于立軍

【摘 要】論文簡述了油氣長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要點(diǎn)，分別闡述了交流干擾和直流干擾對檢測效果的影響及相應(yīng)的防護(hù)措施，旨在通過分析交直流干擾的形式與危害性，找出有效的抗干擾檢測與評價手段，為保障油氣長輸管道穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

【Abstract】The paper briefly describes the control points of cathodic protection system for long distance oil and gas pipeline， separately expounds the influence of AC interference and DC interference on the detection effect and the corresponding protective measures. The purpose of analyzing the form and harmfulness of AC-DC interference is to find out effective anti-interference detection and evaluation means， and provide reference for ensuring the stable operation of long-distance oil and gas pipeline.

【關(guān)鍵詞】陰極保護(hù)；油氣長輸管道；雜散電流

【Keywords】cathodic protection； long-distance oil and gas pipeline； stray current

【中圖分類號】U44 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0161-02

1 引言

油氣長輸管道是油氣供應(yīng)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在油氣長輸管道服役過程中，難免會受到各種環(huán)境因素的影響而影響其運(yùn)行，其中高壓輸電線路以及現(xiàn)代化電氣設(shè)備產(chǎn)生的雜散電流干擾對管道外防腐層的破壞不斷加重，嚴(yán)重影響到油氣管道安全運(yùn)行，給企業(yè)造成重大損失。陰極保護(hù)系統(tǒng)是油氣管道運(yùn)輸安全性和穩(wěn)定性的重要保障，而交直流干擾對陰極保護(hù)的影響是油氣管道安全運(yùn)行的主要隱患之一，因此，陰極保護(hù)系統(tǒng)抗干擾檢測的評價與防護(hù)是當(dāng)前油氣管道安全保護(hù)的重要內(nèi)容之一，對保障油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

2 陰極保護(hù)系統(tǒng)的控制要點(diǎn)

在油氣長輸管道運(yùn)行過程中，管道會與土壤中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而造成電化學(xué)腐蝕，需要對管道采取電化學(xué)保護(hù)，工程中經(jīng)常采用陰極保護(hù)的方式對管道進(jìn)行保護(hù)。陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)時，保護(hù)電位是判斷其正常運(yùn)行與否的關(guān)鍵指標(biāo)，保護(hù)電位應(yīng)滿足《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB/T 21448-2008的相關(guān)規(guī)定。在實(shí)際運(yùn)行過程中，陰極保護(hù)電位受到多種因素的影響與制約，比如管道沿線土壤電阻率，土壤理化性質(zhì)，土壤微生物、雜散電流等。其中，雜散電流干擾是影響陰極保護(hù)電位最常見也是最嚴(yán)重的因素之一，雜散電流干擾會引起陰極保護(hù)電位的波動，從而破壞陰極保護(hù)系統(tǒng)。因此控制雜散電流干擾是保證陰極保護(hù)正常運(yùn)行的關(guān)鍵要點(diǎn)[1]。

3 交流干擾檢測評價與保護(hù)措施

3.1 交流干擾檢測評價

隨著現(xiàn)代社會對地上地下空間的開發(fā)愈發(fā)頻繁，除油氣長輸管道外，還會存在各種高壓電線及電氣設(shè)備，這些設(shè)施在人口密度較大的地區(qū)更為集中，雜散電流對油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的概率也在不斷提升，因此雜散電流干擾對油氣長輸管道的破壞風(fēng)險也在增加，對陰極保護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)措施提出了更高的要求。本文介紹的檢測評價與保護(hù)措施依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011中的相關(guān)規(guī)定展開研究，包括對管道交流電壓的控制、電流密度的檢測和判斷等。一般情況下，管道上的交流電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護(hù)措施；當(dāng)交流電壓高于4V時，交流干擾的程度可按照交流電流密度來計算，其中交流電流密度的測算依據(jù)公式[2]：J=8V/ρπd

其中J為交流電流密度（A/m2）；V為交流干擾電壓有效值的平均值（V）；ρ為測點(diǎn)的電阻率實(shí)測值（Ω·m）；d為破損點(diǎn)直徑，交流腐蝕的最嚴(yán)重情況取值為0.0113。

以某條原油管道為例，經(jīng)檢測人員對管道沿線陰極保護(hù)電位的測試，發(fā)現(xiàn)有部分地段受到較為嚴(yán)重的雜散電流干擾，其具體數(shù)據(jù)情況見表1。從表中可知，該管線受到交流電路的干擾程度比較嚴(yán)重[2]。

3.2 交流干擾防護(hù)評價結(jié)果

根據(jù)相關(guān)研究，交流干擾評價指標(biāo)獨(dú)用電流或電壓指標(biāo)都存在一定局限性。對于低電阻率土壤地區(qū)，只采用交流電流密度評估存在局限性，對于高電阻土壤地區(qū)，只采用交流電壓指標(biāo)評估也存在局限性。根據(jù)國內(nèi)外的研究和經(jīng)驗(yàn)證明，管道發(fā)生交流干擾腐蝕的條件是存在持續(xù)的高的感應(yīng)交流電壓，依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011的相關(guān)要求，首先采用交流電壓指標(biāo)進(jìn)行判斷，本測試結(jié)果所有交流電壓均高于4V，因此存在交流干擾腐蝕的風(fēng)險；在此基礎(chǔ)上采用交流電流密度進(jìn)行判斷交流干擾的嚴(yán)重程度，除第7個測試點(diǎn)交流電流密度小于100 A/m2外，其余測試點(diǎn)交流電流密度均大于100 A/m2，因此可判定第7個測試點(diǎn)交流干擾腐蝕程度為“中等”外，其余測試點(diǎn)交流干擾腐蝕程度為“嚴(yán)重”；需采取干擾防護(hù)措施，才能夠保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 交流干擾防護(hù)措施

依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011中推薦的防護(hù)措施，在對管線附近電網(wǎng)工程及電氣設(shè)備進(jìn)行全面調(diào)研后，結(jié)合國內(nèi)的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，最終決定采用固態(tài)去耦合器+裸銅線接地排流法，對管線受交流干擾較為明顯的點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一排流，最終基本實(shí)現(xiàn)了有效的排流工作，經(jīng)檢測評價，排流處理后的測點(diǎn)抗干擾能力顯著提升，完全滿足《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50698-2011中對于防護(hù)效果評價的要求，實(shí)現(xiàn)了抗交流干擾有效優(yōu)化。

4 直流干擾檢測評價與保護(hù)措施

4.1 情況考察

隨著國家高壓直流輸電線路和高壓直流軌道交通建設(shè)不斷增加，油氣長輸管道受到直流干擾的幾率顯著提升，不少油氣管道難免會受到直流干擾的影響。根據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50991-2014的規(guī)定，對于處于設(shè)計階段的管道，當(dāng)管道路由兩側(cè)20m范圍內(nèi)的土壤電位梯度大于等于2.5mV/m時，應(yīng)評估管道可能受到的直流干擾影響，設(shè)計階段應(yīng)予以考慮；對于陰極保護(hù)已投入運(yùn)行的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB/T 21448-2008規(guī)定的保護(hù)電位時，需要采取針對性的干擾保護(hù)措施來規(guī)避負(fù)面影響。

4.2 防護(hù)措施

減緩直流干擾的方法主要包括：一是做好例行維護(hù)，直流干擾的程度受電網(wǎng)供電影響，在用電峰值時影響最為嚴(yán)重，因此管道維護(hù)部門需要與電力部門做好協(xié)調(diào)和聯(lián)防，在峰值期做好管道的巡視和檢測，及時收集異常信息，將數(shù)據(jù)上報給有關(guān)部門；二是對受干擾管道防腐層進(jìn)行定期檢測，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時修復(fù)防腐層，確保管道防腐層的完整性；三是根據(jù)直流干擾測試結(jié)果，調(diào)整陰極保護(hù)電位，盡量減小直流干擾影響；四是對無法通過調(diào)整陰保電位消除的管段，進(jìn)行排流處理，排流接地極沿管道受干擾段敷設(shè)，接地極材料可選用鋅帶，鋅帶通過測試樁與管道連接。

5 結(jié)論

綜上所述，在油氣長輸管道運(yùn)行過程中，為減緩油氣長輸管道的電化學(xué)腐蝕影響，都會采用陰極保護(hù)系統(tǒng)對管道進(jìn)行安全防護(hù)，但陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到交直流干擾影響而無法實(shí)現(xiàn)有效的防護(hù)，因此做好陰極保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾檢測與防護(hù)至關(guān)重要。施工人員需要在管道布置過程中對沿線地區(qū)的電氣設(shè)備及電力設(shè)置位置做好調(diào)研，詳細(xì)考察并分析交直流電對陰極保護(hù)系統(tǒng)的潛在影響，并制訂有效的應(yīng)對手段，避免交直流干擾腐蝕對管道安全運(yùn)行的影響，保證管道的有效運(yùn)行。望本文研究內(nèi)容得到相關(guān)企業(yè)的重視，深入研究陰極保護(hù)系統(tǒng)抗干擾檢測技術(shù)與應(yīng)對措施的創(chuàng)新，更好地為油氣長輸管道維護(hù)工作提供建設(shè)性意見。

【參考文獻(xiàn)】

【1】吳一峰，朱文峰，王鑫，等.基于陰極保護(hù)的油氣長輸管道抗干擾檢測評價與防護(hù)[J].中國設(shè)備工程，2017，18（13）：189-191.

【2】徐洋.分析油氣長輸管道的陰極保護(hù)測試[J].中國化工貿(mào)易，2017，19（18）：00050-00051.