閆青松

摘要：某輸氣管線服役12年后發(fā)生陰極保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。文章檢測(cè)了影響陰極保護(hù)電位的因素有外防腐層絕緣性能、外防腐層缺陷點(diǎn)情況和陰極保護(hù)系統(tǒng)等，結(jié)果表明：加建陰極保護(hù)站后，陰極保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)的管段斷電電位均在-0.85～-1.25V之間，滿足保護(hù)要求。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；陰極保護(hù)電位；絕緣性；缺陷點(diǎn)；陰保站；欠保護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TF526 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.071

1 概述

由于長(zhǎng)距離埋地金屬管道所處環(huán)境惡劣且含有大量腐蝕介質(zhì)，管線有可能發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕行為，造成經(jīng)濟(jì)損失和安全危害。為了提高埋地鋼質(zhì)管道的耐腐蝕性，國(guó)內(nèi)外廣泛采用防護(hù)層和陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)技術(shù)，而且對(duì)于因防護(hù)層破損使得金屬管道暴露的缺陷處應(yīng)進(jìn)行集中的陰極保護(hù)。管道即使進(jìn)行了陰極保護(hù)，但長(zhǎng)距離輸送天然氣管道在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)楦鞣N影響因素，造成管道長(zhǎng)期處于欠保護(hù)狀態(tài)，最終降低了管道的耐腐蝕性，導(dǎo)致部分管道腐蝕加重等。

本文以某天然氣管道為研究對(duì)象，針對(duì)該管線在實(shí)際工況中的運(yùn)行情況，分析影響天然氣管線陰極保護(hù)電位的主要因素，給出了實(shí)際工程中施加陰極保護(hù)的參考意見。

2 實(shí)際工況分析

該天然氣管道投產(chǎn)于2002年12月，全長(zhǎng)187.8公里，沿線設(shè)“十室三井六站”，主管道規(guī)格為Φ508×6.4，為L(zhǎng)320螺旋鋼管，設(shè)計(jì)壓力為3.9MPa，管線防腐采用環(huán)氧粉末涂層加陰極保護(hù)聯(lián)合防腐技術(shù)，同時(shí)敷設(shè)8芯通信光纜。全線共有穿越公路231處、鐵路8處、河流29處。全管線共建有2座陰保站（A和B）、154個(gè)測(cè)試樁，通過(guò)對(duì)各測(cè)試樁電位的測(cè)試和分析，測(cè)A樁至測(cè)B樁間共22個(gè)測(cè)試樁電位不達(dá)標(biāo)（斷電電位低于-0.85V），該段管段處于欠保護(hù)狀態(tài)。

由于A站至B站管道沿線多經(jīng)過(guò)農(nóng)田、大棚區(qū)、穿越山區(qū)與河流，造成管線服役環(huán)境多為高濕高熱、酸性強(qiáng)的實(shí)際。如土壤間飽含空氣、水、鹽，使之形成特殊電解質(zhì)，對(duì)陰極保護(hù)會(huì)產(chǎn)生影響，最佳保護(hù)電位隨土壤含水率和Cl-含量的變化較明顯，另外該段埋地管道細(xì)菌腐蝕、雜散電流腐蝕均比較嚴(yán)重。

通過(guò)分析埋地管線的外防腐層、施加的陰極保護(hù)系統(tǒng)以及服役環(huán)境，找出可能影響該天然氣管道電位不達(dá)標(biāo)的因素，大致可分為外防腐層絕緣性能、外防腐層缺陷點(diǎn)情況以及A站至B站間陰極保護(hù)系統(tǒng)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與處理措施

3.1 外防腐層絕緣性能檢測(cè)

防腐層絕緣電阻（Rg）是表征防腐層性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，防腐層所出現(xiàn)的任何破損、老化等都將表現(xiàn)為防腐層絕緣電阻值Rg的降低。本次測(cè)試采用英國(guó)RD-PCM埋地管線電流測(cè)繪系統(tǒng)測(cè)試PCM電流，并通過(guò)防腐層絕緣電阻計(jì)算來(lái)評(píng)價(jià)防腐層的防護(hù)性能。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以100m為一個(gè)測(cè)試段，共154個(gè)測(cè)試段。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，A站至B站管道外防腐層優(yōu)秀段為123km，優(yōu)良率達(dá)到99%以上，因此該段管道外防腐層絕緣質(zhì)量總體良好。

3.2 外防腐層缺陷點(diǎn)檢測(cè)

本次測(cè)試采用了PCM+ACVG與CIPS/DCVG測(cè)試方法對(duì)A站至B站管道防腐層缺陷點(diǎn)進(jìn)行了綜合分類。通過(guò)間接檢測(cè)獲取的IR%值、OFF電位、腐蝕活性三項(xiàng)指標(biāo)綜合進(jìn)行防腐層缺陷點(diǎn)的等級(jí)劃分，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開挖的直接檢測(cè)結(jié)果對(duì)其評(píng)判等級(jí)進(jìn)行修正。在本次檢測(cè)過(guò)程中，凡是符合ACVG或DCVG分類標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)都從重級(jí)別。所檢測(cè)的管道外防腐層缺陷共179處，其中一類缺陷點(diǎn)24處、二類缺陷點(diǎn)107處、三類缺陷點(diǎn)38處。

由于大部分缺陷點(diǎn)位于蔬菜大棚區(qū)、河流穿越處等地，造成開挖成本較高、開挖難度大。綜合考慮，不采取管道外防腐層缺陷點(diǎn)開挖維修。而是將本次檢測(cè)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料長(zhǎng)期保存，以便與下一個(gè)檢測(cè)周期的數(shù)據(jù)做出對(duì)比，以考察防腐層質(zhì)量劣化的速率。

3.3 陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

A、B兩站作為陰極保護(hù)站均采用IHF數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀。其設(shè)計(jì)參數(shù)為：管道自然電位：-0.55V；最小保護(hù)電位：-0.85V；最大保護(hù)電位：-1.25V；管道金屬電阻率：0.225Ω·mm2/m；保護(hù)電流密度：0.1mA/m2；土壤電阻率：20Ω·m。使用的環(huán)境條件為：環(huán)境溫度：-30℃～+45℃；濕度≤95%；無(wú)易燃、易爆和腐蝕性粉塵的場(chǎng)合；氣壓86～106kPa。

3.3.1 雜散電流影響：一般將可能產(chǎn)生雜散電流的電路、設(shè)備稱為干擾源，根據(jù)干擾源的不同，可分為直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕，其中交流雜散電流對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的影響應(yīng)引起重視。本次主要通過(guò)每月對(duì)全線154個(gè)測(cè)試樁的交流電壓進(jìn)行測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)控交流電對(duì)沿線管道的影響。從全線管道測(cè)試樁交流電壓情況表中可看出：全線測(cè)試樁交流電壓均在0.1～2.9V范圍之內(nèi)。當(dāng)管道上的交流干擾電壓不高于4V時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施。

3.3.2 陰極保護(hù)站最大保護(hù)距離影響：陰極保護(hù)站是為了有效實(shí)現(xiàn)對(duì)埋地金屬管道陰極保護(hù)而設(shè)計(jì)的。要想對(duì)陰極保護(hù)站與站之間的管道保護(hù)完全，兩站間的距離是必須考慮的因素。根據(jù)所檢測(cè)管道外防腐層的電阻率等實(shí)際參數(shù)，陰極保護(hù)電流密度取10μA比較合適，A、B兩座陰保場(chǎng)站理論最大保護(hù)距離是49.80km。實(shí)測(cè)A站至B站的距離是111.761km，根據(jù)該管段的陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告結(jié)果，B站單向保護(hù)距離為32km左右，A站向B站方向的保護(hù)距離是79.761km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論值49.80km。

針對(duì)以上檢測(cè)結(jié)果，提出兩種解決方案：一是對(duì)陰級(jí)保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)的管段實(shí)施犧牲陽(yáng)極保護(hù)；二是在A站與B站之間增加1個(gè)外加電流陰極保護(hù)站，縮短陰極保護(hù)站的站間距。由于在實(shí)施外加電流陰級(jí)保護(hù)的管段上直連犧牲陽(yáng)極保護(hù)，兩種保護(hù)方式相互影響，直連的犧牲陽(yáng)極難以取得應(yīng)有的保護(hù)效果，因此設(shè)計(jì)采取增加外加電流陰極保護(hù)站的維修方案。

4 結(jié)語(yǔ)

由于A、B兩座陰極保護(hù)站間距離較長(zhǎng)，未能使全線達(dá)到有效保護(hù)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，考慮場(chǎng)地滿足輔助陽(yáng)極埋設(shè)條件、施工與管理方便、具備穩(wěn)定市電、雜散電流等影響因素，將某蔬菜大棚處作為新增C陰極保護(hù)站的建站地址。陰保電位不達(dá)標(biāo)的管段通電電位及斷電電位復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，其均在-0.85～-1.2V之間，因此新建一座陰極保護(hù)站能有效解決部分管段陰保電位不達(dá)標(biāo)問(wèn)題。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）