王潤1  翁繼軍2

1  中海油信息科技有限公司北京分公司；2  中國石油化工股份有限公司西北油田分公司

摘要：為探究原油長輸管道陰極保護(hù)失效的原因，通過管道通/斷電電位、集輸末站內(nèi)外電位和絕緣法蘭測試等，判斷集輸管線是否處于有效的保護(hù)狀態(tài)、站內(nèi)外陰極保護(hù)是否存在直流干擾情況，以及絕緣法蘭的工作情況。結(jié)果表明：管道斷電電位沒有達(dá)到要求和集輸末站內(nèi)外陰極保護(hù)相互干擾，是該長輸管道陰極保護(hù)失效的主要原因。

關(guān)鍵詞：長輸管道；陰極保護(hù)；通/斷電電位；直流干擾；絕緣法蘭

石油、天然氣管道管材一般為鋼制螺旋焊管，因埋于地下，會受到輸送介質(zhì)、土壤、地下水以及雜散電流的腐蝕而致管壁變薄，甚至穿孔泄漏，最終導(dǎo)致管道失效，因此對埋地油氣管道進(jìn)行定期檢測尤為重要[1]。中石化西北油田分公司某油氣外輸管網(wǎng)施加陰極保護(hù)運(yùn)行多年，出現(xiàn)了較嚴(yán)重的腐蝕情況，陰極保護(hù)問題頻發(fā)。本文以管道某區(qū)段為研究對象，通過現(xiàn)場檢測并分析陰極保護(hù)相關(guān)參數(shù)，對陰極保護(hù)的有效性進(jìn)行評價(jià)。

1 試驗(yàn)

1.1 管道通/斷電電位測試

按照GB/T 21246—2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法》，把鎂陽極和管道斷開，并通過DCVG電流斷續(xù)器連接，測試管道的通/斷電電位，電流同步斷續(xù)器的通/斷電周期分別設(shè)置12s和3s。

通常IR降通過暫時(shí)中斷電流，瞬時(shí)讀取保護(hù)電位，由于與陰極保護(hù)電流中斷相關(guān)的誘導(dǎo)效應(yīng)和電容效應(yīng)，可能會出現(xiàn)“尖峰”，因此應(yīng)該在這些尖峰消退后讀取斷電電位。

1.2 站內(nèi)外干擾測試

站內(nèi)管線區(qū)域和站外集輸管線的陰極保護(hù)用絕緣法蘭分開，由于電流的分布特征與防腐層破損點(diǎn)存在關(guān)聯(lián)，所以站內(nèi)、站外陰極保護(hù)必然存在直流干擾。

采用以下方法測試站內(nèi)外干擾大�。孩訇帢O保護(hù)都啟用時(shí)，測試站內(nèi)、站外管線電 位；②斷開站內(nèi)管線的所有陰極保護(hù)，測試站內(nèi)、站外管線、電位，判斷站內(nèi)管線對站外管線的干擾程度；反之，測試站外管線對站內(nèi)管線的干擾。③通過調(diào)節(jié)站內(nèi)、站外恒電位儀輸出，測試不同輸出情況下干擾的大小程度。

1.3  絕緣法蘭性能測試

使用Fluke289型萬用表測試通/斷電時(shí)絕緣接頭（法蘭）兩端的通/斷電電位，根據(jù)站內(nèi)、站外電位的變化分析絕緣接頭的絕緣性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 陰極保護(hù)效果分析

1#集氣站至1#閥室之間的管道采用外加電流陰極保護(hù)方式，陰極保護(hù)站設(shè)在集氣站。在陰保站安裝電流斷續(xù)器，并在不同的測試樁位置進(jìn)行通/斷電電位測試，結(jié)果見表1。

由表1可知，管道通電電位在-850~-1200mV標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但其斷電電位不符低于-850mV準(zhǔn)則，且國標(biāo)規(guī)定的極化電位為斷電電位而非通電電位。因此可以判斷該段管道并沒有處于有效的陰極保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)管道金屬表面沒有達(dá)到完全陰極極化，仍處于被腐蝕的狀態(tài)。所以需要調(diào)大恒電位儀輸出，采用斷電電位判斷管道是否達(dá)到足夠的陰極保護(hù)。

2.2 集輸末站干擾測試結(jié)果與分析

通過測試發(fā)現(xiàn)末站站內(nèi)外干擾最嚴(yán)重，特別是絕緣法蘭兩端的電位干擾影響最大。在該處安裝2個(gè)測試探頭、離站最近的站外測試樁處安裝測試試片，探頭極化48h后，測試1#探頭和2#探頭的通電和斷電電位，然后分別在恒電位儀處斷開站外和站內(nèi)恒電位儀，再測試探頭處的電位，結(jié)果見表2、3。

由表2 、3可知，斷電電位有時(shí)比通電電位高，是由于陽極位置分布造成的，同時(shí)站內(nèi)外的斷電電位都沒達(dá)到-850mV的最低保護(hù)電位要求。當(dāng)站外管道電位為-850mV時(shí)，站內(nèi)管道都沒達(dá)到陰極保護(hù)準(zhǔn)則要求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證干擾程度的大小，將站內(nèi)管線電位提高（電流從6A增加到18A），測試站內(nèi)外管道電位變化，結(jié)果見表4。

分析表4可知，當(dāng)站內(nèi)管線電位提高后，其通電電位才達(dá)到合格的保護(hù)范圍，此時(shí)站外管道的通電電位也相應(yīng)提高。為了分析站內(nèi)陰極保護(hù)電流增大時(shí)對站外的干擾，測試站外測試試片電位的變化情況，電流為6 A時(shí)，通電電壓為-1280 mV，斷電電壓為-880 mV；電流為18 A時(shí)，通電電壓為-1530 mV，斷電電壓為-1198 mV。可知隨著站內(nèi)陰極保護(hù)電流的增大，站內(nèi)陰保對站外的影響增大。站外管線通/斷電電位雖然隨著站內(nèi)陰保電流的增大而增大，但其斷電電位在保護(hù)電位范圍之內(nèi)（-850~-1200mV)，沒有產(chǎn)生過保護(hù)，符合國標(biāo)要求。

從以上結(jié)果可以看出，站內(nèi)外陰極保護(hù)干擾可通過調(diào)節(jié)及平衡站內(nèi)外的輸出，如使離站外管道較近的陽極輸出電流較小，而遠(yuǎn)離站外管道的陽極輸出較大，站內(nèi)外管道的保護(hù)電位都在規(guī)定電位區(qū)間之內(nèi)（-850~-1200mV) 。

2.3 絕緣法蘭測試結(jié)果與分析

在集輸末站的絕緣法蘭兩側(cè)都安裝鋅接地電池，其中測試電纜和鋅接地電池通過絕緣膠帶直接連接，站外鋅接地電壓為-994 mV，站外管道-938 mV，站內(nèi)鋅接地-735 mV，站內(nèi)管道-565 mV。絕緣法蘭電阻2.4Ω，鋅接地電阻3.1Ω�？梢钥闯�，集輸末站處的絕緣法蘭性能良好，但是鋅接地電池基本耗盡，需要盡快更換�？梢姡�站內(nèi)外的陰保干擾并不是絕緣法蘭失效造成的，而是站內(nèi)外管線施加的陰極保護(hù)相互干擾的結(jié)果，平衡站內(nèi)外陰保站的輸出是解決陰保干擾的關(guān)鍵。

3 結(jié)論

（1）測試管道的通/斷電電位發(fā)現(xiàn)，管道通電電位都在國標(biāo)規(guī)定的-850~-1200mV之間，但其斷電電位都不符-850mV的最低準(zhǔn)則，因此測試管道并沒有處于有效的陰極保護(hù)狀態(tài)。

（2）站內(nèi)外陰極保護(hù)干擾可通過調(diào)節(jié)及平衡站內(nèi)外的輸出使之在規(guī)定電位區(qū)間之內(nèi)（-850~-1200mV) 。

（3）集輸末站處的絕緣法蘭性能良好，排除絕緣法蘭對陰保干擾的可能，但是鋅接地電池基本耗盡。

（4）管道的斷電電位沒有達(dá)到要求以及集輸末站內(nèi)外的直流干擾，是該長輸管道陰極保護(hù)失效的主要原因。

參考文獻(xiàn)

[1] 張其敏, 陳寧. 埋地管道陰極保護(hù)效果監(jiān)測技術(shù)分析[J]. 油氣田地面工程, 2008, 27(9):11-12. 

作者：王潤，1987年生，2014年碩士研究生畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），研究方向?yàn)楣艿栏�蝕與防護(hù)。2014年參加工作，現(xiàn)就職于中海油信息科技有限公司北京分公司，從事油田管道腐蝕與防腐工作。

《管道保護(hù)》2017年第6期（總第37期）