陳曦

國家管網集團東部儲運嘉興輸油分公司

摘要：針對管道智能測試樁的零部件多、數據采集強度大、長期暴露于戶外，導致故障率高的問題，本文分析了智能測試樁常見的故障類型，測試了不同零部件故障維修前后管道電位變化，驗證了不同故障對電位準確性造成的影響，總結了一套故障排查思路和具體的維修措施。

關鍵詞：鋼制埋地管道；保護電位；智能測試樁；參比電極；試片

隨著我國基礎設施如高鐵、城市軌交以及高壓電塔建設的快速發展，給埋地油氣管道腐蝕防護工作帶來了前所未有的挑戰。統計國內外近10年的管道失效案例可以發現，大部分的管道腐蝕都發生在具有交、直流等雜散電流干擾存在的情況下。為了防止管道腐蝕，通常采用防腐層和陰極保護系統。同時，配備遠程監測系統對管道保護效果進行監測[1]。智能測試樁可以彌補普通測試樁的不足，采集大量數據，測量各類陰極保護參數，實現無線遠程測量和實時傳輸，提高管道陰極保護水平[2]。

近年來智能測試樁逐步取代了傳統的電位檢測方法，給管道陰保檢測帶來便利并提供更為可靠的數據[3]。但是，隨著智能測試樁使用年限的增加，聯網異常、電池欠壓、參比失效、試片銹蝕、接線柱銹蝕、接線錯誤和松動、采集儀故障等設備故障率也逐漸增大，影響數據采集。本文結合SN管道現場管理實踐，圍繞樁體內連接線、智能采集儀、參比電極和試片等重點，論述了智能測試樁故障排查與維修的方法。

1  測試樁內連接線

樁內連接線常見故障有接線頭銹蝕、測試線損壞以及接線問題。日常管理中需要定期給接線柱和線頭進行打磨處理，以確保接觸良好（圖 1）。事實證明，試片接線和參比接線的良好接觸以及是否松動都會對設備檢測結果造成影響。圖 2 a為試片接線端打磨處理前后通斷電電位變化情況，圖 2 b為參比線重新連接前后通斷電電位變化情況。試片接線和參比接線失效，其后果等同于試片和參比失效（藍色線條為斷電電位，紅色線條為通電電位，下同）。

圖 1 打磨接觸面

圖 2 通電/斷電電位變化圖

2  智能采集儀

智能采集儀常見問題包括采集卡、電池和傳輸附件故障等。具體檢查維修步驟如下：

（1）檢查采集卡是否工作正常，根據檢修結果進行程序升級或更換。

（2）檢測電池電壓，如果電池欠壓或電壓不穩定，則需更換電池。為了確保采集到足夠有效的電位數據，并保證遠傳樁電池壽命超過一年以上，SN管道上智能測試樁的工作模式設置為：采用長效鋰電池供電，并選擇低功耗技術，對長輸管道陰極保護通斷電電位實現自動采集與判斷。

（3）傳輸問題，檢測SIM卡、卡托和天線，并根據實際檢測結果更換相應部件。如更換配件無法解決測試樁的問題，則需要更換整套采集終端設備。

圖 3 a為SIM卡接觸不良問題整改前后通斷電電位變化情況。SIM卡接觸不良，將導致電位數據無法正常傳輸，整改后，重新上傳數據。圖 3 b為重新標定采集儀前后通斷電電位變化情況。圖 3 c為更換采集儀前后通斷電電位變化情況，采集儀屬于智能測試樁的數據處理中樞，校準或維修后電位值恢復正常。

圖 3 通電/斷電電位變化圖

3  校核參比電極、試片

（1）參比電極的檢測方法和標準。采用便攜式銅/飽和硫酸銅（CSE）參比電極進行檢測，并記錄便攜參比的測量結果。對長效參比直流電位（U1），應滿足以下標準：|U1| < 10 mV。測量前應對便攜式標準參比進行校準驗證。

圖 4為參比失效更換前后的通斷電電位變化情況。參比電極是檢測斷電電位和通電電位的基準，參比失效造成通/斷電電位均偏正。從數據對比可以看出，參比不同程度的失效會對檢測結果產生不同程度的影響。

圖 4 參比失效更換前后通斷電電位變化圖

（2）試片的檢測方法。為了消除IR降，以更準確地檢測出斷電電位，試片通常埋設在管道附近。SN管道上用于檢測直流斷電電位的試片面積為6.5 cm2。雖然試片與管道連接并受陰極保護，但由于長期埋設在地下，特別是在南方地區水位較高且長時間泡在水中，會導致附著物或沉淀物的形成，如圖 5所示。此外，地下水位的上升或者下降也可能導致試片與土壤之間出現間隙，從而影響斷電電位的準確性。

圖 5 新舊試片對比

通常采用如下測試方法：遠程無數據監測系統讀取一組斷電電位后，將試片接線端從管道上斷開，將萬用表的正極接到試片接線端，負極接到長效參比接線端，測試試片從管道上斷開時瞬間的電位值，并記錄萬用表（建議采用FLUKE289 型萬用表）讀取的第一個和第二個電位值；測試完成后，將試片連接回管道極化3分鐘以后，再進行下一組斷電電位測試，記錄5組數據。遠程無線數據監測系統讀取的斷電電位與萬用表或記錄儀讀取數據的偏差應在±10mV 之內。

圖 6為試片失效，在更換試片前后通斷電電位變化情況。試片失效嚴重影響斷電電位的準確性，通電電位不受影響，更換試片后，斷電電位恢復正常。

圖 6 參比試片更換前后通斷電電位變化圖

4  結語

鋼制埋地輸油管道智能測試樁為管道保護提供了數據基礎，但測試樁故障會造成陰保數據不準確。現場實踐證明，不同部件的失效在電位曲線圖上會呈現不同的變化規律。做好智能測試樁樁體、智能采集儀、電源、參比電極、試片等零部件的故障排查與維護，對保證電位數據的真實性具有重要的意義。

參考文獻：

[1]張玉志．邵建，陳洪源.國內外管道外防腐層應用現狀與發展趨勢[J].油氣儲運，2011，30(11)：845-847．

[2]陳江波.輸油管道陰極保護監測傳輸系統及其應用[J]. 油氣儲運，2015，34(005)：533-534.

[3]張玉星，邢琳琳，任建鑫，等.城鎮燃氣陰極保護遠傳應用及監測數據分析[J].煤氣與熱力，2019，39(10)：13-17.

作者簡介：陳曦，1991年生，碩士研究生，工程師，嘉興輸油分公司無錫作業區副主任，從事輸油管道管理工作。聯系方式：18551832141，chenxicn2005@qq.com。