羅 宏

（中海油銷售東莞儲(chǔ)運(yùn)有限公司，廣東東莞 523988）

0 前言

某公司成品油長(zhǎng)輸管線位于廣東省內(nèi)，全長(zhǎng)162 km，管徑457 mm，外防腐層為3層PE。除起始位置外，全線共設(shè)置7個(gè)閥室，其中1#閥室和6#閥室分別建有一個(gè)淺埋式陽(yáng)極床的陰保站，利用外加電流對(duì)管線進(jìn)行陰極保護(hù)。運(yùn)行多年來發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有陰保系統(tǒng)對(duì)管道的保護(hù)不足，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整改或增加陰保站；同時(shí)管道沿線存在交直流雜散電流的影響，需要進(jìn)行排流；部分測(cè)試樁腐蝕嚴(yán)重，需要進(jìn)行更換。

1 管線陰極保護(hù)運(yùn)行情況

（1）管線業(yè)主計(jì)劃對(duì)1#閥室至末站間約132 km的管道進(jìn)行陰極保護(hù)整改，為此委托一家檢測(cè)單位對(duì)該段管線進(jìn)行陰保數(shù)據(jù)的檢測(cè)。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，全線約65%測(cè)試樁極化電位平均值正于-0.85 V（部分檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1），3#閥室至5#閥室存在較大的交流干擾。

（2）本次普測(cè)共計(jì)158個(gè)測(cè)試點(diǎn)，專項(xiàng)測(cè)試涉及27處測(cè)試點(diǎn)，其中交流干擾專項(xiàng)測(cè)試13處，直流干擾專項(xiàng)測(cè)試25處。其中，B048#樁至B023#樁區(qū)段與79#樁至61#樁區(qū)段同輸電線臨近現(xiàn)象普遍，測(cè)試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)這兩段中雜散電流干擾現(xiàn)象的比例較高，其他干擾點(diǎn)主要集中在163#樁至158#樁段、B056#樁處，106#樁至103#樁段。

（3）結(jié)合交流干擾與直流干擾專項(xiàng)測(cè)試的結(jié)果，檢測(cè)單位建議：直流干擾主要通過增加1～2處陰保站（3#閥室建陰保站，5#閥室選擇性建陰保站）及整改現(xiàn)有陰保站，同時(shí)輔以犧牲陽(yáng)極進(jìn)行控制。設(shè)置直流排流點(diǎn)，預(yù)計(jì)至少7處。交流干擾通過深井陽(yáng)極或淺埋鋅帶配合固態(tài)去耦合器進(jìn)行排流，預(yù)計(jì)至少5處。

2 陰極保護(hù)問題的解決策略及過程

2.1 閥室陰極保護(hù)系統(tǒng)電絕緣檢測(cè)及處理

（1）管線共有7座閥室，由于管道建設(shè)時(shí)間較早，建設(shè)初期未考慮管道與儀表接地網(wǎng)之間的絕緣性，現(xiàn)階段部分閥室可能會(huì)出現(xiàn)接地網(wǎng)和管道之間電連接的現(xiàn)象，需對(duì)1#，2#，5#，6#閥室中的電動(dòng)閥、測(cè)量?jī)x表等設(shè)備與防雷地網(wǎng)進(jìn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)電絕緣性能檢測(cè)及處理。在測(cè)量?jī)x表和防雷接地網(wǎng)之間安裝固態(tài)去耦合器，避免陰極保護(hù)電流的漏失，并減少雜散電流的干擾。

表1 管線陰保極化電位檢測(cè)數(shù)據(jù)表（陰保整改前）

（2）管道穿越閥室時(shí)，管道可能與混凝土中的鋼筋發(fā)生金屬接觸，先采用電位法判斷閥室內(nèi)管道和建筑物的鋼筋是否搭接，如果無(wú)搭接，無(wú)需進(jìn)行處理，如果有搭接，需對(duì)管道穿越閥室位置處進(jìn)行開挖，對(duì)穿越處的管道進(jìn)行重新防腐，如果管道和支墩電連接，則在支墩位置處增加絕緣墊片。

（3）經(jīng)過整改，1#，2#，6#閥室在整改后，閥室內(nèi)管道交直流電壓與閥室附近測(cè)試樁交直流電壓基本一致，閥室接地極與管道的直流電壓差和交流電壓差明顯，表明閥室整改后，1#，2#，6#閥室絕緣性能良好。5#閥室雖然修復(fù)了2處直接搭接點(diǎn)，3處防腐層破損點(diǎn)，管道電位與接地網(wǎng)電位仍接近，閥室內(nèi)管道與接地網(wǎng)間仍處于電連接狀態(tài)。

2.2 現(xiàn)有陰極保護(hù)站輸出優(yōu)化，饋電試驗(yàn)、線路陰極保護(hù)普測(cè)

（1）針對(duì)線路陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)情況，對(duì)現(xiàn)有陰極保護(hù)站恒電位儀輸出進(jìn)行優(yōu)化，在陰極保護(hù)站的通電點(diǎn)處用試片調(diào)整設(shè)置電位，按照該處斷電電位-1150 mV為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，檢測(cè)1#，6#閥室陰極保護(hù)站輸出陰極保護(hù)電流所保護(hù)管段范圍；優(yōu)化檢查輔助地床電阻，盡可能增加陰極保護(hù)站的有效保護(hù)范圍，提高陰極保護(hù)站的利用率。優(yōu)化后通過線路重點(diǎn)部分24 h監(jiān)測(cè)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)4#閥室至5#閥室間部分管段斷電電位仍不合格。

（2）由于5#閥室絕緣問題沒有解決，導(dǎo)致5#閥室附近管道斷電電位接近自然電位，根據(jù)前期的檢測(cè)結(jié)果，5#閥室的影響范圍約有8 km。為驗(yàn)證在5#閥室建立陰極保護(hù)站的可行性，建立臨時(shí)陰極保護(hù)站進(jìn)行饋電實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行全線路陰極保護(hù)效果普查，部分測(cè)試樁及閥室做24 h監(jiān)測(cè)。饋電后，線路斷電電位基本達(dá)標(biāo)。

2.3 檢測(cè)管道沿線交直流雜散電流干擾

由于管道受到的動(dòng)態(tài)交直流雜散干擾，在5#閥室增加臨時(shí)陰極保護(hù)站后，對(duì)全線進(jìn)行優(yōu)化后的陰極保護(hù)效果和交流干擾的普查，普查時(shí)每個(gè)測(cè)試樁測(cè)試10 min的通電電位和交流電壓的最大值、最小值和平均值，發(fā)現(xiàn)并確定4#閥室附近部分測(cè)試樁交流電壓超過標(biāo)準(zhǔn)要求。管道存在較大的交流干擾，B032#，B033#樁交流電壓>9 V，B022#，B024#，B032#和 B033#樁交流電密度較大，均>30 A·m，需要根據(jù)該段管道所處環(huán)境的土壤電阻率計(jì)算交流電密度值，并進(jìn)行交流干擾排流工作。

2.4 交流排流點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工。

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤電阻率、管道周邊建筑設(shè)施等情況，在B033#測(cè)試樁位置處進(jìn)行交流電壓排流試驗(yàn)，排流地床設(shè)在距離管道23 m的位置，垂點(diǎn)距測(cè)試樁25 m，地床結(jié)構(gòu)為20根椎3.33 cm×1.2 m的鋼管，單根接地深度為1 m。排流試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，排流點(diǎn)附近測(cè)試樁交流電壓下降明顯，排流效果良好。

（2）檢測(cè)管段共有21處交流干擾嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，對(duì)其中2處（B024#和B029#樁）位置進(jìn)行排流設(shè)計(jì)。排流設(shè)計(jì)采用鋅帶緩解地床，鋅帶的規(guī)格選用ZR-2型，界面尺寸（12.7×14.28）mm，填包料的直徑選擇20 cm，埋深1.2 m。固態(tài)去耦合器選用加拿大的Rustrol產(chǎn)品。

（3）排流施工后，監(jiān)測(cè)排流點(diǎn)前后測(cè)試樁交流電壓數(shù)據(jù)（表2），對(duì)比分析交流排流措施的排流效果。

從表2可以看出，僅有B033#測(cè)試樁交流電壓平均值稍>4 V，其余測(cè)試樁交流電壓平均值均約4 V。交流電密度全部約30 A/m2，最大值為 B033#樁 24.69 A/m2，表明采取排流措施后，全線的交流干擾均降低到標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

表2 管線排流前后交流干擾數(shù)據(jù)對(duì)比

2.5 新建陰極保護(hù)站設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試及效果檢測(cè)

（1）由于5#閥室電絕緣性較差，陰極保護(hù)電流流失導(dǎo)致4#閥室至5#閥室間的部分管段陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)，且僅靠?jī)?yōu)化原有陰極保護(hù)站輸出參數(shù)，該部分管段陰極保護(hù)效果仍無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，因此在5#閥室處增加陰極保護(hù)站。陰極保護(hù)站采用深井陽(yáng)極作為輔助陽(yáng)極地床，恒電位儀采用智能抗干擾恒電位儀。

（2）在管線陰極保護(hù)效果優(yōu)化過程中，在5#閥室進(jìn)行饋電試驗(yàn)效果良好。為確定輔助陽(yáng)極地床位置，又進(jìn)行了第二次饋電試驗(yàn)，饋電期間監(jiān)測(cè)5#閥室附近測(cè)試樁通斷電電位變化，效果良好，輔助地床位置確定。

表3 管線陰極保護(hù)極化電位檢測(cè)數(shù)據(jù)表（陰極保護(hù)整改后）

（3）根據(jù)饋電試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)5#陰保間輔助地床并施工、調(diào)試。陽(yáng)極井?dāng)?shù)量2口、深度30 m、口徑250 mm，輔助陽(yáng)極采用貴金屬氧化物MMO陽(yáng)極，陽(yáng)極數(shù)量10根，活性區(qū)長(zhǎng)度20 m，填充料直徑（1～3）mm的焦炭。

（4）陰極保護(hù)站投運(yùn)后進(jìn)行線路陰極保護(hù)效果檢測(cè)、分析，線路陰極保護(hù)電位達(dá)標(biāo)（部分檢測(cè)數(shù)據(jù)見表3）。

3 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)輸管線陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)的問題是一個(gè)系統(tǒng)性的問題，面對(duì)一些管段保護(hù)電位不足、一些管段受到交直流干擾的情況，需要進(jìn)行系統(tǒng)分析。在本次案例中，管線業(yè)主沒有采納整改前檢測(cè)報(bào)告的建議方案，沒有根據(jù)全線普測(cè)數(shù)據(jù)就馬上確定整改方案，而是先通過閥室陰極保護(hù)系統(tǒng)電絕緣處理、現(xiàn)有陰極保護(hù)站輸出優(yōu)化等措施來完善陰保系統(tǒng)，盡可能增加原有陰極保護(hù)站的有效保護(hù)范圍，提高陰極保護(hù)站的利用率，然后再通過進(jìn)一步的數(shù)據(jù)檢測(cè)和饋電試驗(yàn)，確定排流方案和新增陰極保護(hù)站的方案（如果能找到并解決了5#閥室內(nèi)管道與接地網(wǎng)間的電連接問題的話，估計(jì)5#閥室也不必新增陰極保護(hù)站）。這樣的陰極保護(hù)問題解決思路和策略可以幫助人們大大減少整改工程量，也使整改方案更有針對(duì)性，整改費(fèi)用不用太大的情況下即可達(dá)到預(yù)期的整改效果。