高寶成
(中國石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司天津輸油處,中國 天津 300450)
雜散電流是沿正常路徑之外的途徑流動(dòng)的電流,它在土壤中流動(dòng),電流從管道的某一部位進(jìn)入管道,沿管道流動(dòng)的一段距離后,又從管道流入土壤,在電流流出部位,管道發(fā)生腐蝕,我們稱該腐蝕為雜散電流腐蝕。雜散電流的大小和方向隨時(shí)間變化,則稱為動(dòng)態(tài)雜散電流。反之,則稱為靜態(tài)雜散電流。近年來,隨著電力和交通的飛速發(fā)展,高壓輸電線路尤其是特高壓輸電線路、地鐵、高鐵持續(xù)增長,很容易在土壤中形成的雜散電流,對油氣長輸管道形成雜散電流腐蝕。
某輸油管道建于2006年,全長175.76km。全線根據(jù)油流方向由東向西設(shè)置大港站、廊坊站、燕山站等3座輸油站庫,防腐層為熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)。廊坊站和燕山站各有一套強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng),廊坊站進(jìn)站、出站和燕山站進(jìn)站處各有一處絕緣接頭。廊坊站至燕山站段管道,長度約83公里,是雜散電流干擾的集中區(qū)域,公里樁號(hào)為133#至217#。其中燕山站進(jìn)出站管道45公里存在嚴(yán)重直流雜散電流干擾。管道管地電位波動(dòng)劇烈,陰極保護(hù)通電電位波動(dòng)范圍從-1.7Vcse至-0.6Vcse,干擾時(shí)間從早上5點(diǎn)至晚上12點(diǎn)。此外,在關(guān)閉沿線陰極保護(hù)電源后測試管道自然電位,發(fā)現(xiàn)管道的自然電位偏負(fù)(-900mVcse左右)。
燕山站進(jìn)站和廊坊站進(jìn)站、出站絕緣接頭絕緣性能測試。使用數(shù)據(jù)記錄儀uDL2,同時(shí)測試絕緣接頭內(nèi)外側(cè)管地電位,通過電位波形判斷絕緣接頭的絕緣性能。測試時(shí),絕緣接頭內(nèi)外側(cè)共用同一個(gè)銅/飽和硫酸銅參比電極。
對比三處絕緣接頭內(nèi)外側(cè)交流電壓和管地電位,兩者波形有明顯不同,且絕緣接頭內(nèi)外側(cè)管地電位差值大于100m V,由此判定三處絕緣接頭絕緣性能良好。
燕山站、廊坊站恒電位儀,運(yùn)行模式為恒電位模式,預(yù)置參比電位-1.2Vcse,燕山站輔助陽極接地電位為0.7Ω。由于管道受雜散電流的干擾,恒電位儀輸出電流、電壓波動(dòng)劇烈。本次采用數(shù)據(jù)記錄儀uDL1和5A/75mV的分流器測試恒電位儀的輸出電流,測試數(shù)據(jù)如圖1:
圖1 燕山站恒電位儀輸出電流
通過燕山站恒電位儀輸出電流的測試,發(fā)現(xiàn)恒電位儀的輸出電流在夜間(23:30至第二天 5:00)輸出電流平穩(wěn),約為1A的陰極保護(hù)電流;而在晝間受干擾期間,恒電位儀的輸出電流不穩(wěn)定,最高為4A左右。
使用數(shù)據(jù)記錄儀 uDL2、銅/飽和硫酸銅參比電極對廊坊站至燕山站段沿線83處測試樁的管道通電電位和交流電壓進(jìn)行普測 (5-10分鐘), 測試數(shù)據(jù)示例如圖2。
通過沿線測試樁處管地電位的普測,發(fā)現(xiàn)測試樁與燕山站的距離,同管道管地電位波動(dòng)程度成負(fù)相關(guān)趨勢,即距離越近波動(dòng)越劇烈。由此可確定影響塘燕復(fù)線的動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的干擾源靠近燕山站。此外,廊坊-燕山段管道的交流干擾情況較輕微,基本都處于4V以下。
圖2 管道管地電位數(shù)據(jù)集合圖
為進(jìn)一步了解雜散電流的干擾情況,在塘燕復(fù)線燕山段沿線測試樁處測試管道24小時(shí)通電電位和斷電電位。該測試工作中使用了數(shù)據(jù)記錄儀uDL2、銅/飽和硫酸銅參比電極、10cm2試片,217#樁數(shù)據(jù)如圖 3:
圖3 217#測試樁24小時(shí)管道電位
通過測試沿線測試樁處24小時(shí)的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)靠近燕山站方向的測試樁管道電位白天波動(dòng)劇烈,夜間管道電位平穩(wěn),與地鐵運(yùn)行時(shí)間接近。通過調(diào)查管道周圍運(yùn)行環(huán)境可知距離塘燕復(fù)線燕山站約3公里處有北京地鐵燕房線,查閱燕房線地鐵運(yùn)行時(shí)間為05:05-23:15,與測試樁處電位波動(dòng)時(shí)間較為吻合。通過對比管道電位波動(dòng)的時(shí)間與地鐵運(yùn)行時(shí)間,可初步確定塘燕復(fù)線燕山段的動(dòng)態(tài)干擾是由北京地鐵系統(tǒng)運(yùn)行造成的。
進(jìn)一步測試燕山站附近雜散電流的情況,關(guān)閉燕山站恒電位儀后測試217#測試樁處的電位情況。關(guān)閉恒電位儀后,測試 217#、215#、182#以及 187#測試樁處試片24小時(shí)通電電位/斷電電位。
為排除廊坊站恒電位儀輸出對217#測試樁處管道電位的影響,同時(shí)關(guān)閉燕山站和廊坊站兩處的恒電位儀,廊坊站到燕山站段管道處于無陰極保護(hù)狀態(tài),再次測試217#、215#、187#以及 182#測試樁處的管道通電電位。
通過對比測試樁處關(guān)閉陰極保護(hù)電源后的 “通電電位”數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn):
(1)隨著恒電位儀關(guān)閉時(shí)間的延長,217#和182#管道電位逐漸正移,說明管道逐漸去極化;
(2) 在 恒 電 位 儀 關(guān) 閉 3-5 天 后 ,217#、215#、208#以及187#夜間 (23:30~凌晨5:00) 管道電位在-0.85Vcse左右;
(3)從關(guān)閉全線恒電位儀后217#測試樁處電流密度圖看,夜間燕房線地鐵停運(yùn)后還有恒定大小的電流流入管道,判定管道還受某穩(wěn)態(tài)直流干擾源的影響。
(1)燕山站恒電位儀有輸出,但是受到地鐵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)直流干擾,輸出波動(dòng)較大;
(2)燕山段管道受到復(fù)合型干擾:地鐵動(dòng)態(tài)直流干擾及穩(wěn)態(tài)直流干擾,隨著管道遠(yuǎn)離燕山站,地鐵干擾對塘燕復(fù)線的影響減弱。