孫蕾,寧軍,申龍涉, 李巖,李亮,李武華,何洋,牛辰瑞
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鐵秦線陰極保護電位分析及改進措施
孫蕾1,寧軍2,申龍涉1, 李巖3,李亮1,李武華1,何洋1,牛辰瑞1
(1. 遼寧石油化工大學 儲運與建筑工程學院, 遼寧 撫順 113001;2. 上海中船燃石油有限公司,上海 201204; 3. 中國石油管道公司沈陽調度中心,遼寧 沈陽 110000 )
介紹了鐵秦線埋地輸油管道陰極保護現(xiàn)狀。對陰極保護電位進行了現(xiàn)場測試,電位是反應管道所處狀態(tài)的主要指標,因此陰極保護系統(tǒng)的通電電位反映了管道受干擾情況。通過測試發(fā)現(xiàn)多處管段處于“過保護”狀態(tài),分析可知鐵秦線輸油管道受雜散電流影響較為嚴重,針對鐵秦線輸油管道這一現(xiàn)狀提出具體保護措施來延長管道的使用壽命。
埋地輸油管道;陰極保護電位;陰極保護系統(tǒng);過保護
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展[1],人們對石油天然氣的需求量越來越大,管道式輸送成為輸送油品的主要方式,但是土壤中有強度和方向變化不定的雜散電流,它們來自多種多樣的雜散電流源。其中,直流電氣化鐵路系統(tǒng)是對帶有防腐涂層的埋地金屬管道影響最嚴重的雜散電流源之一。[2-11]針對這一現(xiàn)狀出現(xiàn),本文對鐵秦線輸油管道電位進行了分析,并提出了金屬管道的防腐措施。
鐵秦線管線全長454.25 km,總共設置七座輸油站,首站為沈陽站,中間站為新民站、黑山站、凌海站、葫蘆島站、綏中站,末站為秦皇島站,全線投產于1973年9月。鐵秦線受雜散電流影響較大,2007年對鐵秦線進行管道內檢測,檢測出中度及以上腐蝕達6 500多處,每年耗費了大量的財力等對其進行維護保養(yǎng)。
陰極保護狀況主要通過管地保護電位和陰極保護率來描述[12]。
表1 管地電位的分級評價及描述
埋地管道陰極保護的工程實踐中“欠保護”或“過保護”都有可能發(fā)生。其分級標準合理的陰極保護電位應該控制在-0.8 V(相對于銅-硫酸銅參比電極,下同)至-1.2 V的范圍內,如果電位偏正就保護不足即“欠保護”,如果電位偏負就是“過保護”,這種情況下可能導致保護涂層損壞或鋼材氫脆[13-14]
陰極保護電位是埋地管道系統(tǒng)腐蝕狀態(tài)的重要參數(shù)。管道受干擾的程度也可以通過自然電位反映,其偏離正常值的大小也能反映管道受干擾的程度。鐵秦線沿線鋪設了測試樁對其進行電位測試,測試樁可以在陰極保護的檢測有作用,在管道維護安全不可缺少,按測試功能沿線布設[15]。測試樁可用于管道電位、絕緣性能、電流的檢測,也可用于干擾檢測。
(1)繪制新民站陰極保護電位測試圖。
(2)新民站陰極保護電位測試結果分析及改進措施。
由圖1可看出48~50和87~105號樁處的電位過低,處于“過保護”狀態(tài)。經(jīng)調查48~50號樁位處是常三子村所在地,此村有一個小型變電所產生的雜散電流是使電位值升高的主要原因。管道與高壓輸電線路接近,因此臨近的管道也受其影響。
針對新民站的雜散電流的來源情況,我們可在高壓線路附近采取直接排流得方法,使管道的保護電位值達到正常范圍。
圖1 新民站50~129號樁3月份極保護電位測試圖
(1)繪制黑山站陰極保護電位測試圖(圖2)。
圖2 黑山站130~208號樁3月份陰極保護電位測試圖
(2)黑山站陰極保護電位測試結果分析及改進措施。
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)165號樁處該泵站陰極保護系統(tǒng)附近的測試樁處有電氣化鐵軌經(jīng)過,造成該處附近管道大范圍的處于“過保護”狀態(tài),因此說明電氣化鐵軌經(jīng)過的管道時,排流設施遭到了破壞,管道的防腐層老化,受到雜散電流的干擾加大,造成電流增大,電位降低,使管道的電位超出了保護電位。
對有電氣化鐵軌經(jīng)過的輸油管道,出現(xiàn)“過保護”電位現(xiàn)象的輸油管道,我們還可以采取鎂帶組合陽極技術。傳統(tǒng)的犧牲陽極技術使用錠狀鎂陽極塊,其輸出電流的大小決定于電極的形狀和尺寸(即重量)以及周圍土壤的電阻率,在埋地之后就不可調節(jié)改變。
鎂帶組合陽極技術即使每根陽極各有自己的電纜獨立引出,然后匯合成組。跟相等重量的大塊錠狀陽極相比,鎂帶組合陽極的作用效果顯著增大,從而提高了陽極輸出電流。
采用鎂帶組合的方法將使“過保護”的管段電位處于保護范圍。
(1)繪制凌海站陰極保護電位測試圖(圖3)。
圖3 凌海站209~285號樁3月份陰極保護電位測試圖
(2)凌海站陰極保護電位測試圖分析及改進措施。
圖3為凌海站地區(qū)的電位圖。在266號樁處電位達到了-2.3 V,處于“過保護”電位。經(jīng)調查可知該處有電氣化鐵軌經(jīng)過,且與管道間距小于安全的范圍。
針對266號樁處由于電氣化鐵軌經(jīng)過引起管道“過保護”現(xiàn)象,建議整改電氣化鐵路與輸油管道的間距,并在此處增加排流設施。
(1)繪制黑山站陰極保護電位測試圖(圖4)。
(2)葫蘆島站陰極防護電位測試結果分析及改進措施。
由圖4可知322號樁處于“過保護”狀態(tài)。該管段為泵站陰極保護系統(tǒng),該系統(tǒng)內的恒電位儀為閥室用電設備提供電能。恒電位儀的接地電極與閥室的大地接地電網(wǎng)相通。為了絕緣,一般在泵站進出口管道上焊接絕緣法蘭。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)該泵站進出口管道絕緣法蘭已失效,未起到絕緣的效果,使得被防護的管道和大地網(wǎng)連接成了回路。
建議更換泵站進出口管道的絕緣法蘭,使管道起到很好的絕緣效果。使泵站陰極保護系統(tǒng)附近的電位得以調整。
圖4 葫蘆島站286~362號樁3月份陰極保護電位測試圖
(1)繪制綏中站陰極保護電位測試圖(圖5)。
圖5 綏中站362~436號樁3月份電位測試圖
(2)綏中站陰極防護電位測試結果分析及改進措施。
調查可知雜散電流沒有對周圍造成太大影響。排流設施較好。綏中站采用鎂合金犧牲陽極的防護方法,有效的控制了該段輸油管道的外壁腐蝕。該段管道與地面軌道走向一致,兩者相距較近,但該站排流設施較完善,因此保護電位仍在保護范圍內。
通過對鐵秦線全線的電位分析可知最高電位在-0.8 V以下,在保護電位范圍內,因此全線不存在“欠保護”的狀態(tài)。但局部地區(qū)最低電位低于最低的保護電位-1.2 V,由電位圖可知各站中間處為泵站陰極保護系統(tǒng),該處的電位普遍偏低,根據(jù)我國石油天然氣總公司制定的SYJ17-86《埋地鋼質管道直流排流保護技術》標準[16],各站泵站陰極保護系統(tǒng)都處于“過保護”的狀態(tài)。針對泵站陰極保護系統(tǒng)輸出電壓偏低的現(xiàn)象,可通過調控改變泵站陰極保護系統(tǒng)恒電位儀的輸出電壓或電流。
本文對鐵秦線輸油管道的腐蝕因素、腐蝕類型、腐蝕機理等現(xiàn)狀進行了分析,并且對鐵秦線輸油管道全年的陰極保護電位進行了測試。通過全面分析研究可得出以下結論:
(1)靠近泵站陰極保護系統(tǒng)的電位處于“過保護”狀態(tài),可通過及時調節(jié)泵站陰極保護系統(tǒng)恒電位儀的輸出電壓或電流來調控輸油管道的保護電位。
(2)有電氣化鐵軌及高壓輸電線經(jīng)過的管道處要做好排流設施。
針對鐵秦線輸油管道現(xiàn)狀,本文提出在以下幾點展望:
(1)鎂帶組合犧牲陽極的方法在輸油管線的應用,極大地降低管線腐蝕速率,將使管道獲得良好的經(jīng)濟效益。
(2)加強輸油管道的日常管理,對輸油管道防腐層進行防腐層質量的檢驗,并適時對老化管道進行防腐層泄漏檢測。
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Potentiometric Analysis and Improvement of Cathodic Protection of Tieling-Qinhuandao Pipeline
1,2,1,3,1,1,1,1
(1.Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 113001,China;2.China Marine Bunker Supply Company,Shanghai 201204, China;3. China Petroleum Pipeline Company Shenyang Dispatching Center , Liaoning Shenyang 110000,China)
Present situation of cathodic protection of Tieling-Qinhuandao buried pipeline was introduced, and field test of the cathodic protection potential was carried out (Potential is the main indicator to reflect pipeline state, therefore, power-potential of the cathodic protection system can reflect the pipeline disruption). The testing results showed that multiple pipe sections were in "over-protection" status, Tieling-Qinhuandao pipeline was seriously affected by stray current, then specific protective measures were proposed to extend the life of the pipeline.
Buried oil pipeline; Cathodic protection potential; Cathodic protection system; Over-protection
TE 832
A
1671-0460(2014)06-1100-03
2013-11-02
孫蕾(1988-),女,遼寧盤錦人,碩士。郵箱 563902123@qq.com。
申龍涉(1954-),男,遼寧撫順人,教授,研究方向:油氣集輸,稠油降黏等。郵箱:longshe_shen@sina.com。