冉箭聲，寧海春，魯勝偉，田燁瑞，黃明奎

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田普光分公司，四川宣漢 636156)

山區(qū)管道應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

冉箭聲，寧海春，魯勝偉，田燁瑞，黃明奎

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田普光分公司，四川宣漢 636156)

文章論述了某氣田山區(qū)管道應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)過(guò)程中所遇見(jiàn)的電位不達(dá)標(biāo)、漏電、長(zhǎng)效硫酸銅參比電極損壞、恒電位儀與SCADA系統(tǒng)不匹配、陽(yáng)極電纜斷、陰極保護(hù)自動(dòng)監(jiān)控不能測(cè)試斷電電位等問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題采取了相應(yīng)措施:①解決了電位不達(dá)標(biāo);②長(zhǎng)效硫酸銅參比電極損壞;③恒電位儀與SCADA系統(tǒng)不匹配;④陽(yáng)極電纜斷;⑤管道穿、跨越桁架漏電;⑥管道外防腐層漏電;⑦陰極保護(hù)自動(dòng)監(jiān)控不能測(cè)試斷電電位的問(wèn)題。同時(shí)提出了在山區(qū)建設(shè)陰極保護(hù)工程須要注意的問(wèn)題，對(duì)其它山區(qū)管道應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)杜絕發(fā)生類似問(wèn)題具有借鑒作用。

氣管道 陰極保護(hù)技術(shù) 解決措施

根據(jù)《石油天然氣管道保護(hù)條例》和《含硫天氣然管道安全規(guī)程》SX6457－2000等標(biāo)準(zhǔn)條例要求，對(duì)長(zhǎng)輸石油、天然氣管道外防腐蝕必須采取陰極保護(hù)技術(shù)。長(zhǎng)輸管道一般采取的是外加電流陰極保護(hù)技術(shù)。

某氣田管道外防腐蝕設(shè)計(jì)采取的是3PE防護(hù)層加外加電流陰極保護(hù)技術(shù)。

1 常見(jiàn)問(wèn)題

某氣田管道陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)初衷是考慮管道地處山區(qū)，地形復(fù)雜，39 km管道又分別處于3座大山上，管理難度大，于是采取了自動(dòng)監(jiān)控的現(xiàn)代化管理模式。但氣田陰極保護(hù)系統(tǒng)工程建成投運(yùn)后出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾方面:

1.1 電位不達(dá)標(biāo)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，氣田39 km管道設(shè)計(jì)有30個(gè)智能測(cè)試樁，要求在陰極保護(hù)服務(wù)器上通過(guò)控制恒電位儀實(shí)現(xiàn)在通電12 s和斷電3 s的情況下，30個(gè)智能測(cè)試樁保護(hù)電位都應(yīng)達(dá)到－0.85～－1.15 V(相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極)。但陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)初期，由于部分進(jìn)出站場(chǎng)的管道安裝的絕緣法蘭(接頭)存在漏電現(xiàn)象，同時(shí)進(jìn)出閥室的管道未嚴(yán)格按《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0036－2000標(biāo)準(zhǔn)，安裝絕緣法蘭，也未進(jìn)行陰極保護(hù)電連續(xù)性的跨接，因此造成漏電，從而使30個(gè)智能測(cè)試樁只有僅僅幾個(gè)在通電12 s和斷電3 s的情況下達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)，這種現(xiàn)象就說(shuō)明了整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)管道外壁保護(hù)的效果不理想。

1.2 漏電問(wèn)題

由于在山區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)不足，從而造成陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后出現(xiàn)了諸多漏電部位，如:部分進(jìn)出站場(chǎng)的管道之間安裝的絕緣法蘭(接頭)漏電;進(jìn)出閥室的管道未安裝絕緣法蘭，從而造成閥門(mén)直接接地漏電;進(jìn)出閥室的管道與保護(hù)管道的穿墻套管之間絕緣不好，造成管道與套管搭接漏電;管道穿、跨越支架處防腐蝕層破損而又沒(méi)有墊絕緣膠皮致使漏電;管道外防腐蝕層在施工中破損沒(méi)有修補(bǔ)就回填造成漏電等等。

1.3 長(zhǎng)效硫酸銅參比電極損壞問(wèn)題

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在30個(gè)智能測(cè)試樁下面都埋設(shè)有1支長(zhǎng)效硫酸銅參比電極，其目的就是自動(dòng)測(cè)試管道保護(hù)電位最后傳入陰極保護(hù)服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控管理。但在陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后的檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有近半數(shù)在測(cè)試樁下埋設(shè)的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極損壞后也埋入了地下，沒(méi)有起到設(shè)計(jì)要求的作用。判斷測(cè)試樁下埋設(shè)的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極是否損壞的方法是通過(guò)與便攜式硫酸銅參比電極通過(guò)測(cè)試電位值進(jìn)行對(duì)比判斷。若測(cè)試樁下埋設(shè)的是損壞的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極，那么人工去測(cè)電位時(shí)，要么測(cè)不出電位值，要么測(cè)電位時(shí)數(shù)值飄浮不穩(wěn)定或者與便攜式參比電極測(cè)試數(shù)值誤差大于100 mV以上。損壞的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極在人工測(cè)電位值出現(xiàn)的這些現(xiàn)象，在挖出埋設(shè)的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極后得到了驗(yàn)證。

1.4 恒電位儀問(wèn)題

恒電位儀是陰極保護(hù)的重要設(shè)備。某氣田陰極保護(hù)系統(tǒng)所使用的是開(kāi)關(guān)型恒電位儀，由于所用恒電位儀與SCADA系統(tǒng)不匹配，恒電位儀只能在SCADA系統(tǒng)A環(huán)通信裝態(tài)下進(jìn)行通斷電電位測(cè)試監(jiān)控，但在SCADA系統(tǒng)B環(huán)通信裝態(tài)下卻不能進(jìn)行斷電電位測(cè)試監(jiān)控。同時(shí)恒電位儀本身也出現(xiàn)過(guò)因儀器內(nèi)部線路故障在恒電位模式不能正常工作的問(wèn)題。還有就是因埋設(shè)的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極損壞，造成恒電位儀實(shí)際在匯流點(diǎn)測(cè)得的給予管道的保護(hù)電位值與儀器面板顯示的保護(hù)電位值不一致的問(wèn)題。

1.5 陽(yáng)極電纜斷的問(wèn)題

由于氣田地處山區(qū)，陽(yáng)極地床埋設(shè)地較難選擇。因此，在陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，曾在2個(gè)陰極保護(hù)站發(fā)生過(guò)因下大雨漲水而沖斷陽(yáng)極電纜的問(wèn)題。陽(yáng)極電纜斷在恒電位儀上顯示的現(xiàn)象就是超額定輸出電壓，輸出電流為零。

1.6 管道穿和跨越桁架漏電問(wèn)題

氣田39 km管道共穿、跨越桁架32處。在陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在穿、跨越桁架管道固定卡與管道之間因絕緣的橡膠板脫落造成多處存在漏電問(wèn)題。

1.7 管道外防腐蝕層漏電問(wèn)題

氣田陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，通過(guò)采取PCM檢漏儀對(duì)管道外防腐蝕層進(jìn)行檢漏證實(shí)，管道外防腐蝕層漏電超過(guò)10處。

1.8 陰極保護(hù)自動(dòng)監(jiān)控問(wèn)題

氣田陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，按設(shè)計(jì)要求應(yīng)達(dá)到完全自動(dòng)監(jiān)控的目的。但實(shí)際情況卻出現(xiàn)了智能測(cè)試樁測(cè)試的電位值不能傳入站控室PLC或線路截?cái)嚅y室RTU的問(wèn)題;智能測(cè)試樁測(cè)試的電位值與實(shí)際測(cè)試的電位應(yīng)該一致卻出現(xiàn)較大誤差的問(wèn)題;部分電位數(shù)據(jù)不能從SCADA系統(tǒng)傳入到陰極保護(hù)服務(wù)器的問(wèn)題;因恒電位儀與SCADA系統(tǒng)不匹配，恒電位儀只能在SCADA系統(tǒng)A環(huán)通信裝態(tài)下進(jìn)行斷電電位測(cè)試監(jiān)控，但在SCADA系統(tǒng)B環(huán)通信裝態(tài)下卻不能進(jìn)行斷電電位測(cè)試監(jiān)控。

2 存在問(wèn)題的解決方法與措施

(1)首先對(duì)氣田整個(gè)管道的站場(chǎng)、閥室及穿、跨越桁架等處全面采取了PCM防腐蝕層檢漏、絕緣法蘭(接頭)絕緣性能測(cè)試、密間隔電位測(cè)量(CIPS)等技術(shù)手段進(jìn)行了管道漏電情況調(diào)查，然后對(duì)查找出漏點(diǎn)的部位進(jìn)行了針對(duì)性的整改治理。①對(duì)絕緣法蘭(接頭)的漏電問(wèn)題，采取的方法是重新測(cè)試合格的新絕緣法蘭(接頭)，合格后進(jìn)行更換處理?；蛘咴诼╇姷慕^緣法蘭(接頭)部位(被保護(hù)管道)邊增加1組犧牲陽(yáng)極來(lái)提高電位以彌補(bǔ)漏電損失。②管道閥室閥門(mén)漏電采取在閥門(mén)直接與地接觸處增加絕緣橡膠片。判斷管道與穿墻套管是否搭接可通過(guò)分別測(cè)試其電位的辦法進(jìn)行判別。在管道陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果測(cè)試的管道電位與套管電位接近或一樣，則說(shuō)明它們之間存在搭接，若測(cè)試的套管電位與自然電位接近且與管道電位差距較大，則說(shuō)明它們之間絕緣良好。對(duì)管道與穿墻套管搭接的閥室的漏電問(wèn)題，采取的是開(kāi)挖后按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行管道與套管之間的絕緣處理來(lái)解決管道通過(guò)套管的漏電問(wèn)題。同時(shí)還采取了對(duì)進(jìn)出閥室的管道進(jìn)行陰極保護(hù)電連續(xù)性的跨接。③對(duì)穿、跨越桁架管道固定卡與管道之間因絕緣的橡膠板脫落造成的漏電問(wèn)題進(jìn)行了重新添加絕緣橡膠板的辦法來(lái)解決。④對(duì)由PCM檢漏發(fā)現(xiàn)的外防腐蝕層漏電點(diǎn)，采取開(kāi)挖后重新按標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)并檢測(cè)合格后重新埋設(shè)。

通過(guò)對(duì)管道上存在的漏電問(wèn)題的處理，使氣田設(shè)計(jì)的30個(gè)測(cè)試樁保護(hù)電位值由投產(chǎn)時(shí)幾個(gè)點(diǎn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)到治理后全部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

(2)采取人工測(cè)試的辦法，用便攜式硫酸銅參比電極與長(zhǎng)效硫酸銅參比電極進(jìn)行電位測(cè)試比較。如果二者之間測(cè)試電位值接近，則說(shuō)明長(zhǎng)效硫酸銅參比電極無(wú)問(wèn)題;若二者之間電位值差距大或長(zhǎng)效參比電極測(cè)不出電位或測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定飄浮，就說(shuō)明長(zhǎng)效參比電極存在問(wèn)題須開(kāi)挖更換。

(3)對(duì)于上述恒電位儀存在的問(wèn)題，屬于恒電位儀廠家的問(wèn)題由廠家解決。恒電位儀和SCADA系統(tǒng)不匹配問(wèn)題，由氣田組織設(shè)計(jì)、恒電位儀廠家等討論后，最后采取通過(guò)RJ45端口接入站場(chǎng)站控室通信以太網(wǎng)而不進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，最后上傳至陰極保護(hù)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)同步通斷電位測(cè)量。

(4)對(duì)因下大雨漲水沖斷的兩個(gè)陰極保護(hù)站的陽(yáng)極電纜，采取了由過(guò)去的埋地改為架空的更換處理。

(5)對(duì)管道檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的穿、跨越桁架管道固定卡與管道之間因絕緣的橡膠板脫落造成的漏電問(wèn)題進(jìn)行了重新更換解決。

(6)對(duì)管道外防腐蝕層由PCM檢漏發(fā)現(xiàn)的漏電點(diǎn)進(jìn)行了開(kāi)挖驗(yàn)證，并對(duì)損壞的防腐蝕層重新修復(fù)合格后進(jìn)行了回填。

(7)由于智能測(cè)試樁處于露天環(huán)境，而氣田所處的山區(qū)環(huán)境又多雨潮濕，因此測(cè)試樁自動(dòng)監(jiān)測(cè)電位的數(shù)據(jù)傳輸電器元件，極大可能受到傷害而影響傳輸效果。因此，首先就將測(cè)試樁自動(dòng)監(jiān)測(cè)電位的傳輸系統(tǒng)改入室內(nèi)，然后將自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)改為通過(guò)RJ45端口接入站場(chǎng)站控室通信以太網(wǎng)而不進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，最后再上傳至中控室陰極保護(hù)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)同步通斷電位測(cè)量。

3 結(jié)論

地處山區(qū)的管道陰極保護(hù)系統(tǒng)工程的建設(shè)有別于平原地區(qū)，由于山區(qū)特殊的地理環(huán)境，再加上陰極保護(hù)系統(tǒng)工程建設(shè)對(duì)施工質(zhì)量的嚴(yán)格要求，因此，山區(qū)管道進(jìn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)工程建設(shè)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:

(1)要加強(qiáng)對(duì)易出現(xiàn)漏電的絕緣法蘭(接頭)、管道與穿墻套管、管道與穿越公路、河流的套管之間、管道閥室閥門(mén)、穿和跨越桁架管線固定卡與管道之間、管道外防腐蝕層等的施工質(zhì)量的監(jiān)管，確保施工質(zhì)量合格，杜絕漏電問(wèn)題的存在。

(2)如果采取智能測(cè)試樁自動(dòng)測(cè)試管道電位，則在施工中要確保智能測(cè)試樁下埋設(shè)的長(zhǎng)效硫酸銅參比電極不被損壞。

(3)恒電位儀是陰極保護(hù)的重要設(shè)備，無(wú)論管道陰極保護(hù)是否采取自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)恒電位儀的產(chǎn)品質(zhì)量一定要嚴(yán)格把關(guān)符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。

(4)陰極保護(hù)工程原理簡(jiǎn)單，但對(duì)施工質(zhì)量要求高，如:陽(yáng)極地床點(diǎn)的選擇和施工、陰極電纜匯流點(diǎn)的連接施工、絕緣法蘭(接頭)的安裝等，都是陰極保護(hù)工程質(zhì)量要求的重點(diǎn)，須加以特別重視。

(5)對(duì)陰極保護(hù)站出站管道處應(yīng)設(shè)置1個(gè)電位測(cè)試樁，這樣有利于通過(guò)測(cè)試電位值很方面的判斷陰極保護(hù)站內(nèi)是否存在漏電問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)穿越公路、河流的管道兩邊也應(yīng)各設(shè)置1個(gè)電位測(cè)試樁，這樣通過(guò)測(cè)試兩邊電位值的變化，會(huì)很方面的知道管道穿越公路、河流后是否存在漏電問(wèn)題。

(6)山區(qū)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)如果采取自動(dòng)監(jiān)控管理的辦法，就應(yīng)采取獨(dú)立信號(hào)傳輸?shù)霓k法進(jìn)行，不要與其它系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，否則易導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題后發(fā)生扯皮推諉現(xiàn)象。

(7)山區(qū)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)工程的建設(shè)，甲方應(yīng)把其作為一個(gè)獨(dú)立的工程采取全部承包的方式進(jìn)行，這樣甲方既省事也減少了建設(shè)階段和后期服務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)的許多相互之間扯皮現(xiàn)象的發(fā)生。

Technical Problems in Cathodic Protection of Mountainous Pipelines and Solutions

Ran Jiansheng，Ning Haichun，Lu Shengwei，Tian Yerui，Huang Mingkui
(SINOPEC PetroChina Henan Oil Field Puguang Company，Xuanhan，Sichuan 636156)

The causes of off－specification of voltage，electric current leakage，damage of long－efficiency copper sulfate reference electrodes，non－matching of constant potentiometer with SCADA system and failure of cathodic protection monitoring system to monitor the voltage at power－on and power－off conditions were studied.The effective measures were adopted and problems were solved such as off－specification of voltage，electric current leakage，damage of long－efficiency copper sulfate reference electrodes，non－matching of constant potentiometer with SCADA system and failure of cathodic protection monitoring system，breaking of anode cables，electric current leakage of pipeline crossing structures，electric current leaking of corrosion protection coating of pipeline and problems in automatic monitoring system of cathodic protection.The precautions in construction of cathodic protection system in mountainous area were presented，which provide a good reference for application of cathodic protection in other mountainous pipelines and for the elimination of the similar problems.

gas pipeline，cathodic protection technology，solution

TE988.2

A

1007－015X(2012)04－0031－03

2012－02－ 23;修改稿收到日期:2012－05－30。

冉箭聲，1996年7月畢業(yè)于管道職工學(xué)院防腐蝕專業(yè)，工程師，目前在從事天然氣采氣技術(shù)管理工作。E-mail:luseny73@163.com。

(編輯 寇岱清)