[摘 要]閥室作為長距離油氣管道的重要組成部分，在整個線路中起著舉足輕重的作用，如分輸、緊急關斷、放空、反吹等。目前大部分閥室的陰極保護與主干線陰極保護共用一個陰保系統(tǒng)，然而閥室內(nèi)的各類接地、絕緣失效和閥門防腐缺陷等問題極易造成閥室內(nèi)陰保電流流失，使得閥室內(nèi)埋地管線欠保護，漏電嚴重時會造成閥室上下游500 m左右管段管道陰保電位偏正。為解決油氣干線閥室漏電問題，確保整個干線陰保正常運行，埋地管道陰極保護電位須在–1.2～–0.85 V保護值內(nèi)。文章分析了大部分閥室漏電原因，并提出了治理方法，以期為相關人員提供參考。

[關鍵詞]陰保系統(tǒng)；電流流失；欠保護；閥室漏電；防腐缺陷

[中圖分類號]TE988.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0069–04

Research on Leakage Control of Valve Chamber in Long Oil and Gas Pipeline

XIAO Zenghu

[Abstract]As an important component of long-distance oil and gas pipelines， valve chambers play a crucial role in the entire pipeline， such as distribution， emergency shutdown， venting， backflushing， etc. At present， most valve chambers share the same cathodic protection system as the cathodic protection of the main line. However， various grounding， insulation failures， and valve anti-corrosion defects in the valve chamber can easily cause cathodic protection current loss， resulting in inadequate protection of buried pipelines in the valve chamber. Severe leakage can cause about 500 meters of pipeline upstream and downstream of the valve chamber， and the cathodic protection potential of the pipeline to be biased towards positive. To solve the problem of leakage in the valve chamber of oil and gas pipelines and ensure the normal operation of the entire pipeline cathodic protection， the cathodic protection potential of buried pipelines must be within the protection value of -1.2～-0.85 V. The article analyzes the causes of leakage in most valve chambers and proposes treatment methods in order to provide reference for relevant personnel.

[Keywords]yin protection system； current loss； underprotection； leakage of valve chamber； corrosion defects

長輸油氣管道的陰極保護有效性很大程度上決定著管道運行期的使用壽命和安全，長輸油氣管道陰極保護系統(tǒng)按線路和區(qū)域分類，分為長輸線路陰極保護和場站區(qū)域性陰極保護，部分地區(qū)增加犧牲陽極進行補充。近年來，埋地管道隨著埋地年限的增長，管道因腐蝕泄漏發(fā)生各種類型的事故災害，給國家經(jīng)濟帶來了較大損失，給人民生命安全帶來了威脅。因此做好管道防腐工作尤其重要，而閥室在整個干線管道正常運行中具有重要作用，文章針對閥室漏電原因展開研究，旨在提升管道使用壽命。

1 閥室絕緣性的要求

油氣管道閥室在設計建設期根據(jù)GB/T 21448—2017《埋地鋼制管道陰極保護技術規(guī)范》要求，需要在閥室內(nèi)建設陰極保護站時，應根據(jù)其相關規(guī)定進行設計建設，沒有陰極保護站時，應根據(jù)其規(guī)定和SY/ T 0086—2020《陰極保護管道的電絕緣標準》的相關規(guī)定做好電絕緣處理。閥室電絕緣的目的是為防止陰極保護電流流到與大地連接的非保護金屬構筑物上。電絕緣的作用為防止陰保電流流失、減輕電偶腐蝕、減輕雜散電流和避免不必要的干擾、控制電流流向，避免因非保護對象、引壓管支架、錨固墩、閥墩、管墩、各類支撐、管托、踏步平臺及接地裝置等原因引起保護管道的陰極保護電流流失。

根據(jù)RTU閥室與非RTU閥室分類、自控與工藝流程、電力接地及安裝的設備情況做好相應的絕緣處理。主要對象為：閥體與氣液聯(lián)動執(zhí)行機構間的絕緣；氣液聯(lián)動執(zhí)行機構與電子控制單元、回訊器等電器部分之間的絕緣；壓力變速器與主干線的絕緣；放空管通過絕緣接頭與主干線管道的絕緣。此外，引壓管應安裝絕緣設施，同時保證并行引壓管間有足夠的空間，防止電弧放電風險。合建閥室內(nèi)不同管道采用不同的陰極保護時，應進行電絕緣處理，防止陰極保護系統(tǒng)相互干擾（會造成直流干擾）；分支管線連接處需進行電絕緣。采用絕緣接頭進行電絕緣時，根據(jù)SY/T 0516—2016《絕緣接頭與絕緣法蘭技術規(guī)范》相關要求，對絕緣接頭進行雷電保護和電壓保護器設置。此外，還應考慮閥室是否受交直流干擾，存在交直流干擾時，其交直流干擾防護與閥室兩端線路管道的交直流干擾防護一并考慮。

閥室內(nèi)埋地干線主管道在出廠時已做防腐保護，目前廣泛使用3PE防腐層。閥門等埋地設備根據(jù)SY/ T 7036—2016《石油天然氣站場管道及設備外防腐層技術規(guī)范》等技術規(guī)范相關要求進行防腐蝕處理，防腐層的電絕緣性、防水防潮性、機械性、附著性、耐化學性和熱老化性等有著嚴格的要求。

2 漏電類型

（1）搭接造成陰保電流泄漏。油氣管線閥室在建設期根據(jù)相關技術規(guī)范，對保護段管道與非保護金屬構筑物的各類絕緣問題做了要求，避免因搭接造成陰極保護電流流失，然而早期施工管理缺陷和后期各類改造原因，導致閥室內(nèi)仍然有各類搭接現(xiàn)象。如限位開關線纜管與閥體搭接、引壓管與支撐之間缺少絕緣墊片或絕緣墊片破損形成搭接、引壓管與固定卡之間的絕緣墊片破損形成搭接、執(zhí)行機構與電控箱之間的固定螺絲未加絕緣卡套形成搭接、氣液缸頂部非保護端引壓管絕緣護套破損與保護端搭接、執(zhí)行機構放空管與房屋鋼結構或斜拉鋼結構搭接、管道與鋼套管存在搭接、電控箱螺栓與管道搭接、各類固定鐵絲與主管道和閥門搭接、電動閥撓型管未加裝絕緣接頭、電控箱穿線管與限位開關電纜穿線管扁鋼支架與閥體搭接等。這里所列的只是在閥室內(nèi)易形成搭接的部分位置，但閥室內(nèi)各類導電介質(zhì)與保護管道連接均會造成陰保電流流失，在檢查時需仔細分區(qū)分項逐個檢查，確保不會出現(xiàn)各類搭接問題造成陰保電流泄漏。

（2）接地系統(tǒng)造成陰保電流泄漏?；陔姎獍踩紤]，閥室輸油氣設備設施均有防雷防靜電接地，要求接地網(wǎng)與大地具有良好的導通。如果存在管道與閥室接地網(wǎng)搭接或絕緣失效問題，會造成接地網(wǎng)吸收大部分陰保電流，管道處于欠保護狀態(tài)，存在腐蝕風險。主要的接地系統(tǒng)有儀表、設備接地系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)，其中儀表的內(nèi)外接地易與管道形成連接。另外有電動閥機殼與接地系統(tǒng)直接連接、ESD閥與接地連接及設備配線箱內(nèi)部保護線與管道連接、電動執(zhí)行機構內(nèi)部接線造成管道與接地系統(tǒng)導通、電動閥電氣保護接地通過撓型管與接地網(wǎng)導通、接地線破皮與管道直接連接等問題。

（3）防腐層破損使陰保電流泄漏。埋地管道防腐層根據(jù)GB/T 21447—2018《鋼制管道外腐蝕控制規(guī)范》、GB/T 23257—2017《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》等規(guī)范對防腐層防腐性、粘結性、機械保護性等有著明確規(guī)定。當管道防腐層出現(xiàn)破損點時，陰極保護電流會隨著破損點流出，流出后經(jīng)一段距離再流回管道，或被其他非保護金屬構筑物消耗，陰保電流流出點就形成陽極發(fā)生腐蝕。在閥室內(nèi)因施工等也會造成防腐層破損，如果破損點與非保護金屬構筑物產(chǎn)生搭接，會造成陰保電流流失現(xiàn)象，使得整個閥室陰保電位處于欠保護狀態(tài)，因此在閥室涉及開挖檢測、環(huán)焊縫檢測、本體修復等作業(yè)時，應重點關注防腐層是否破損和質(zhì)量是否合格。

（4）其他原因。①絕緣卡套因內(nèi)部存有雜質(zhì)（水、小沙粒等）導通，使得陰保電流流失；②犧牲陽極做補充保護時，當犧牲陽極失效，成為陰保電流流失點；③閥門等埋地設施設備維檢修時黏彈體、冷纏帶等纏繞不合格，回填后水分滲入管體表面，造成電流流失。

3 測試排查

3.1 搭接點排查

通過電位測試確定閥室存在漏電現(xiàn)象時，需根據(jù)上述所列內(nèi)容，逐項對各類搭接點進行排查，查看保護端管道與非保護金屬構筑物是否存在搭接，形成電連接使得陰保電流流失，搭接點排查時可與接地系統(tǒng)排查同時進行，提高工作效率和準確度。

3.2 接地系統(tǒng)排查

測試閥室接地漏電時，應先判斷閥室接地系統(tǒng)類型，因為RTU閥室和非RTU閥室接地系統(tǒng)不一致。RTU閥室有多套接地裝置，包括工作接地、防雷接地、靜電接地等，聯(lián)合接地網(wǎng)的接地電阻不大于4 Ω，非RTU閥室，參照防雷規(guī)范及設計要求，接地電阻應不大于10 Ω。閥室接地系統(tǒng)檢測通過三極法（參照GB/T 21246—2020《埋地鋼制管道陰極保護參數(shù)測量方法》）測試不同位置接地網(wǎng)的接地電阻，來判斷是否存在電連接，同時對閥室內(nèi)接地電阻進行測試評價。方法為選取幾處接地下引線位置測量接地網(wǎng)的接地電阻或電位，如果所有位置的接地電阻或電位相同，說明接地網(wǎng)為一個整體，如果每處接地電阻或電位不同，說明閥室接地網(wǎng)由多個組成，或者部分接地系統(tǒng)失效。接地系統(tǒng)測試完成后，依次斷開電位最負的接地極，并對管道電位進行監(jiān)測，當斷開某一個接地后管道電位上升，可能此處接地極存在電連接，是陰保電流泄漏點。

若地面無法找到管線與接地網(wǎng)搭接位置，需要對閥室進行開挖檢測。開挖前應查閱竣工圖紙，包括生產(chǎn)工藝、電氣儀表等，優(yōu)先開挖有可能存在管線與接地網(wǎng)搭接的位置，如太陽能接地、RTU間接地等。管線與接地網(wǎng)搭接有可能是垂直接地搭接，可以沿水平接地斷開，同時監(jiān)測接地網(wǎng)電位的變化，開挖直到斷開某個垂直接地后，接地網(wǎng)的電位恢復自然電位，說明找到了管線與接地網(wǎng)的搭接點。

3.3 絕緣部位排查

對閥室內(nèi)存在的各類絕緣設備進行測試排查，絕緣性能測試主要包括：絕緣法蘭、絕緣接頭（放空管與主管線間）、絕緣活接頭、絕緣短管、絕緣管接頭、絕緣卡套、絕緣支撐、絕緣墊片和去耦隔直裝置等絕緣設備設施，確認各設備絕緣性能完好，與陰保管線不存在電連接。

（1）利用ACVG或DCVG檢查閥室進出端管線，當接地網(wǎng)與管線絕緣不好時，ACVG/DCVG信號都會顯示異常，整個閥室管線顯示為大的缺陷點。

（2）絕緣接頭測試儀測試。采用絕緣接頭測試儀測試埋地絕緣接頭性能，測試時將絕緣接頭的兩個測試線與儀器兩個測試線連接，開機進行測試，儀器自動顯示絕緣接頭性能。對于絕緣法蘭，采用絕緣法蘭測試儀測試每個螺栓、絕緣墊片的絕緣性能，判斷絕緣法蘭性能。

（3）電位法檢測。采用萬用表+參比電極測試絕緣件兩側管道電位，根據(jù)測試電位差判斷絕緣件性能。電位法測試接線如圖1所示，當兩側電位差值超過200 mv時，需通過PCM電流法和DM法進行測試確認。

（5）DM法。解除閥室地面所有接地后，按DM操作步驟，通過距閥室最近測試樁內(nèi)管道接線用DM發(fā)射機（或閥室內(nèi)主管道，可能受影響）向管道輸入電流I，在閥室內(nèi)用DM接收機測量并記錄電流流向保護端管道中的電流和出現(xiàn)在非保護端金屬構筑物上的電流。比較兩者數(shù)值，判斷是否存在絕緣措施及絕緣設備性能完好性。如果有漏電時可通過接收機追蹤電流流向，進而準確判斷電流泄漏點。

為了測試準確，還需對閥室前后500 m內(nèi)管道進行密間隔電位測試（自然電位、通斷電電位、交流電壓），通過陰保電位偏移情況判斷閥室漏電造成的管道電位偏移嚴重性，并對防腐層檢漏，當測試出主管道防腐層破損，需要對管道防腐層厚度及管道壁厚（若有破損處）進行檢測，評估防腐層質(zhì)量和管體損傷情況。

4 問題解決

通過測試和結果統(tǒng)計分析，原因主要有搭接因素、接地處理不當、絕緣設備性能老化和未設置、防腐層破損等。不管是何種原因導致的閥室漏電，都會使陰保電流流失，造成閥室管道電位欠保護，管道處于被腐蝕風險，因此需對發(fā)現(xiàn)的閥室漏電問題及時進行處理，確保陰保電位正常，陰保系統(tǒng)健康運行。

（1）發(fā)現(xiàn)絕緣設施（絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣活接頭、絕緣短管、絕緣管接頭、絕緣卡套、絕緣支撐、絕緣墊片和去耦隔直裝置等）性能失效，應及時進行更換；應設置而未設置的部位及時增加絕緣設施進行電絕緣；對各類搭接點增設絕緣墊片，阻斷漏電通路。

（2）電氣儀表接地錯位問題，按照GB/T 50169《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》要求進行接地整改或優(yōu)化，不符合接地要求的接地系統(tǒng)及時進行更換整改。對于閥室內(nèi)儀表、設備接地電阻值超出規(guī)范要求、未連接閥室聯(lián)合接地網(wǎng)的，將接地線引至聯(lián)合接地網(wǎng)，聯(lián)合接地網(wǎng)接地電阻值超出規(guī)范要求的，進行降阻處理。在滿足電器儀表等設備設施要求的前提下，非必須的接地和可能導致閥室陰保電流泄漏的接地考慮拆除，涉及開挖整改的做好現(xiàn)場監(jiān)護。

（3）針對閥室內(nèi)管道和閥室上下游500 m內(nèi)的管道防腐層破損和老化問題，應及時進行修復，修復過程嚴把質(zhì)量關鍵點。

（4）對電氣儀表和閥門內(nèi)部安全接地，利用閥室固態(tài)去耦合器性能將接地部分與主管線進行隔離，閥門執(zhí)行機構內(nèi)部的電氣保護接地線和儀表機殼接地線統(tǒng)一和接地系統(tǒng)之間串聯(lián)固態(tài)去耦合器進行處理，此方法即保證了電氣設備和閥門執(zhí)行機構內(nèi)部的安全接地要求，同時也可高效可靠地解決閥室漏電問題。

5 管理建議

（1）在閥室內(nèi)和線路部分地段增設試片，定期檢查管道通斷電電位、自然電位和交流電壓，對管道斷電電位值不符合陰極保護準則（斷電電位值在0.85～–1.20 V）的，及時調(diào)整恒電位儀輸出，確保管道保護率100%。

（2）發(fā)現(xiàn)恒電位儀因老化和性能達不到標準，引起電位波動時，對恒電位儀及時進行維修或更換，并做好記錄。

（3）閥室焊縫、本體開挖檢測，設施設備維修更換時做好現(xiàn)場監(jiān)護和各專業(yè)溝通，作業(yè)前后測試閥室電位，如有變化立馬整改。

（4）閥室圍墻外設置測試樁，測試樁內(nèi)分別連接管道電纜及閥室聯(lián)合接地網(wǎng)電纜，定期測試絕緣狀況。

（5）加強日常對閥室內(nèi)管道電位及非保護端金屬構筑物的測試，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。

6 結束語

文章從埋地管道閥室絕緣要求入手，對閥室漏電形式、測試方法、問題解決、管理建議進行了總結，但閥室漏電形式多樣，需加強日常管理，定期對閥室內(nèi)管道電位進行測試，數(shù)據(jù)及時進行對比分析。出現(xiàn)較大數(shù)據(jù)波動時，應及時測量排查解決，避免因長期漏電造成管道閥室腐蝕，給國家經(jīng)濟帶來不必要的損失。

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