南疆利民管道閥室內(nèi)埋地管線陰極保護(hù)漏電檢測分析

李曉波 劉宗勝 王民 謝錫林 王蔭剛

1塔里木油田分公司塔西南勘探開發(fā)公司

2中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司

塔里木油田分公司塔西南勘探開發(fā)公司南疆利民長輸管道全長2 100 km，目前沿線設(shè)置有55座閥室[1-2]。根據(jù)原有設(shè)計(jì)進(jìn)出閥室無絕緣接頭，僅在去放空區(qū)管道上安裝有絕緣接頭，因此閥室內(nèi)管道也受到陰極保護(hù)的作用，這就要求被保護(hù)結(jié)構(gòu)有良好的絕緣性能?；陔姎獍踩紤]，閥室內(nèi)的電氣儀表、防雷等接地與管道需通過絕緣卡套、絕緣墊片等措施進(jìn)行絕緣。如果存在管道與接地搭接或絕緣失效，將會(huì)造成閥室管道陰保電位偏正，埋地管道處于欠保護(hù)狀態(tài)，引起閥室內(nèi)管道腐蝕[3-5]。

1 管道搭接或絕緣失效評(píng)估

DM內(nèi)外業(yè)一體化型管道防腐層檢測儀用于非開挖條件下采用交流電流衰減法[6-8]判斷有問題的地段管道（圖1），檢測管道電流，從而測繪出電流曲線圖。

圖1 電流衰降法判斷有問題的地段管道Fig.1 Pipeline in problematic location determined by current decay method

將發(fā)射機(jī)紅色信號(hào)線與管道連接，黑色信號(hào)線與大地連接，由DM大功率發(fā)射機(jī)向管道發(fā)送近似直流的3 Hz（或4 Hz，可以自行選擇）電流和128 Hz/640 Hz定位電流，便攜式接收機(jī)能準(zhǔn)確地探測到經(jīng)管道傳送的這種特殊信號(hào)，跟蹤和采集該信號(hào)，便能測繪出管道上各處的電流強(qiáng)度，分析電流變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道防腐層絕緣性的評(píng)估。外腐蝕破損定位A字架見圖2。

圖2 外腐蝕破損定位A字架Fig.2 A-shaped frame for external corrosion damage location

電流強(qiáng)度隨著管道距離的增加而衰減，在管徑、管材、土壤環(huán)境不變的情況下，管道防腐層對(duì)地絕緣越好，施加在管道上的電流損失越少，衰減亦越小。如果管道搭接或絕緣失效，管道上電流損失將越來越嚴(yán)重，衰減就越大。分析電流的損失，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道搭接或絕緣失效的評(píng)估。

1.1 和民干線44號(hào)閥室陰極保護(hù)電流分析

使用管中電流衰減法（PCM法）對(duì)閥池最近的測試樁進(jìn)行等間距管中電流測試，在閥室附近的測試樁施加128 Hz交流信號(hào)，使用DM接收機(jī)測量管中電流值，檢測數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 閥室陰極保護(hù)漏電時(shí)電流衰減曲線Fig.3 Current attenuation curve of valve chamber with cathodic protection leakage

當(dāng)閥室陰極保護(hù)電流漏電時(shí)，感應(yīng)電流有明顯的信號(hào)衰減，反映閥室存在漏電現(xiàn)象。

1.2 和民干線46號(hào)閥室陰極保護(hù)電流分析

當(dāng)閥室不存在陰極保護(hù)電流漏電時(shí)，感應(yīng)電流無明顯信號(hào)衰減，閥室陰極保護(hù)無漏電時(shí)電流衰減曲線見圖4。

圖4 閥室陰極保護(hù)無漏電時(shí)電流衰減曲線Fig.4 Current attenuation curve of valve chamber without cathodic protection leakage

2 閥室陰極保護(hù)漏電密間隔電位分析

2.1 和民干線44號(hào)閥室漏電分析

對(duì)44號(hào)閥室進(jìn)、出站管道進(jìn)行電位測試，用一根長300 m的導(dǎo)線一端與管道連接，另一端與萬用表連接，將硫酸銅參比電極沿管道上方每隔20 m進(jìn)行一次電位檢測，檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

和民干線44號(hào)閥室接地系統(tǒng)與管道不能完全電隔離，閥室內(nèi)電氣設(shè)備接地與氣液聯(lián)動(dòng)閥（管道部分）存在電連接。閥室陰極保護(hù)漏電時(shí)電位見圖5，管道管地電位明顯比閥室外測試樁電位偏正。

表1 閥室陰極保護(hù)漏電時(shí)電位統(tǒng)計(jì)Tab.1 Potential statistics of cathodic protection leakage of valve chamber

圖5 44號(hào)閥室陰極保護(hù)漏電時(shí)電位Fig.5 Potential of No.44 valve chamber with cathodic protection leakage

2.2 和民干線46號(hào)閥室漏電分析

經(jīng)檢測46號(hào)閥室周圍陰極保護(hù)電位為-0.97 V，閥池內(nèi)管道電位與閥池外管道電位無明顯電位差，說明閥室內(nèi)部無明顯陰極保護(hù)電流泄漏，檢測數(shù)據(jù)見表2。閥室陰極保護(hù)無漏電時(shí)電位見圖6。

表2 閥室陰極保護(hù)無漏電時(shí)電位統(tǒng)計(jì)Tab.2 Potential statistics without cathodic protection leakage in valve chamber

圖6 46號(hào)閥室陰極保護(hù)無漏電時(shí)電位Fig.6 Potential of No.46 valve chamber without cathodic protection leakage

3 閥室絕緣性能評(píng)估

閥室內(nèi)的電氣部分（包括防雷接地）應(yīng)與干線管道電絕緣，如果絕緣出現(xiàn)問題，則會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)電流大量流失的同時(shí)將干線可能存在的雜散電流引入閥室[9-10]。本次測試使用電流衰減法檢測閥室管道電流，來判斷閥室的絕緣性能以及測試閥室中各個(gè)位置絕緣裝置兩邊的電位，用電位差來判斷絕緣裝置的絕緣性能。如果感應(yīng)電流有明顯的衰減，表明閥室存在陰極保護(hù)電流漏電；如果感應(yīng)信號(hào)電流緩慢衰減，電流衰減曲線平滑，表明此閥室不存在陰極保護(hù)漏電現(xiàn)象。

如測試結(jié)果顯示該閥室存在漏電，應(yīng)對(duì)閥室放空管道等絕緣裝置兩邊的電位及電位差進(jìn)行測試。如果絕緣裝置性能良好，再進(jìn)一步將閥室內(nèi)設(shè)備與接地網(wǎng)的連線全部斷開，使用電流衰減法檢測閥室管道電流，從而逐步分析出閥室內(nèi)埋地管道陰極保護(hù)漏電原因。

4 閥室陰極保護(hù)漏電控制措施

通過對(duì)閥室內(nèi)埋地管道陰極保護(hù)進(jìn)行漏電檢測分析，造成南疆利民長輸管道閥室漏電的主要原因是由于閥室內(nèi)設(shè)備與接地網(wǎng)連接，陰極保護(hù)電流通過接地網(wǎng)流入大地。塔里木油田分公司南疆天然氣利民長輸管道閥室分為管道部分和電氣部分，陰極保護(hù)要求絕緣，電氣專業(yè)又要求接地。干線管道與電氣設(shè)備箱相互連接，而設(shè)備間的設(shè)備都與接地極連接，從而導(dǎo)致陰極保護(hù)電流從接地極流失，造成陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)（閥室采用的都是鍍鋅扁鋼做水平接地極的接地方式）。

由于閥室陰極保護(hù)漏電的主要問題在于閥室的接地系統(tǒng)漏電，導(dǎo)致大量的陰極保護(hù)電流由閥室內(nèi)的接地系統(tǒng)流失。根據(jù)電流流動(dòng)的方向，如果使干線與閥室保護(hù)電位平衡，陰極保護(hù)電流就不會(huì)流失或流失減小，從而間接提高閥室進(jìn)、出站的電位。因此需要補(bǔ)充電流，使閥室接地附近陰極保護(hù)電位足夠負(fù)。

針對(duì)南疆利民長輸管道檢測出的部分閥室漏電，開展計(jì)劃性、預(yù)見性的在漏電閥室管道連接的設(shè)備接地引下線中安裝固態(tài)去耦合器，解決了長輸管道既要求絕緣，電氣專業(yè)設(shè)備又要求接地的矛盾。通過通交隔直，避免了接地網(wǎng)直連帶來的問題，有利于提升陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)能力，減小外界環(huán)境干擾等對(duì)長輸管道和閥室的有害影響。

5 結(jié)束語

利用上述方法對(duì)南疆天然氣利民管道全線進(jìn)行排查，共發(fā)現(xiàn)此類漏電閥室7座，并逐一進(jìn)行整改，極大地提高了南疆利民管道全線陰極保護(hù)效果，保障了管道安全平穩(wěn)運(yùn)行，為南疆地區(qū)社會(huì)發(fā)展及各族民眾安居樂業(yè)發(fā)揮了重要作用。