)計。排流設(shè)計采用鋅帶緩解地床，鋅帶的規(guī)格選用ZR-2型，界面尺寸（12.7×14.28）mm，填包料的直徑選擇20 cm，埋深1.2 m。固態(tài)去耦合器選用加拿大的Rustrol產(chǎn)品。

（3）排流施工后，監(jiān)測排流點前后測試樁交流電壓數(shù)據(jù)（表2），對比分析交流排流措施的排流效果。

從表2可以看出，僅有B033#測試樁交流電壓平均值稍>4 V，其余測試樁交流電壓平均值均約4 V。交流電密度全部約30 A/m2，最大值為 B033#樁 24.69 A/m2，表明采取排流措施后，全線的交流干擾均降低到標準要求范圍內(nèi)。

表2 管線排流前后交流干擾數(shù)據(jù)對比

2.5 新建陰極保護站設(shè)計、施工和調(diào)試及效果檢測

（1）由于5#閥室電絕緣性較差，陰極保護電流流失導(dǎo)致4#閥室至5#閥室間的部分管段陰極保護不達標，且僅靠優(yōu)化原有陰極保護站輸出參數(shù)，該部分管段陰極保護效果仍無法達到標準要求，因此在5#閥室處增加陰極保護站。陰極保護站采用深井陽極作為輔助陽極地床，恒電位儀采用智能抗干擾恒電位儀。

（2）在管線陰極保護效果優(yōu)化過程中，在5#閥室進行饋電試驗效果良好。為確定輔助陽極地床位置，又進行了第二次饋電試驗，饋電期間監(jiān)測5#閥室附近測試樁通斷電電位變化，效果良好，輔助地床位置確定。

表3 管線陰極保護極化電位檢測數(shù)據(jù)表（陰極保護整改后）

（3）根據(jù)饋電試驗結(jié)果，設(shè)計5#陰保間輔助地床并施工、調(diào)試。陽極井數(shù)量2口、深度30 m、口徑250 mm，輔助陽極采用貴金屬氧化物MMO陽極，陽極數(shù)量10根，活性區(qū)長度20 m，填充料直徑（1～3）mm的焦炭。

（4）陰極保護站投運后進行線路陰極保護效果檢測、分析，線路陰極保護電位達標（部分檢測數(shù)據(jù)見表3）。

3 結(jié)語

長輸管線陰極保護不達標的問題是一個系統(tǒng)性的問題，面對一些管段保護電位不足、一些管段受到交直流干擾的情況，需要進行系統(tǒng)分析。在本次案例中，管線業(yè)主沒有采納整改前檢測報告的建議方案，沒有根據(jù)全線普測數(shù)據(jù)就馬上確定整改方案，而是先通過閥室陰極保護系統(tǒng)電絕緣處理、現(xiàn)有陰極保護站輸出優(yōu)化等措施來完善陰保系統(tǒng)，盡可能增加原有陰極保護站的有效保護范圍，提高陰極保護站的利用率，然后再通過進一步的數(shù)據(jù)檢測和饋電試驗，確定排流方案和新增陰極保護站的方案（如果能找到并解決了5#閥室內(nèi)管道與接地網(wǎng)間的電連接問題的話，估計5#閥室也不必新增陰極保護站）。這樣的陰極保護問題解決思路和策略可以幫助人們大大減少整改工程量，也使整改方案更有針對性，整改費用不用太大的情況下即可達到預(yù)期的整改效果。