铁秦线阴极保护电位分析及改进措施

孙蕾，宁军，申龙涉, 李岩，李亮，李武华，何洋，牛辰瑞



铁秦线阴极保护电位分析及改进措施

孙蕾1，宁军2，申龙涉1, 李岩3，李亮1，李武华1，何洋1，牛辰瑞1

（1. 辽宁石油化工大学 储运与建筑工程学院， 辽宁 抚顺 113001;2. 上海中船燃石油有限公司，上海 201204； 3. 中国石油管道公司沈阳调度中心，辽宁 沈阳 110000 ）

介绍了铁秦线埋地输油管道阴极保护现状。对阴极保护电位进行了现场测试，电位是反应管道所处状态的主要指标，因此阴极保护系统的通电电位反映了管道受干扰情况。通过测试发现多处管段处于“过保护”状态，分析可知铁秦线输油管道受杂散电流影响较为严重，针对铁秦线输油管道这一现状提出具体保护措施来延长管道的使用寿命。

埋地输油管道；阴极保护电位；阴极保护系统；过保护

随着国民经济的快速发展[1]，人们对石油天然气的需求量越来越大，管道式输送成为输送油品的主要方式，但是土壤中有强度和方向变化不定的杂散电流，它们来自多种多样的杂散电流源。其中，直流电气化铁路系统是对带有防腐涂层的埋地金属管道影响最严重的杂散电流源之一。[2-11]针对这一现状出现，本文对铁秦线输油管道电位进行了分析，并提出了金属管道的防腐措施。

1 铁秦线输油管道概况

铁秦线管线全长454.25 km，总共设置七座输油站，首站为沈阳站，中间站为新民站、黑山站、凌海站、葫芦岛站、绥中站，末站为秦皇岛站，全线投产于1973年9月。铁秦线受杂散电流影响较大，2007年对铁秦线进行管道内检测，检测出中度及以上腐蚀达6 500多处，每年耗费了大量的财力等对其进行维护保养。

2 输油管道阴极保护系统的介绍

阴极保护状况主要通过管地保护电位和阴极保护率来描述[12]。

表1 管地电位的分级评价及描述

埋地管道阴极保护的工程实践中“欠保护”或“过保护”都有可能发生。其分级标准合理的阴极保护电位应该控制在-0.8 V(相对于铜-硫酸铜参比电极，下同)至-1.2 V的范围内，如果电位偏正就保护不足即“欠保护”，如果电位偏负就是“过保护”，这种情况下可能导致保护涂层损坏或钢材氢脆[13-14]

3 阴极保护电位测试及结果分析

阴极保护电位是埋地管道系统腐蚀状态的重要参数。管道受干扰的程度也可以通过自然电位反映，其偏离正常值的大小也能反映管道受干扰的程度。铁秦线沿线铺设了测试桩对其进行电位测试，测试桩可以在阴极保护的检测有作用，在管道维护安全不可缺少，按测试功能沿线布设[15]。测试桩可用于管道电位、绝缘性能、电流的检测，也可用于干扰检测。

3.1 新民站阴极保护电位测试图及结果分析

（1）绘制新民站阴极保护电位测试图。

（2）新民站阴极保护电位测试结果分析及改进措施。

由图1可看出48～50和87～105号桩处的电位过低，处于“过保护”状态。经调查48～50号桩位处是常三子村所在地，此村有一个小型变电所产生的杂散电流是使电位值升高的主要原因。管道与高压输电线路接近，因此临近的管道也受其影响。

针对新民站的杂散电流的来源情况，我们可在高压线路附近采取直接排流得方法，使管道的保护电位值达到正常范围。

图1 新民站50~129号桩3月份极保护电位测试图

3.2 黑山站阴极保护电位测试图及结果分析

（1）绘制黑山站阴极保护电位测试图（图2）。

图2 黑山站130~208号桩3月份阴极保护电位测试图

（2）黑山站阴极保护电位测试结果分析及改进措施。

经检查发现165号桩处该泵站阴极保护系统附近的测试桩处有电气化铁轨经过，造成该处附近管道大范围的处于“过保护”状态，因此说明电气化铁轨经过的管道时，排流设施遭到了破坏，管道的防腐层老化，受到杂散电流的干扰加大，造成电流增大，电位降低，使管道的电位超出了保护电位。

对有电气化铁轨经过的输油管道，出现“过保护”电位现象的输油管道，我们还可以采取镁带组合阳极技术。传统的牺牲阳极技术使用锭状镁阳极块，其输出电流的大小决定于电极的形状和尺寸(即重量)以及周围土壤的电阻率，在埋地之后就不可调节改变。

镁带组合阳极技术即使每根阳极各有自己的电缆独立引出，然后汇合成组。跟相等重量的大块锭状阳极相比，镁带组合阳极的作用效果显著增大，从而提高了阳极输出电流。

采用镁带组合的方法将使“过保护”的管段电位处于保护范围。

3.3 凌海站阴极保护电位测试图及结果分析

（1）绘制凌海站阴极保护电位测试图（图3）。

图3 凌海站209~285号桩3月份阴极保护电位测试图

（2）凌海站阴极保护电位测试图分析及改进措施。

图3为凌海站地区的电位图。在266号桩处电位达到了-2.3 V，处于“过保护”电位。经调查可知该处有电气化铁轨经过，且与管道间距小于安全的范围。

针对266号桩处由于电气化铁轨经过引起管道“过保护”现象，建议整改电气化铁路与输油管道的间距，并在此处增加排流设施。

3.4 葫芦岛站阴极保护电位测试图及结果分析

（1）绘制黑山站阴极保护电位测试图（图4）。

（2）葫芦岛站阴极防护电位测试结果分析及改进措施。

由图4可知322号桩处于“过保护”状态。该管段为泵站阴极保护系统，该系统内的恒电位仪为阀室用电设备提供电能。恒电位仪的接地电极与阀室的大地接地电网相通。为了绝缘，一般在泵站进出口管道上焊接绝缘法兰。经测试发现该泵站进出口管道绝缘法兰已失效，未起到绝缘的效果，使得被防护的管道和大地网连接成了回路。

建议更换泵站进出口管道的绝缘法兰，使管道起到很好的绝缘效果。使泵站阴极保护系统附近的电位得以调整。

图4 葫芦岛站286~362号桩3月份阴极保护电位测试图

3.5 绥中站阴极保护电位测试图及结果分析

（1）绘制绥中站阴极保护电位测试图（图5）。

图5 绥中站362～436号桩3月份电位测试图

（2）绥中站阴极防护电位测试结果分析及改进措施。

调查可知杂散电流没有对周围造成太大影响。排流设施较好。绥中站采用镁合金牺牲阳极的防护方法，有效的控制了该段输油管道的外壁腐蚀。该段管道与地面轨道走向一致，两者相距较近，但该站排流设施较完善，因此保护电位仍在保护范围内。

通过对铁秦线全线的电位分析可知最高电位在-0.8 V以下，在保护电位范围内，因此全线不存在“欠保护”的状态。但局部地区最低电位低于最低的保护电位-1.2 V，由电位图可知各站中间处为泵站阴极保护系统，该处的电位普遍偏低，根据我国石油天然气总公司制定的SYJ17-86《埋地钢质管道直流排流保护技术》标准[16]，各站泵站阴极保护系统都处于“过保护”的状态。针对泵站阴极保护系统输出电压偏低的现象，可通过调控改变泵站阴极保护系统恒电位仪的输出电压或电流。

4 结论与展望

4.1 结论

本文对铁秦线输油管道的腐蚀因素、腐蚀类型、腐蚀机理等现状进行了分析，并且对铁秦线输油管道全年的阴极保护电位进行了测试。通过全面分析研究可得出以下结论：

（1）靠近泵站阴极保护系统的电位处于“过保护”状态，可通过及时调节泵站阴极保护系统恒电位仪的输出电压或电流来调控输油管道的保护电位。

（2）有电气化铁轨及高压输电线经过的管道处要做好排流设施。

4.2 展望

针对铁秦线输油管道现状，本文提出在以下几点展望：

（1）镁带组合牺牲阳极的方法在输油管线的应用，极大地降低管线腐蚀速率，将使管道获得良好的经济效益。

（2）加强输油管道的日常管理，对输油管道防腐层进行防腐层质量的检验，并适时对老化管道进行防腐层泄漏检测。

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Potentiometric Analysis and Improvement of Cathodic Protection of Tieling-Qinhuandao Pipeline

1，2，1，3，1，1，1，1

（1．Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；2．China Marine Bunker Supply Company，Shanghai 201204, China；3. China Petroleum Pipeline Company Shenyang Dispatching Center , Liaoning Shenyang 110000，China）

Present situation of cathodic protection of Tieling-Qinhuandao buried pipeline was introduced, and field test of the cathodic protection potential was carried out (Potential is the main indicator to reflect pipeline state, therefore, power-potential of the cathodic protection system can reflect the pipeline disruption). The testing results showed that multiple pipe sections were in "over-protection" status, Tieling-Qinhuandao pipeline was seriously affected by stray current, then specific protective measures were proposed to extend the life of the pipeline.

Buried oil pipeline; Cathodic protection potential; Cathodic protection system; Over-protection

TE 832

A

1671-0460（2014）06-1100-03

2013-11-02

孙蕾（1988-），女，辽宁盘锦人，硕士。邮箱 563902123@qq.com。

申龙涉（1954-），男，辽宁抚顺人，教授，研究方向：油气集输，稠油降黏等。邮箱：longshe_shen@sina.com。