潘磊

東部原油儲運公司天津輸油處

摘要：埋地輸油管道周圍存在地鐵、特高壓直流輸電線路、直流電解系統(tǒng)等設(shè)施。這些設(shè)施在運行中產(chǎn)生的直流雜散電流不僅會影響管道陰極保護(hù)系統(tǒng)，造成恒電位儀異常停機(jī)，還會加速管道腐蝕，嚴(yán)重威脅管道安全運行。通過采取排流保護(hù)措施，以減少直流干擾對管道的危害。

關(guān)鍵詞：輸油管道；直流雜散電流；排流保護(hù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城市化水平不斷提高，埋地輸油管道周圍直流雜散電流包括地鐵系統(tǒng)、直流電解系統(tǒng)、直流電焊系統(tǒng)、特高壓直流輸電線路等來源逐漸增多，加上其他管道外加陰極保護(hù)系統(tǒng)直流雜散電流等，不僅會使埋地管道發(fā)生腐蝕，還會干擾陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運行。本文主要介紹某管段直流雜散電流干擾檢測，通過采取針對性排流保護(hù)措施，保障輸油管道安全運行。

1  直流干擾識別與評價

1.1  直流干擾影響

直流雜散電流對不同管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)為：對于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，會導(dǎo)致通電點的電位波動，當(dāng)干擾較大時，可能導(dǎo)致采用恒電位運行模式的恒電位儀無法正常運行。對于犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，動態(tài)直流雜散電流干擾可能會使?fàn)奚�陽極發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，降低犧牲陽極的電流效率，致使管道得不到有效的保護(hù)，使得腐蝕速率大大加快，管道在短時間內(nèi)發(fā)生點蝕穿孔，甚至?xí)�誘發(fā)應(yīng)力腐蝕開裂。直流雜散電流腐蝕的特點是干擾范圍廣，腐蝕速度快。腐蝕點呈孔蝕狀、創(chuàng)面光滑、有時有金屬光澤、邊緣較整齊，腐蝕產(chǎn)物呈炭黑色細(xì)粉狀。當(dāng)有水分存在時，可明顯觀察到電解過程跡象。

1.2  直流干擾識別評價

根據(jù)GB 50991―2014《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》“直流干擾的識別和評價”，按管道處于設(shè)計階段、無陰極保護(hù)和已投運陰極保護(hù)三種管道工況來判斷管道所受的直流干擾程度。針對設(shè)計階段的管道，可采用管道擬經(jīng)路由兩側(cè)各20 m范圍內(nèi)的地電位梯度判斷土壤中雜散電流的強(qiáng)弱，來評估管道敷設(shè)后可能受到的直流干擾影響，并應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果預(yù)設(shè)干擾防護(hù)措施。針對剛剛建成未投產(chǎn)且實施陰極保護(hù)的管道，宜采用管地電位相對于自然電位的偏移值進(jìn)行判斷，評估是否采取干擾防護(hù)措施。針對建成投產(chǎn)已實施陰極保護(hù)的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位要求時，應(yīng)及時采取干擾防護(hù)描施。

對于現(xiàn)役輸油管道，均采用了犧牲陽極或強(qiáng)制電流的陰極保護(hù)方式，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位要求時，應(yīng)及時采取干擾防護(hù)措施。

2  排流防護(hù)措施

根據(jù)管道直流雜散電流調(diào)查和測試結(jié)果，選擇排流保護(hù)、陰極保護(hù)、防腐層修復(fù)、等電位連接、絕緣隔離、絕緣裝置跨接和屏蔽等干擾防護(hù)措施。對于已采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的管道，應(yīng)首先通過調(diào)整現(xiàn)有陰極保護(hù)系統(tǒng)抑制干擾。當(dāng)調(diào)整被干擾管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)不能有效抑制干擾的影響時，應(yīng)采取排流保護(hù)及其他防護(hù)措施。常用的排流保護(hù)措施如表 1所示。

表 1 管道直流干擾常用的排流保護(hù)方式

3  防護(hù)實例

位于北京沿線的某管道陰保站恒電位儀運行不穩(wěn)定，經(jīng)常自動停機(jī)。根據(jù)GB/T 21246―2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法》等規(guī)定，采用極化探頭或試片法測試管地電位并消除土壤IR降的影響，使用UDL2數(shù)據(jù)記錄儀對管道沿線電位進(jìn)行24小時測試。檢測數(shù)據(jù)顯示管道自然電位偏負(fù)，在投用恒電位儀并將預(yù)制電位設(shè)置為﹣0.86 V后，測得陰極保護(hù)通電電位在﹣1.0 V ～2.0 V之間跳動，見圖 1。

圖 1 管道24小時電位檢測數(shù)據(jù)

從圖 1可以看出，在夜間即地鐵停運階段，通電電位及斷電電位均比較平穩(wěn)，而在白天其電位均波動劇烈。通過調(diào)查管道周圍環(huán)境和測試管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)距離管道約3 km處有北京地鐵燕房線，且測試樁管道電位白天波動劇烈和夜間管道電位變?yōu)槠椒�(wěn)的時間與地鐵運行時間近乎一致，因此可以基本判斷該處管道受到地鐵影響。進(jìn)一步研究該處測試樁處的斷電電位，發(fā)現(xiàn)在地鐵運行階段，有部分?jǐn)嚯婋娢徽�于�?.85 VCSE。 據(jù)此判定該處管道處于欠保護(hù)狀態(tài)。

通過調(diào)整陰極保護(hù)系統(tǒng)未能有效抑制干擾影響。經(jīng)測試電位偏正位置平均通電電位在﹣0.3 VCSE左右，確定為直流雜散電流的流出點。此后對該管段開展直流干擾整治，對雜散電流流出區(qū)域管道防腐層和本體缺陷進(jìn)行修復(fù)，同溝敷設(shè)兩條排流鋅帶進(jìn)行直接排流，緩解了直流干擾。在原受干擾段每隔2 km埋設(shè)陰極保護(hù)測試試片和ER腐蝕速率探頭，監(jiān)測該處管道的電位變化和腐蝕速率。

整改措施完成一年后，通過24小時電位數(shù)據(jù)監(jiān)測，原受干擾管段斷電電位均負(fù)于﹣0.85 VCSE，管道處于有效保護(hù)狀態(tài)，達(dá)到了預(yù)期整治目的。

4  結(jié)論

當(dāng)前埋地管道受動態(tài)直流雜散電流干擾問題日益嚴(yán)重。由于雜散電流的動態(tài)波動性，電流的方向和大小隨機(jī)變化，在管道同一缺陷點處存在雜散電流的流入和流出，即發(fā)生金屬界面陰陽極極化的交替，使得腐蝕風(fēng)險的評估具有一定的難度。需要在管道設(shè)計、施工、投產(chǎn)運行全過程中，采用有效的檢測、監(jiān)測技術(shù)及科學(xué)合理的預(yù)防措施和綜合治理方法。

作者簡介：潘磊，1986年生，天津輸油處燕山輸油站副站長，工程師，主要從事油氣管道陰極保護(hù)、腐蝕與防護(hù)、完整性管理等工作。聯(lián)系方式：13012000600，bingwangpanlei@163.com。