蔡 亮

（中國航油集團(tuán)津京管道運(yùn)輸有限責(zé)任公司，天津 300300）

中國民航津京185km輸油管道陰極保護(hù)工程實(shí)踐

蔡 亮

（中國航油集團(tuán)津京管道運(yùn)輸有限責(zé)任公司，天津 300300）

介紹了中國民航津京長185km輸油管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢測情況，檢測結(jié)果表明，63個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)符合要求，但塘沽東鹽橋至海防路長約4km管道的陰極保護(hù)電位不合格，為此對犧牲陽極的布設(shè)和安裝進(jìn)行了改進(jìn)，使該段管道的保護(hù)電位也達(dá)到了規(guī)范要求。

輸油管道；陰極保護(hù)；犧牲陽極

0 引言

中國民航津京185 km輸油管道是國內(nèi)民航系統(tǒng)迄今為止管徑最大、輸送距離最長、現(xiàn)代化程度最高并具備順序輸送多品種油品功能的管道。該輸油管道承擔(dān)著北京、天津兩大國際機(jī)場航空用油運(yùn)輸任務(wù)，全長185 km。首站設(shè)在天津港南疆石化碼頭，末站與北京首都國際機(jī)場崗山油庫相連。管道工程總投資4.7億元，設(shè)計(jì)年輸油能力為 320 萬 t。

為了確保輸油管道長期、安全地運(yùn)行，管道全線進(jìn)行了陰極保護(hù)。迄今為止，首站南疆石化碼頭至天津機(jī)場52 km段陰極保護(hù)運(yùn)行了13年，天津機(jī)場至北京機(jī)場崗山油庫133 km陰極保護(hù)已運(yùn)行了11年。

2010年8月2日至26日，對管道全線實(shí)施了一次徹底的陰極保護(hù)現(xiàn)狀勘察，通過徒步巡查以及對沿線陰極保護(hù)站設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和調(diào)試，特別是對管道沿線陰極保護(hù)電位進(jìn)行全面測量，掌握了輸油管道腐蝕狀況。

1 陰極保護(hù)原設(shè)計(jì)和此次實(shí)際檢測結(jié)果

根據(jù)天津和北京不同的土壤地質(zhì)狀況以及管道沿線周邊經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展情況，管道分5段采取不同形式的陰極保護(hù)措施。

1.1 天津南疆石化碼頭至3#閥室段

該段土壤含鹽量和含水量極高，屬強(qiáng)烈腐蝕土壤環(huán)境。土壤電阻率極低，曾測得過土壤電阻率為2 Ω·m。原設(shè)計(jì)管道的犧牲陽極保護(hù)方案為：每333.33 m敷設(shè)一組陽極 （即3組/km），每組由4支22 kg鎂陽極及1支40 kg鋅陽極組成。此次實(shí)際檢測結(jié)果見表1。

檢測結(jié)果表明：由于此段 （長約22 km）管道所處土壤環(huán)境是全線中腐蝕程度最為嚴(yán)重的地段，采用犧牲陽極陰極保護(hù)所用的陽極消耗速度快，因此保護(hù)電位下降快，在排污河附近東鹽橋段的犧牲陽極業(yè)已溶解殆盡，管道處于不保護(hù)狀態(tài)。應(yīng)迅速采取措施，補(bǔ)充犧牲陽極，以避免管道受到強(qiáng)烈的腐蝕；同時(shí)補(bǔ)充損失和丟失的測試樁，以加強(qiáng)對這段管道電位的檢測。

表1 天津南疆石化碼頭至3#閥室段陰極保護(hù)檢測結(jié)果

1.2 3#閥室至4#閥室的海河穿越段

此段管道雖然不長 （約1.7 km），但是地處海河河床下，含豐富鹽堿水，屬強(qiáng)烈腐蝕土壤環(huán)境。所需保護(hù)電流大，為此原設(shè)計(jì)中專門在3#和4#閥室中各設(shè)一個(gè)絕緣法蘭把海河段管道隔絕開，單獨(dú)進(jìn)行犧牲陽極陰極保護(hù)。此次檢測結(jié)果見表2。

表2 3#閥室至4#閥室海河穿越段陰極保護(hù)檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明：該處陰極保護(hù)電位均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1.3 4#閥室至天津機(jī)場段

此段管道采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)方式。原設(shè)計(jì)在4#閥室和天津機(jī)場各設(shè)一個(gè)陰極保護(hù)站，后因設(shè)備損壞且供電線路所限，決定只在天津機(jī)場設(shè)一陰極保護(hù)站繼續(xù)進(jìn)行供電。但由于天津?yàn)I海新區(qū)改革開放的飛速發(fā)展，該段管道沿線地貌變化巨大，且受與管道交叉的高壓交、直流電纜工程和電氣化鐵路、城市軌道交通等影響，這些交叉處產(chǎn)生的雜散電流干擾均對管道產(chǎn)生了不利的影響。為此，在這些交叉點(diǎn)陸續(xù)實(shí)施了排流保護(hù)和犧牲陽極的雙重保護(hù)，從而減輕對管道的干擾。

曾經(jīng)實(shí)施過的保護(hù)工程：

（1）2007年8月城東供電分公司空港物流加工區(qū)空客項(xiàng)目高壓電纜防護(hù)工程。

（2）2007年11月泰達(dá)西區(qū)中心莊路與南環(huán)路交口10 kV供電電纜防護(hù)工程。

（3）2009年4月天津?yàn)I海國際機(jī)場跑道高壓供電電纜防護(hù)工程。

此次檢測結(jié)果見表3。

表3 4#閥室至天津機(jī)場段陰極保護(hù)檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明：所有檢測點(diǎn)的陰極保護(hù)電位均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1.4 天津機(jī)場至北京小辛莊段

該段輸油管道長約99 km，采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，設(shè)置二個(gè)陰極保護(hù)站，分別在天津機(jī)場油庫三角地和武清區(qū)河西務(wù)9#閥室。

檢測結(jié)果見表4。

表4 天津機(jī)場至北京小辛莊段陰極保護(hù)檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明：所有檢測點(diǎn)的陰極保護(hù)電位均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1.5 北京小辛莊至崗山油庫段

此段管道長約34 km，采用犧牲陽極保護(hù)。管道每500 m僅由3支11 kg鎂陽極組成。陽極重量與第1段相比相差近4倍，這說明天津地區(qū)土壤的腐蝕程度要遠(yuǎn)高于北京地區(qū)。檢測結(jié)果見表5。

表5 北京小辛莊至崗山油庫段陰極保護(hù)檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明：所有檢測點(diǎn)的陰極保護(hù)電位均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2 檢測結(jié)果分析

（1）上述實(shí)地檢測數(shù)據(jù)結(jié)果表明：所測63個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求值，即管道保護(hù)電位應(yīng)≤-0.85 V（相對于銅/飽和硫酸銅參比電極）。但塘沽東鹽橋至海防路約4 km管道保護(hù)電位不合格，達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范所要求的規(guī)定值，需迅速彌補(bǔ)恢復(fù)正常。

（2）對于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的管道，在滿足陰極保護(hù)電位的前提下，盡量降低設(shè)備輸出電流，以降低能耗。特別是4#閥室至天津機(jī)場管道，由于存在強(qiáng)制電流和犧牲陽極兩種保護(hù)形式，輸出電流已從10 A降至8 A。犧牲陽極由于不可調(diào)整，無法變動(dòng)。

（3）目前，較新的陰極保護(hù)規(guī)范中都提到了陰極保護(hù)的IR降，其主要意思是：-0.85 V的管道保護(hù)電位不是管道的真正電位，有一部分電流會(huì)消耗在土壤中，形成IR降。所以應(yīng)補(bǔ)充一部分損失電流。根據(jù)大量資料分析，我們認(rèn)為將陰極保護(hù)電位的最低點(diǎn)設(shè)定為-0.95 V較為理想。

3 需要解決和改進(jìn)的問題

（1）應(yīng)迅速對塘沽東鹽橋至海防路約4 km陰極保護(hù)不合格的管道補(bǔ)充犧牲陽極，以確保管道的安全。

（2）重點(diǎn)對從南疆碼頭至3#閥室腐蝕最嚴(yán)重地段補(bǔ)充電位測試樁，每千米設(shè)置一個(gè)，以加強(qiáng)對管道保護(hù)電位的檢測。

（3）武清河西務(wù)9#閥室所接電源為農(nóng)用電，長期存在電壓不穩(wěn)且供電電壓偏低現(xiàn)象，經(jīng)常造成用電設(shè)備的損壞，應(yīng)盡快調(diào)整為市電且保持站內(nèi)通風(fēng)、干燥。

（4）管道全段應(yīng)保證每半年測量一次陰極保護(hù)電位，以監(jiān)測管道的陰極保護(hù)狀況，保證管道長期、安全運(yùn)行。

4 塘沽區(qū)東鹽橋至海防路管道犧牲陽極陰極保護(hù)的具體實(shí)施方案

4.1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）SY/T 0019-1997《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》。

（2）SY/T 0007-1999《鋼管管道及儲(chǔ)罐防腐工程設(shè)計(jì)規(guī)范》。

（3）SYJ 4006-1990《長輸管道陰極保護(hù)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》。

4.2 設(shè)計(jì)方案

該段輸油管道原設(shè)計(jì)為犧牲陽極保護(hù)方案，為每千米敷設(shè)3組陽極，每組由4支22 kg鎂陽極及1支40 kg鋅陽極組成，迄今已運(yùn)行了13年。

現(xiàn)設(shè)計(jì)變更為每千米敷設(shè)4組陽極，即每250m敷設(shè)1組。每組由4支22 kg鎂陽極及1支40 kg鋅陽極組成，理論上使用16年。每組陽極結(jié)構(gòu)、方式與原設(shè)計(jì)完全相同 （見圖1）。

4.3 具體實(shí)施安裝

（1）在現(xiàn)場先通過高頻探管儀和米尺進(jìn)行陽極組定位。從端點(diǎn)起125 m處設(shè)置第一點(diǎn)，后每隔250 m距離設(shè)置一點(diǎn)。

（2）根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際狀況，在管道左側(cè)或右側(cè)依次安裝4支鎂犧牲陽極和1支鋅犧牲陽極，共5套。陽極與管道通過連接電纜用鋁熱焊或手工電弧焊連接，每一個(gè)焊點(diǎn)用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行封閉。

（3）陽極采用水平埋設(shè)，陽極間距1.5 m，陽極埋深1.2 m，陽極中心距管壁1.5 m。每支陽極由50 kg陽極填充料包裹。

4.4 檢測結(jié)果

2010年11月25日測得沿線10個(gè)埋設(shè)點(diǎn)的陽極開路電位和管道保護(hù)電位 （相對于銅∕硫酸銅參比電極），陽極開路電位在-1.56～-1.48 V之間，管道保護(hù)電位在-1.45～-1.18 V之間，所測數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

Cathodic Protection Engineering Practice for China Civil Aviation Tianjin-Beijing Oil Pipeline with Length of 185 km

CAI Liang（China National Aviation Fuel TSN-PEK Pipeline Transportation Corporation， Tianjin 300451，China）

The inspection for cathodic protection system of China Civil Aviation Tianjin-Beijing Oil Pipeline with the length of 185 km was carried out.The results showed that the most of 63 inspection points met cathodic protection requirements,but the cathodic protection potential of the pipeline section from Dongyan Bridge to Haifang Road in Tanggu District with the length of 4 km was not qualified.Therefore improvements were made for sacrificial anode arrangement and installation,then the protection potential of that pipeline section also reached the standard requirement.

oil pipeline;cathodic protection;sacrificial anode

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.04.018

蔡 亮 （1973-），男，天津人，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于解放軍后勤工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)從事長輸管道的安全技術(shù)管理工作。

2011-09-03