楊 凱

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慶哈管道全線陰極保護(hù)電位測(cè)試分析

楊 凱

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

由于管道每個(gè)缺陷處所需的保護(hù)電流密度是不同的，所以單純依靠對(duì)各個(gè)陰保樁的保護(hù)電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)判斷管道的陰極保護(hù)效果是不可靠的，陰保樁處的電位無(wú)法確切的反應(yīng)管道全線的陰保情況；而且使用普通的儀器對(duì)電位進(jìn)行測(cè)量不能消除土壤IR降帶來(lái)的影響，無(wú)法得到準(zhǔn)確的管道處電位。利用CIPS檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)展慶哈輸油管道全線的陰極保護(hù)測(cè)試，對(duì)測(cè)試的電位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出合理的建議，以確定管道每一處的斷電電位達(dá)到有效保護(hù)電位的范圍之內(nèi)，對(duì)管道的安全運(yùn)行具有重要意義。

斷電電位；陰極保護(hù)；IR降；埋地管道

管道陰極保護(hù)系統(tǒng)是埋地鋼質(zhì)管道防腐系統(tǒng)的重要組成部分[1-3]。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用防腐層與陰極保護(hù)相結(jié)合的方式對(duì)埋地管道進(jìn)行腐蝕防護(hù)[4,5]。而管道的防腐層破損在施工或者服役過(guò)程中又是在所難免的，這時(shí)如果陰極保護(hù)電位達(dá)不到合理的保護(hù)范圍，極易在管道破損處形成電化學(xué)腐蝕，隨時(shí)存在穿孔、泄露的可能，嚴(yán)重影響管道周圍的環(huán)境、安全，同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

本文通過(guò)開(kāi)展慶哈輸油管道全線的CIPS測(cè)試，并對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，詳細(xì)地了解慶哈輸油管道陰極保護(hù)電位從首站陰保間到末站的連續(xù)變化情況和有效性。分析影響對(duì)應(yīng)管段陰保電位的相關(guān)因素，提出適當(dāng)?shù)碾娢徽{(diào)控措施，對(duì)各陰保間的輸出電位進(jìn)行優(yōu)化，為陰極保護(hù)系統(tǒng)的完善提供可靠的理論，確保管道全線安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 管道概況

慶哈管道于2014年11月投入運(yùn)行，起始于大慶市大同區(qū)慶葡村首站，經(jīng)中一站、中二站最終至哈爾濱市的末站。管線全程穿越3個(gè)市4個(gè)區(qū)1個(gè)縣，10個(gè)鄉(xiāng)5個(gè)鎮(zhèn)，430多個(gè)村屯，設(shè)計(jì)年輸油量200~300萬(wàn)t。管線全長(zhǎng)199.75 km，管徑φ377 mm×6.3 mm。全線設(shè)有4個(gè)陰保間，分別位于首站、中一站、中二站和末站，用于對(duì)管線實(shí)施外加電流陰極保護(hù)措施。

2 CIPS檢測(cè)原理

用一塊萬(wàn)用表接兩個(gè)參比電極，其中一個(gè)電極與大地相連，另一個(gè)電極與陰保樁相連，就能夠測(cè)得一個(gè)管地電位。但該電位僅僅代表參比電極附近一定范圍內(nèi)的管地平均電位同時(shí)在測(cè)試樁附近讀取的管地電位也不是真實(shí)的管地電位，其中包含了土壤IR降[6,7]。在陰保間安裝中斷器，有規(guī)律地控制CP電流的通斷，利用金屬管道的極化效應(yīng)消除IR降的影響，就可以保證所測(cè)電位為管道的實(shí)際保護(hù)電位（圖1）。

圖1 斷電后去極化曲線

通過(guò)漆包銅線將陰保樁測(cè)試線與儀器相連，保證參比電極可以沿管線上方移動(dòng)（一般是每隔1～3 m測(cè)量一個(gè)點(diǎn)），帶有微控制器的主機(jī)每間隔一段距離記錄一個(gè)管地電位數(shù)據(jù)，測(cè)量時(shí)記錄兩種管地電位：陰極保護(hù)系統(tǒng)電源開(kāi)時(shí)的管地電位（on電位）和陰極保護(hù)電源瞬時(shí)關(guān)時(shí)的管地電位（off電位），其中斷電電位（Off電位）即為管道的陰極保護(hù)實(shí)際電位。這樣就可以得到整條管線完整的陰極保護(hù)電位分布曲線，進(jìn)而了解管道全線的陰極保護(hù)情況（圖2）。

圖2 CIPS測(cè)試原理圖

3 檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 管道全線檢測(cè)電位分析

由于慶哈管道運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，管道防腐層老化程度不深，對(duì)IR降的影響并不明顯，但由于施工及第三方損壞等原因難免管道防腐層出現(xiàn)破損，部分管段的電位還是受到輕微的波動(dòng)。電位檢測(cè)結(jié)果顯示，離陰極保護(hù)間最近處的管道，通/斷電的電位最高，隨著距離的不斷加大，電位逐漸降低，再進(jìn)入下個(gè)陰保間之前電位又不斷上升。這說(shuō)明，陰極保護(hù)電流在輸送過(guò)程中存在衰減，且從各個(gè)站間管段的衰減情況來(lái)看，中二站至末站間的管段電位衰減最為明顯。

3.2 雜散電流對(duì)管線電位干擾情況分析

高壓線、鐵路的存在常常會(huì)產(chǎn)生雜散電流，使管線的陰極保護(hù)電位產(chǎn)生強(qiáng)烈的波動(dòng)情況。慶哈輸油管道穿越鐵路3次，且管道倆側(cè)常伴高壓線，其中約有2%的管線處于受雜散電流嚴(yán)重干擾的區(qū)域。從部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示結(jié)果看來(lái)，高壓線、高鐵附近200米左右的距離受雜散電流干擾的情況十分嚴(yán)重，從圖中可以看出39號(hào)樁附近斷電電位在-500 mV到-1 300 mV之間頻繁波動(dòng)由于慶哈輸油管線沒(méi)有采用相關(guān)的排流裝置進(jìn)行排流，因此，高壓線以及高鐵附近的管段應(yīng)該為陰極保護(hù)較為薄弱的管段，亦可視為高后果管段（圖3）。

圖3 39號(hào)樁附近受高壓線影響管段電位圖

3.3 利用舊管道敷設(shè)管段IR降分析

管道剛進(jìn)入哈爾濱的部分管段，采用利用舊管線的敷設(shè)方式，舊管線建于1999年，相對(duì)于新建管道，防腐層老化比較嚴(yán)重。進(jìn)行數(shù)據(jù)分析可以看出，利舊管段的IR降明顯高于新建管段。由此可知，管道的老化會(huì)影響管道的IR降，使之增大。

4 結(jié)論及建議

“應(yīng)交稅費(fèi)”科目下的“一般計(jì)稅應(yīng)交增值稅”、“一般計(jì)稅預(yù)交增值稅”、“待認(rèn)證進(jìn)項(xiàng)稅額”、“待抵扣進(jìn)項(xiàng)稅額”、“減免增值稅額”、“轉(zhuǎn)讓金融商品應(yīng)交增值稅”等明細(xì)科目期末借方余額應(yīng)根據(jù)情況，在資產(chǎn)負(fù)債表中的“其他流動(dòng)資產(chǎn)”或“其他非流動(dòng)資產(chǎn)”項(xiàng)目列示；“待轉(zhuǎn)銷項(xiàng)稅額”等科目期末貸方余額應(yīng)根據(jù)情況，在資產(chǎn)負(fù)債表中的“其他流動(dòng)負(fù)債”或“其他非流動(dòng)負(fù)債”項(xiàng)目列示；“應(yīng)交稅費(fèi)”科目下的 “一般計(jì)稅未交增值稅”、“簡(jiǎn)易計(jì)稅應(yīng)交增值稅”、“代扣代交稅金”等科目期末貸方余額應(yīng)在資產(chǎn)負(fù)債表中的“應(yīng)交稅費(fèi)”項(xiàng)目列示。

對(duì)慶-哈輸油管道全線實(shí)施CIPS檢測(cè)結(jié)果顯示，測(cè)試管段斷電電位大部分處于-0.85~-1.25 V的合理保護(hù)范圍內(nèi)，測(cè)試電位數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，管道全線較好地達(dá)到保護(hù)效果。受保護(hù)管段長(zhǎng)度達(dá)195.7 km，占全線的97.8%；未受保護(hù)管段為4.3 km，占全線的2.2%。造成部分管段未達(dá)到保護(hù)電位的原因大部分來(lái)源于鐵路及高壓線雜散電流干擾。

依據(jù)GB/T 21246-2007 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》，對(duì)未處于保護(hù)電位范圍內(nèi)的管段，以及受雜散電流影響嚴(yán)重的管段，建議加強(qiáng)防腐層的檢測(cè)頻率，增加排流設(shè)施；對(duì)于中二站附近的過(guò)保護(hù)管段，建議中二站陰保間在原有給定電位的基礎(chǔ)上調(diào)整150 mV左右；同時(shí)建議每年進(jìn)行一次全線密間隔管地電位（CIPS）檢測(cè)。

［1］ 劉建松. 陰極保護(hù)裝置在成品油長(zhǎng)輸管線上的應(yīng)用[J]. 當(dāng)代化工，2013(8)：1147-1149.

［2］ 黃清定，周大剛. 陰極保護(hù)技術(shù)在航油長(zhǎng)輸管道上的應(yīng)用[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù)，2006(6)：53-54+64．

［3］ 張合平. 埋地鋼質(zhì)管道的陰極保護(hù)準(zhǔn)則[J]. 煤氣與熱力，2015(7)：31-34．

［4］ 吳曉菊，趙紫萍，張景祥. 鋼質(zhì)管道的外腐蝕防護(hù)與評(píng)價(jià)[J]. 科技與企業(yè)，2012(18)：298．

［5］ 沈建鋒. 陰極保護(hù)在埋地管道施工中的價(jià)值研究[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014(35)：81-82．

［6］ 李健，陳世利，靳世久. 埋地管道防腐層的DCVG與CIPS技術(shù)組合檢測(cè)[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備，2003(1)：38-39．

［7］ 張其敏，陳寧. 埋地管道陰極保護(hù)效果監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J]. 油氣田地面工程，2008(9)：9-10．

Test and Analysis of Cathodic Protection Potential of the whole Qingha pipeline

YANG Kai

（NorthEast Petroleum University , Heilongjiang Daqing 163318，China）

Since each pipeline defect location needed protection current density is different, only relying on monitoring the protection potential of various cathodic protection piles to determine pipeline cathodic protection effect is not reliable, the potential of cathodic protection pile cannot exactly reflect cathodic protection situation of whole pipeline. And use of ordinary instruments to measure the potential cannot eliminate the impact of soil IR drop, cannot get accurate pipeline potential. By CIPS detection technology, Qingha pipeline cathode protection test was carried out, test data were analyzed, reasonable suggestions were put forward.

Power off potential; Cathodic protection; IR drop; Buried pipeline

TE 832

A

1671-0460（2016）06-1215-03

中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金：嚴(yán)寒地區(qū)高含蠟原油儲(chǔ)存工藝方案優(yōu)化技術(shù)研究，2014D-5006-0607。

2016-05-15

楊凱（1991-）,男,黑龍江省大慶市人,在讀碩士研究生,就讀于東北石油大學(xué)石油與天然氣工程(全)專業(yè),研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)。E-mail：391945293@qq.com