于立軍

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

1 引言

油氣長輸管道是油氣供應(yīng)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在油氣長輸管道服役過程中，難免會(huì)受到各種環(huán)境因素的影響而影響其運(yùn)行，其中高壓輸電線路以及現(xiàn)代化電氣設(shè)備產(chǎn)生的雜散電流干擾對管道外防腐層的破壞不斷加重，嚴(yán)重影響到油氣管道安全運(yùn)行，給企業(yè)造成重大損失。陰極保護(hù)系統(tǒng)是油氣管道運(yùn)輸安全性和穩(wěn)定性的重要保障，而交直流干擾對陰極保護(hù)的影響是油氣管道安全運(yùn)行的主要隱患之一，因此，陰極保護(hù)系統(tǒng)抗干擾檢測的評價(jià)與防護(hù)是當(dāng)前油氣管道安全保護(hù)的重要內(nèi)容之一，對保障油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

2 陰極保護(hù)系統(tǒng)的控制要點(diǎn)

在油氣長輸管道運(yùn)行過程中，管道會(huì)與土壤中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而造成電化學(xué)腐蝕，需要對管道采取電化學(xué)保護(hù)，工程中經(jīng)常采用陰極保護(hù)的方式對管道進(jìn)行保護(hù)。陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)時(shí)，保護(hù)電位是判斷其正常運(yùn)行與否的關(guān)鍵指標(biāo)，保護(hù)電位應(yīng)滿足《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB/T 21448-2008的相關(guān)規(guī)定。在實(shí)際運(yùn)行過程中，陰極保護(hù)電位受到多種因素的影響與制約，比如管道沿線土壤電阻率，土壤理化性質(zhì)，土壤微生物、雜散電流等。其中，雜散電流干擾是影響陰極保護(hù)電位最常見也是最嚴(yán)重的因素之一，雜散電流干擾會(huì)引起陰極保護(hù)電位的波動(dòng)，從而破壞陰極保護(hù)系統(tǒng)。因此控制雜散電流干擾是保證陰極保護(hù)正常運(yùn)行的關(guān)鍵要點(diǎn)[1]。

3 交流干擾檢測評價(jià)與保護(hù)措施

3.1 交流干擾檢測評價(jià)

隨著現(xiàn)代社會(huì)對地上地下空間的開發(fā)愈發(fā)頻繁，除油氣長輸管道外，還會(huì)存在各種高壓電線及電氣設(shè)備，這些設(shè)施在人口密度較大的地區(qū)更為集中，雜散電流對油氣管道陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的概率也在不斷提升，因此雜散電流干擾對油氣長輸管道的破壞風(fēng)險(xiǎn)也在增加，對陰極保護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)措施提出了更高的要求。本文介紹的檢測評價(jià)與保護(hù)措施依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011中的相關(guān)規(guī)定展開研究，包括對管道交流電壓的控制、電流密度的檢測和判斷等。一般情況下，管道上的交流電壓不高于4V時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施；當(dāng)交流電壓高于4V時(shí)，交流干擾的程度可按照交流電流密度來計(jì)算，其中交流電流密度的測算依據(jù)公式[2]：J=8V/ρπd

其中J為交流電流密度（A/m2）；V為交流干擾電壓有效值的平均值（V）；ρ為測點(diǎn)的電阻率實(shí)測值（Ω·m）；d為破損點(diǎn)直徑，交流腐蝕的最嚴(yán)重情況取值為0.0113。

以某條原油管道為例，經(jīng)檢測人員對管道沿線陰極保護(hù)電位的測試，發(fā)現(xiàn)有部分地段受到較為嚴(yán)重的雜散電流干擾，其具體數(shù)據(jù)情況見表1。從表中可知，該管線受到交流電路的干擾程度比較嚴(yán)重[2]。

表1 項(xiàng)目受交流干擾影響嚴(yán)重測點(diǎn)的數(shù)據(jù)測試結(jié)果

3.2 交流干擾防護(hù)評價(jià)結(jié)果

根據(jù)相關(guān)研究，交流干擾評價(jià)指標(biāo)獨(dú)用電流或電壓指標(biāo)都存在一定局限性。對于低電阻率土壤地區(qū)，只采用交流電流密度評估存在局限性，對于高電阻土壤地區(qū)，只采用交流電壓指標(biāo)評估也存在局限性。根據(jù)國內(nèi)外的研究和經(jīng)驗(yàn)證明，管道發(fā)生交流干擾腐蝕的條件是存在持續(xù)的高的感應(yīng)交流電壓，依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011的相關(guān)要求，首先采用交流電壓指標(biāo)進(jìn)行判斷，本測試結(jié)果所有交流電壓均高于4V，因此存在交流干擾腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)；在此基礎(chǔ)上采用交流電流密度進(jìn)行判斷交流干擾的嚴(yán)重程度，除第7個(gè)測試點(diǎn)交流電流密度小于100 A/m2外，其余測試點(diǎn)交流電流密度均大于100 A/m2，因此可判定第7個(gè)測試點(diǎn)交流干擾腐蝕程度為“中等”外，其余測試點(diǎn)交流干擾腐蝕程度為“嚴(yán)重”；需采取干擾防護(hù)措施，才能夠保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 交流干擾防護(hù)措施

依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50698-2011中推薦的防護(hù)措施，在對管線附近電網(wǎng)工程及電氣設(shè)備進(jìn)行全面調(diào)研后，結(jié)合國內(nèi)的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，最終決定采用固態(tài)去耦合器+裸銅線接地排流法，對管線受交流干擾較為明顯的點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一排流，最終基本實(shí)現(xiàn)了有效的排流工作，經(jīng)檢測評價(jià)，排流處理后的測點(diǎn)抗干擾能力顯著提升，完全滿足《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50698-2011中對于防護(hù)效果評價(jià)的要求，實(shí)現(xiàn)了抗交流干擾有效優(yōu)化。

4 直流干擾檢測評價(jià)與保護(hù)措施

4.1 情況考察

隨著國家高壓直流輸電線路和高壓直流軌道交通建設(shè)不斷增加，油氣長輸管道受到直流干擾的幾率顯著提升，不少油氣管道難免會(huì)受到直流干擾的影響。根據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50991-2014的規(guī)定，對于處于設(shè)計(jì)階段的管道，當(dāng)管道路由兩側(cè)20m范圍內(nèi)的土壤電位梯度大于等于2.5mV/m時(shí)，應(yīng)評估管道可能受到的直流干擾影響，設(shè)計(jì)階段應(yīng)予以考慮；對于陰極保護(hù)已投入運(yùn)行的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB/T 21448-2008規(guī)定的保護(hù)電位時(shí)，需要采取針對性的干擾保護(hù)措施來規(guī)避負(fù)面影響。

4.2 防護(hù)措施

減緩直流干擾的方法主要包括：一是做好例行維護(hù)，直流干擾的程度受電網(wǎng)供電影響，在用電峰值時(shí)影響最為嚴(yán)重，因此管道維護(hù)部門需要與電力部門做好協(xié)調(diào)和聯(lián)防，在峰值期做好管道的巡視和檢測，及時(shí)收集異常信息，將數(shù)據(jù)上報(bào)給有關(guān)部門；二是對受干擾管道防腐層進(jìn)行定期檢測，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)修復(fù)防腐層，確保管道防腐層的完整性；三是根據(jù)直流干擾測試結(jié)果，調(diào)整陰極保護(hù)電位，盡量減小直流干擾影響；四是對無法通過調(diào)整陰保電位消除的管段，進(jìn)行排流處理，排流接地極沿管道受干擾段敷設(shè)，接地極材料可選用鋅帶，鋅帶通過測試樁與管道連接。

5 結(jié)論

綜上所述，在油氣長輸管道運(yùn)行過程中，為減緩油氣長輸管道的電化學(xué)腐蝕影響，都會(huì)采用陰極保護(hù)系統(tǒng)對管道進(jìn)行安全防護(hù)，但陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)受到交直流干擾影響而無法實(shí)現(xiàn)有效的防護(hù)，因此做好陰極保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾檢測與防護(hù)至關(guān)重要。施工人員需要在管道布置過程中對沿線地區(qū)的電氣設(shè)備及電力設(shè)置位置做好調(diào)研，詳細(xì)考察并分析交直流電對陰極保護(hù)系統(tǒng)的潛在影響，并制訂有效的應(yīng)對手段，避免交直流干擾腐蝕對管道安全運(yùn)行的影響，保證管道的有效運(yùn)行。望本文研究內(nèi)容得到相關(guān)企業(yè)的重視，深入研究陰極保護(hù)系統(tǒng)抗干擾檢測技術(shù)與應(yīng)對措施的創(chuàng)新，更好地為油氣長輸管道維護(hù)工作提供建設(shè)性意見。