输气管道阴极保护电位欠保护问题研究

闫青松

摘要：某输气管线服役12年后发生阴极保护电位不达标的问题。文章检测了影响阴极保护电位的因素有外防腐层绝缘性能、外防腐层缺陷点情况和阴极保护系统等，结果表明：加建阴极保护站后，阴极保护电位不达标的管段断电电位均在-0.85～-1.25V之间，满足保护要求。

关键词：输气管道；阴极保护电位；绝缘性；缺陷点；阴保站；欠保护 文献标识码：A

中图分类号：TF526 文章编号：1009-2374（2016）08-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.071

1 概述

由于长距离埋地金属管道所处环境恶劣且含有大量腐蚀介质，管线有可能发生严重的腐蚀行为，造成经济损失和安全危害。为了提高埋地钢质管道的耐腐蚀性，国内外广泛采用防护层和阴极保护联合防护技术，而且对于因防护层破损使得金属管道暴露的缺陷处应进行集中的阴极保护。管道即使进行了阴极保护，但长距离输送天然气管道在运行过程中因为各种影响因素，造成管道长期处于欠保护状态，最终降低了管道的耐腐蚀性，导致部分管道腐蚀加重等。

本文以某天然气管道为研究对象，针对该管线在实际工况中的运行情况，分析影响天然气管线阴极保护电位的主要因素，给出了实际工程中施加阴极保护的参考意见。

2 实际工况分析

该天然气管道投产于2002年12月，全长187.8公里，沿线设“十室三井六站”，主管道规格为Φ508×6.4，为L320螺旋钢管，设计压力为3.9MPa，管线防腐采用环氧粉末涂层加阴极保护联合防腐技术，同时敷设8芯通信光缆。全线共有穿越公路231处、铁路8处、河流29处。全管线共建有2座阴保站（A和B）、154个测试桩，通过对各测试桩电位的测试和分析，测A桩至测B桩间共22个测试桩电位不达标（断电电位低于-0.85V），该段管段处于欠保护状态。

由于A站至B站管道沿线多经过农田、大棚区、穿越山区与河流，造成管线服役环境多为高湿高热、酸性强的实际。如土壤间饱含空气、水、盐，使之形成特殊电解质，对阴极保护会产生影响，最佳保护电位随土壤含水率和Cl-含量的变化较明显，另外该段埋地管道细菌腐蚀、杂散电流腐蚀均比较严重。

通过分析埋地管线的外防腐层、施加的阴极保护系统以及服役环境，找出可能影响该天然气管道电位不达标的因素，大致可分为外防腐层绝缘性能、外防腐层缺陷点情况以及A站至B站间阴极保护系统。

3 现场检测与处理措施

3.1 外防腐层绝缘性能检测

防腐层绝缘电阻（Rg）是表征防腐层性能好坏的一项重要指标，防腐层所出现的任何破损、老化等都将表现为防腐层绝缘电阻值Rg的降低。本次测试采用英国RD-PCM埋地管线电流测绘系统测试PCM电流，并通过防腐层绝缘电阻计算来评价防腐层的防护性能。现场测试以100m为一个测试段，共154个测试段。根据测试结果，A站至B站管道外防腐层优秀段为123km，优良率达到99%以上，因此该段管道外防腐层绝缘质量总体良好。

3.2 外防腐层缺陷点检测

本次测试采用了PCM+ACVG与CIPS/DCVG测试方法对A站至B站管道防腐层缺陷点进行了综合分类。通过间接检测获取的IR%值、OFF电位、腐蚀活性三项指标综合进行防腐层缺陷点的等级划分，并通过现场开挖的直接检测结果对其评判等级进行修正。在本次检测过程中，凡是符合ACVG或DCVG分类标准中的一项都从重级别。所检测的管道外防腐层缺陷共179处，其中一类缺陷点24处、二类缺陷点107处、三类缺陷点38处。

由于大部分缺陷点位于蔬菜大棚区、河流穿越处等地，造成开挖成本较高、开挖难度大。综合考虑，不采取管道外防腐层缺陷点开挖维修。而是将本次检测数据作为基础数据资料长期保存，以便与下一个检测周期的数据做出对比，以考察防腐层质量劣化的速率。

3.3 阴极保护系统检测

A、B两站作为阴极保护站均采用IHF数控高频开关恒电位仪。其设计参数为：管道自然电位：-0.55V；最小保护电位：-0.85V；最大保护电位：-1.25V；管道金属电阻率：0.225Ω·mm2/m；保护电流密度：0.1mA/m2；土壤电阻率：20Ω·m。使用的环境条件为：环境温度：-30℃～+45℃；湿度≤95%；无易燃、易爆和腐蚀性粉尘的场合；气压86～106kPa。

3.3.1 杂散电流影响：一般将可能产生杂散电流的电路、设备称为干扰源，根据干扰源的不同，可分为直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀，其中交流杂散电流对阴极保护系统的影响应引起重视。本次主要通过每月对全线154个测试桩的交流电压进行测试，实时监控交流电对沿线管道的影响。从全线管道测试桩交流电压情况表中可看出：全线测试桩交流电压均在0.1～2.9V范围之内。当管道上的交流干扰电压不高于4V时，可不采取交流干扰防护措施。

3.3.2 阴极保护站最大保护距离影响：阴极保护站是为了有效实现对埋地金属管道阴极保护而设计的。要想对阴极保护站与站之间的管道保护完全，两站间的距离是必须考虑的因素。根据所检测管道外防腐层的电阻率等实际参数，阴极保护电流密度取10μA比较合适，A、B两座阴保场站理论最大保护距离是49.80km。实测A站至B站的距离是111.761km，根据该管段的阴极保护系统的检测评价报告结果，B站单向保护距离为32km左右，A站向B站方向的保护距离是79.761km，远远大于理论值49.80km。

针对以上检测结果，提出两种解决方案：一是对阴级保护电位不达标的管段实施牺牲阳极保护；二是在A站与B站之间增加1个外加电流阴极保护站，缩短阴极保护站的站间距。由于在实施外加电流阴级保护的管段上直连牺牲阳极保护，两种保护方式相互影响，直连的牺牲阳极难以取得应有的保护效果，因此设计采取增加外加电流阴极保护站的维修方案。

4 结语

由于A、B两座阴极保护站间距离较长，未能使全线达到有效保护。经现场勘查，考虑场地满足辅助阳极埋设条件、施工与管理方便、具备稳定市电、杂散电流等影响因素，将某蔬菜大棚处作为新增C阴极保护站的建站地址。阴保电位不达标的管段通电电位及断电电位复测发现，其均在-0.85～-1.2V之间，因此新建一座阴极保护站能有效解决部分管段阴保电位不达标问题。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）