趙云

中國石油西部管道公司管道處

【摘要】本文以西部原油管道陰極保護(hù)系統(tǒng)與管道附屬設(shè)施間的發(fā)生的絕緣問題為主要實(shí)例，結(jié)合腐蝕控制中關(guān)于陰極保護(hù)絕緣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出了陰極保護(hù)設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)該注意的問題，闡明了管道系統(tǒng)的絕緣對陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性、運(yùn)行壽命和經(jīng)濟(jì)性的影響。

【關(guān)鍵詞】陰極保護(hù)管道系統(tǒng) 附屬設(shè)施 電絕緣 重要性

在相關(guān)腐蝕控制規(guī)范中，對埋地管道陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電絕緣有著非常嚴(yán)格、細(xì)致的規(guī)定。這是因?yàn)�，如果沒有絕緣，管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)就不可能發(fā)揮應(yīng)有的作用。然而，在對國內(nèi)幾條大型原油和天然氣管道腐蝕控制工程的驗(yàn)收和檢測中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中，人們往往對管道系統(tǒng)“電絕緣”的理解、認(rèn)識和實(shí)施并不全面和到位。往往因小小的疏忽大意或電絕緣的處理不當(dāng)， 會使管道的陰極保護(hù)成本大大增加，并影響管道的運(yùn)行壽命。

1 陰極保護(hù)管道系統(tǒng)電絕緣的規(guī)定

所謂陰極保護(hù)管道系統(tǒng)的電絕緣是指：使埋地的陰極保護(hù)管道系統(tǒng)與其他金屬構(gòu)筑物或接地體、環(huán)境呈電氣隔離狀態(tài)。之所以作此規(guī)定，是為了防止施加給埋地管道的陰極保護(hù)電流沿著這些金屬構(gòu)筑物、接地體和短路點(diǎn)流到土壤中去，而不能夠?yàn)楣艿捞峁╆帢O保護(hù)作用。

GB 21448-2008 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》第4.2.3條規(guī)定：“陰極保護(hù)管道應(yīng)與公共或場區(qū)的接地系統(tǒng)電絕緣。除非經(jīng)檢測能夠確認(rèn)， 所提供的陰極保護(hù)電流能夠足以抵消其接地系統(tǒng)造成的電流損失”。美國NACE SP0169-2007 《埋地或水下金屬管道系統(tǒng)的外腐蝕控制》（最早的標(biāo)準(zhǔn)為：NACE RP01699)）第4章“管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)” 第4.3.1條給出了9類宜安裝電絕緣裝置的位置。這9類位置既包括了我們在電絕緣設(shè)計(jì)中常常遇到的計(jì)量站、集輸、調(diào)壓站的入口、出口、干管與支線的連接處，還包括雜散電流區(qū)、不同金屬的連接處及金屬管道與其他金屬構(gòu)筑物——套管、管橋等部位。也就是通過在陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄟ@些位置可以是在管道上、管道支撐構(gòu)筑物上或者在管道附件上）安裝和設(shè)置電絕緣裝置，避免管道與其他金屬構(gòu)筑物間形成金屬短路，來實(shí)現(xiàn)被保護(hù)管道系統(tǒng)的電絕緣。這些絕緣裝置可以是預(yù)裝的絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣連接器等。

特別應(yīng)指出的是，NACD SP0169第4.3.1.9條強(qiáng)調(diào)了“管道的電動閥門和測試儀表采用接地的位置”。在管道的實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，恰恰這一規(guī)定在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)和施工中被忽略。也就是在埋地管道的閥門室內(nèi)或者是計(jì)量室內(nèi)，往往忽略了對這些管道附屬設(shè)施——閥門、計(jì)量儀表、檢測儀表的電絕緣處理。

2 實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)的絕緣問題

通過對西部管道某轄管段5#監(jiān)測點(diǎn)（手動閥室）和42#分輸閥室（電動閥室）進(jìn)行漏點(diǎn)檢測和PCM評估后發(fā)現(xiàn)，手動閥室和電動閥室均存在不同程度的管道接地現(xiàn)象，對陰極保護(hù)電流造成一定流失。對以上兩個(gè)閥室采用皮爾遜法檢測，發(fā)現(xiàn)均存在大的防腐層破損點(diǎn)，在閥室接地極處也存在破損點(diǎn)，說明干線管道與接地網(wǎng)存在連接現(xiàn)象。采用PCM法進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)在閥室處電流衰減較嚴(yán)重，形成漏斗現(xiàn)象。圖1～圖4分別反映了電動閥門、壓力變送器、溫度變送器等管道附屬設(shè)施處絕緣處理的欠缺。

由于這些部位絕緣設(shè)計(jì)的缺失，造成陰極保護(hù)電流的漏泄，影響了該段管道的陰極保護(hù)效果。通過在這些部位增加絕緣法蘭設(shè)置，使管道的電絕緣狀況得到改善。例如：在壓力變送器針形閥上端增加絕緣接頭使其與接地網(wǎng)完全隔離； 在溫度變送器傳輸線保護(hù)套管處增加絕緣接頭， 同時(shí)斷開溫度變送器殼；對壓力變送器和溫度變送器增設(shè)了絕緣接頭。如圖5所示。

3 管道系統(tǒng)與附屬設(shè)施電絕緣的重要性

所謂陰極保護(hù)，就是通過降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著減小而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)的一種方法。它是管道防腐層防護(hù)的一種補(bǔ)充，一旦投入，在管道運(yùn)行期間是不能間斷的。只有這樣， 陰極保護(hù)才是經(jīng)濟(jì)可行的。

但是，在管道場區(qū)內(nèi)存在大量接地系統(tǒng)， 這些接地系統(tǒng)有的是儀器儀表的接地，有的是電動設(shè)施（發(fā)動機(jī)、閥門等）的接地。如果沒有處理好埋地管道與這些附屬設(shè)施間的絕緣，則會由于這些接地設(shè)施的存在將管道上的陰極保護(hù)電流引入地下。這樣，一方面白白浪費(fèi)了電能；另一方面使原有的陰極保護(hù)電流密度大大降低，從而使管道的部分區(qū)域達(dá)不到陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則的要求，或者使受陰極保護(hù)管道的長度縮短。尤其是在目前管道施工大量選用高絕緣性能防腐層的情況下，會使陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中原本可以保護(hù)幾百公里長的陰極保護(hù)站，僅僅能夠保護(hù)一百多公里甚至更短，造成陰極保護(hù)的性價(jià)比大大降低。

如，西部管道某轄管段5#監(jiān)測點(diǎn)（手動閥室）和42#分輸閥室就是因?yàn)榻拥芈╇�，�?dǎo)致線路保護(hù)距離大幅縮短。在排查閥室管道的絕緣性能時(shí)，可以通過測試防腐層的絕緣電阻進(jìn)行直觀判斷。如某輸油管線38#閥室（其管道分段圖如圖6所示），通過PCM測試的電阻值（見表1）可以明顯看出閥室部位管道的絕緣性能很差。

同樣的問題，在西氣東輸豫皖管理處管線的123閥室，以及其他一些新敷設(shè)原油或天然氣管道的施工驗(yàn)收測試中也曾多次發(fā)現(xiàn)。閥室電絕緣不良，會導(dǎo)致大量陰保電流漏失，閥室管道發(fā)生腐蝕，甚至有可能引發(fā)更大安全事故。

4 結(jié)論

在埋地管道陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)施工中，對管道與其附屬設(shè)施間的電絕緣問題應(yīng)予以足夠重視。電絕緣的設(shè)計(jì)、材料、尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合SY/T 0086-2012《陰極保護(hù)管道的電絕緣標(biāo)準(zhǔn)》要求； 已經(jīng)設(shè)置了電絕緣裝置的，應(yīng)該按照該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定定時(shí)測試其有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] NACE SP0169-2007 《埋地或水下金屬管道系統(tǒng)的外腐蝕控制》

[2] GB 21448-2008 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》

[3] SY/T 0086-2012《陰極保護(hù)管道的電絕緣標(biāo)準(zhǔn)》