吳一峰，朱文峰，王鑫，高松標

（1.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司，浙江 寧波 315207；2.同濟大學機械與能源工程學院，上海 200092；3.中國石化銷售有限公司浙江甬紹金衢管道儲運分公司，浙江 杭州 310008；4.中國石化銷售有限公司華東分公司，浙江 嘉興 314000）

基于陰極保護的油氣長輸管道抗干擾檢測評價與防護

吳一峰1，2，朱文峰2，王鑫3，高松標4

（1.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司，浙江 寧波 315207；2.同濟大學機械與能源工程學院，上海 200092；3.中國石化銷售有限公司浙江甬紹金衢管道儲運分公司，浙江 杭州 310008；4.中國石化銷售有限公司華東分公司，浙江 嘉興 314000）

油氣長輸管道普遍采用外防腐層和陰極保護聯(lián)合應用的方法來進行防腐，而其中對陰極保護系統(tǒng)影響因素最大的為交直流干擾，不同的干擾源影響特點和防護措施不盡相同，文中針對某長輸管線近1年來的運行數(shù)據(jù)，闡述了交直流干擾的實際存在形式和產(chǎn)生危害，分析了與之相對應的檢測和評價手段，采取了有針對性的防護措施并驗證了效果。提出了交直流干擾防護對油氣長輸管道的重要性。

油氣長輸管道；陰極保護；交流干擾；直流干擾

埋地油氣長輸管道沿途地理條件復雜，周邊干擾因素多，高壓輸變電線路、高鐵、城市輕軌等設施的新建對管道陰極保護系統(tǒng)整體有效性的干擾越來越大，電化學腐蝕引起的管道壁厚減薄與防腐層剝離所帶來的經(jīng)濟效益下降和安全運行波動也逐年遞增。其中交流電流干擾、直流電流干擾對油氣長輸管道的陰極保護系統(tǒng)影響最大，針對不同干擾源進行檢測評價與防護是重中之重。

1 陰極保護系統(tǒng)的各項控制

甬紹金衢成品油管道全長376km，采用的是防腐涂層和外加電流陰極保護相結(jié)合的方法進行腐蝕防護。沿線設有陰極保護站7座，數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀14臺，絕緣接頭10只，測試樁629根，陰極保護率100%，恒電位儀開機率98.5%，極化電位達標率90%，主要技術(shù)指標符合GB/T21447-2008《鋼制管道外防腐控制規(guī)范》中的相關(guān)要求。

2 交流干擾的檢測評價和防護措施

2.1 交流干擾的檢測評價

油氣長輸管道與交流輸電線路、交流電氣化鐵路及其他電氣設施交叉、接近或共用公共走廊的現(xiàn)象越來越普遍，雜散電流流入管道的情況越來越多，造成埋地管道干擾腐蝕破壞的風險越來越大。本文中管道受交流干擾影響主要為輸電線路磁感應耦合的靜態(tài)干擾，其次為高鐵泄漏電流的動態(tài)干擾，根據(jù)GB/T50698-2011《埋地鋼制管道交流干擾防護技術(shù)標準》評價管道是否存在交流干擾主要測試交流干擾電壓、計算交流電流密度，從而根據(jù)標準中第3.0.6條規(guī)定，按照表1進行交流干

擾程度嚴重性的評價。

表1 交流干擾程度的判斷指標

交流電流密度可按式（1）計算：

2.2 交流干擾的防護措施

GB/T50698-2011《埋地鋼制管道交流干擾防護技術(shù)標準》中第5.3.2條推薦了三種常用的防護措施，根據(jù)本管道自身特點和周邊實際情況，決定選用固態(tài)去耦合器接地的排流方法，至2017年初所有的66個干擾點的排流工作已全部完成，除三個點效果不達標外，其余63個點在防護以后的實測數(shù)據(jù)值評價后都落在交流干擾弱影響區(qū)。

3 直流干擾的檢測評價和防護措施

表2 交流干擾數(shù)據(jù)測試表

3.1 直流干擾源的實地調(diào)查

直流輸電應用的普及，必然會造成油氣長輸管道與高壓直流輸電線路、直流電氣化鐵路、輕軌等交叉、接近、并行的現(xiàn)象，局部管道將會不可避免地進入高壓直流輸電干擾影響區(qū)內(nèi)。根據(jù)GB/T50991-2014《埋地鋼制管道直流干擾防護技術(shù)標準》5.0.3條規(guī)定，對已投運陰極保護的管道，當干擾導致管道不滿足最小保護電位（文中管道陰極保護系統(tǒng)設定最小保護電位為-850mV）的要求時，應及時采取干擾防護措施。

本文中管道受直流干擾影響主要為輸電線路上的接地極單極大地運行的靜態(tài)干擾，次要為地鐵輕軌泄漏電流的動態(tài)干擾。經(jīng)調(diào)查管道附近直流干擾源共有直流輸電工程兩處，輕軌工程一處，3年內(nèi)未規(guī)劃其他直流輸電工程和輕軌工程。

（1）直流輸電工程干擾的檢測和評價。在上述兩處直流輸電工程分別進入設備調(diào)試、換單極運行期間，特地選取距離這兩處直流輸電工程直線距離67.5公里的測試樁和直線距離24公里處輸油站場內(nèi)的恒電位儀分別進行數(shù)據(jù)采集。距離第一處直流輸電工程67.5公里處的測試樁YB627，未干擾情況下的管道電位穩(wěn)定在-1000mV左右，在干擾情況下負向偏移至-1500mV至-1600mV，正向偏至+300mV，持續(xù)時間數(shù)小時，受干擾程度嚴重（如圖1）。

距離第二處直流輸電工程24公里處輸油站場內(nèi)恒電位儀在輸電線路調(diào)試階段出現(xiàn)參比電位紊亂的情況，一度出現(xiàn)-2200mV至-2500mV，導致恒電位儀失去功效，管道處于不受陰極保護的非正常狀態(tài)，待輸電線路調(diào)試完成以后，陰極保護系統(tǒng)再次恢復正常。

（2）輕軌工程干擾的檢測和評價。在上述輕軌工程正常運行、故障及維修時的大雙邊運行工況中監(jiān)控附近測試樁上管道電位的實時變化，從圖2中可以看出輕軌多工況運行條件下測試樁上的管道電位不能滿足陰極保護系統(tǒng)設定的最小保護電位-850mV要求，輕軌所泄漏的雜散電流對管道會造成嚴重的干擾影響。

圖1 YB62718:00-24:00管道電位監(jiān)控圖

圖2 輕軌不同工況下管道受干擾結(jié)果圖

由此可以確定，在直流輸電工程進入調(diào)試和單極運行期間以及輕軌工程多工況運行狀態(tài)下，均會對本文中管道產(chǎn)生嚴重的直流干擾影響，使得管道的陰極保護系統(tǒng)失去功效，必須采取相應的防護措施。

3.2 直流干擾的防護措施

（1）與干擾源運營單位聯(lián)防，加強日常維護。針對受直流干擾影響的輸油站場和局部管段，與干擾源的運營單位取得聯(lián)系，告知我方測試結(jié)果，并與之簽訂了聯(lián)防協(xié)議。在受直流干擾期間，加強對輸油站場和閥室內(nèi)各類設備、儀表等的巡視和數(shù)據(jù)采集頻次，及時上報異常數(shù)據(jù)并處理。

（2）排流保護。用電纜將被保護的金屬管道與排流設備連接，使雜散電流引回電氣設備或引至地極，使被保護的管道變?yōu)殛帢O性，從而防止金屬管道發(fā)生陽極腐蝕。目前有極性排流、強制排流和接地排流等排流措施，前兩種排流方法均需要將管道中的電流通過在管道和干擾源之間加裝排流線和排流器進行聯(lián)通，但是干擾源的運營單位往往拒絕此類施工。本文中的管道結(jié)合現(xiàn)場特點，在不影響干擾源的情況下采用接地排流法，在受直流干擾嚴重影響的局部管道和輸油站場采用加裝深井陽極和柔性陽極的方法來達到排流目的。加裝工程施工完畢以后在上述干擾源影響的情況下再次測試管道電位，除八個點外均能滿足陰極保護系統(tǒng)最小保護電位的要求，顯著降低了受干擾影響程度。

4 結(jié)語

必須根據(jù)每條埋地油氣長輸管道的地理位置和途經(jīng)電氣、電力設施，詳細分析周邊交直流干擾源可能對陰極保護系統(tǒng)下管道運行產(chǎn)生的影響，結(jié)合自身情況，充分采集數(shù)據(jù)、檢測評價并采取有效的防護手段，降低腐蝕所造成的經(jīng)濟效益損失，提高管道整體安全運行率。

[1]胡士信.陰極保護工程手冊[M].化學工業(yè)出版社,1999.

[2]GB/T21447-2008鋼制管道外防腐控制規(guī)范.

[3]GB/T50698-2011埋地鋼制管道交流干擾防護技術(shù)標準.

[4]惠海軍,史后凡,曹國飛.固態(tài)去耦合器在某管道交流干擾防護中的應用[J].材料保護,2016,49(5):64-67.

[5]GB/T50991-2014埋地鋼制管道直流干擾防護技術(shù)標準.

[6]肖勇,李赟,李健,等.埋地鋼質(zhì)管道雜散電流的檢測評價與防護[J].管道技術(shù)與設備,2012(6):39-41.

TG174.41

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1671-0711（2017）07（上）-0089-03