双兰线某阀室附近管道阴极保护系统干扰问题分析

武建伟,方卫林,高良泽

(中国石油西部管道分公司 乌鲁木齐 830013)



双兰线某阀室附近管道阴极保护系统干扰问题分析

武建伟,方卫林,高良泽

(中国石油西部管道分公司 乌鲁木齐 830013)

双兰线某阀室设置了一处保护干线的外加电流阴极保护站，其阳极地床距西气东输一、二线均不足200 m，存在通电电位异常问题和干扰风险。通过现场测试对干扰问题进行判断，提出整改措施及建议。

阴极保护;干扰;电位

1 阀室附近管道阴极保护现状

双兰线为同沟敷设两条输油管线，于2007年投入使用。双兰线有一座阀室，附近有西气东输一线、二线(以下简称西一线、西二线)并行和交叉经过，并行距离不足100 m。在阀室内，设置有双兰线阴保站，阳极地床为浅埋阳极地床，恒电位仪电源为一套太阳能电池板供电。西一线和西二线的阳极地床在上下游距离阀室约为70～100 km 。该区域地处风化片石山丘地带，干旱少雨，土壤电阻率高，约在300～3 000 Ω·m之间。

图1为2013年4月份测试的各管线在阀室附近测试桩处的通电电位，由于双兰线的阳极地床距离双兰线、西一线、二线较近，附近土壤电阻率偏高，导致阳极地床附近管段通电电位(文中所有电位均相对于铜/饱和硫酸铜参比电极，以下简称CSE)检测值偏负，存在干扰和过保护风险[1-3]。从测试结果来看，该区域可能存在的问题包括：

图1 双兰线某阀室附近管线通电电位Fig. 1 On potential of Shuanglan pipline near to a valve station

(1) 双兰线在其阳极地床附近通电电位变化较大，靠近阳极地床处通电电位较负，该管段是否可能过保护,在稍远处的824号和825号测试桩处通电电位较其他管段的通电电位明显偏正，是否可能欠保护。

(2) 西一线和西二线靠近双兰线阳极地床的管段通电电位明显偏负，是否遭受阳极干扰和是否会过保护需要确认。

2 阀室附近双兰线阴护状况评估

针对在阀室附近可能存在的双兰线管段过保护和欠保护问题，以及西一线、二线电位异常等干扰问题展开现场检测[4-8]，确定保护现状。

采用瞬间通断的方法测试双兰线824号～829号测试桩处的通断电电位，评判是否满足-0.85～-1.2 V(vs.CSE)的极化准则；同时采用同等材质的测试片测试自然电位，评判双兰线824号～829号测试桩处是否满足100 mV的极化准则。

图2为瞬间通断双兰线阀室阴极保护系统，采用便携式Cu/CuSO4测试的双兰线附近测试桩处的通断电电位。由图2可见，通断电电位之差即IR降较大，处于0.5～1.1 V之间，靠近阳极地床处IR降最大。824号测试桩处断电电位偏正，为-0.63 V，故而在测试中也尝试了调节双兰线阀室阴极保护系统的输出电流(由最初的2.7 A增加到最后的5.5 A)来查看整体的保护效果。从图中可以看出，IR降随系统输出电流的增大而增大，最大超过了2 V。除824号测试桩外，其余测试桩处的断电电位均满足-0.85 V(vs.CSE)的极化标准，且不存在过保护的现象。这说明，增大系统输出电流时，并未能完全改善824号测试桩处的保护效果。

图2 双兰线阀室阴极保护系统瞬间通断时附近测试桩处的通断电电位Fig. 2 On/off potential of cathodic protection system of valve station in Shuanglan pipeline

为调查824号测试桩处电位偏正的原因以及评判其是否满足100 mV的极化准则，在双兰线阀室及824号测试桩附近用四极法测量了不同深度处的土壤电阻率，如表1所示。从测试结果来看，824号测试桩附近区域土壤电阻率要相对大很多，可能阻碍了阴极保护电流的流动，从而导致该区域管线保护电位偏正。之后测得的西气东输一线在该区域断电电位也相对偏正，这一结果也能印证上述结论。

表1 阀室及824号测试桩附近不同深度处土壤电阻率

将双兰线、西一线、二线阴极保护系统全部停机，待管线去极化48 h后，采用便携式Cu/CuSO4参比电极测试了双兰线部分测试桩处管材的自然电位，同时通过试片法静置2 h测试了不同位置处的自然电位，如表2所示。由表中数据可见，测试得到的自然电位结果相对比较分散，直接法测得的自然电位偏正些。双兰线824号处直接法测得的自然电位结果显示异常，故采用测试片测得的自然电位进行评价，则该区域的极化偏移量为120 mV，满足100 mV的极化准则。

表2 双兰线自然电位测量统计表

3 阀室阳极地床对西一线、二线干扰的评估

采用瞬间同步通断的方法测试了西一线、二线的通断电电位，采用瞬间断电电位评判是否满足-0.85～-1.2 V(vs.CSE)的极化准则，评估干扰的影响程度。

同时通断双兰线阀室阴极保护系统、西一线、二线附近的阴极保护系统，用便携式Cu/CuSO4参比电极测得西气一线、二线的通断电电位如图3所示。由图可见，在双兰线阴极保护系统由通电状态转变为断电状态时，西一线、二线的电位整体有较明显的正向偏移，且距离阳极地床越近，偏移量也越大，说明两条管线在该区域确实受到双兰线阴极保护系统阳极地床的干扰。西一线1 420号测试桩处断电电位偏正，双兰线824号测试桩处断电电位也偏正，两点处于同一区域(相距约50 m)，前面已经对此进行了分析，由该区域土壤电阻率较大导致，但该点仍然满足100 mV的极化准则。其余不受干扰处其本身的保护电位接近-1.1 V，靠近阳极地床的受干扰区域出现了过保护，达到了-1.22 V，超过-1.2 V标准线20 mV，偏移量较小，建议降低西一线阴极保护系统输出电流，以消除过保护风险。

图3 三条管线阴极保护系统瞬间同步通断下西气东输一线和二线附近各测试桩处的电位Fig. 3 Synchronous on/off instant potential of cathodic protection system in therr pipelines

西二线由于整体保护电位普遍不高，约在-0.85 V左右，一部分测试点不满足-0.85 V的极化准则，但均满足100 mV的极化准则。也正因为如此，其在受到干扰时虽然靠近阳极地床区域电位也相对偏负，但不负于-1.0 V，不存在过保护的风险，但为了提高整体保护水平，建议提高西二线阴极保护系统输出电流。

4 结论

(1) 由于阀室附近土壤电阻率较高，建议采取100 mV极化偏移量作为阴极保护有效性的评价标准。通过测试阀室附近双兰线干线的瞬间通断电电位及自然电位，确认满足100 mV的极化准则，阴极保护有效。

(2) 测试阀室附近西一线和西二线瞬间同步通断电电位的结果表明，西一线和西二线均受到了双兰线干线阳极地床的阳极干扰影响。其中，西二线由于整体保护水平低，干扰存在时不会引起过保护，干扰程度在可承受的范围；而西一线整体保护水平较高，在靠近阳极地床处出现了轻微的过保护，建议调低西二线阴极保护系统输出电流，以消除过保护的风险。

[1] 杜艳霞,张国忠. 输油泵站区域性阴极保护实施中的问题[J]. 腐蚀与防护,2006,27(8):417-421.

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[3] 阮景红,刘国,王修云,等. 塔河油田油气管线阴极保护系统失效原因与对策[J]. 腐蚀与防护,2012,33(3):261-264.

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Analysis of Interference to Cathodic Protection of Shuanglan Pipeline Near to a Valve Station

WU Jian-wei, FANG Wei-lin, GAO Liang-ze

(PetroChina West Pipeline Company, Ulumqi 830013, China)

An impressed current cathodic protection system was built to protect the Shuanglan pipeline in a valve station. Its anode bed is close to the first and second west-east gas pipelines with a distance of less than 200 m, the tested potentials showed the existence of abnormal cathodic protection and interference. Field test of potentials was used to judge the interference. Some solution measures and suggestions of the above issues were proposed.

cathodic protection; interference; potential

2014-06-10

武建伟(1982-)，工程师，硕士，从事长输管道阴极保护与防腐蚀检测工作，18699110716，xbgdwjw@petrochina.com

TG174

B

1005-748X(2015)03-0286-03