杂散电流影响管道检测与维护探讨

2016-05-30石海平

科技与企业 2016年2期

石海平

【摘要】本文介绍了宁波航煤管道受地铁杂散电流影响后的检测和维护情况。PCM检测结果表明，由于迅速采取了排流措施，目前航煤管道的外防腐层状况较好，未发现有漏点出现。管道电位检测表明管线受到新的干扰源影响，即地铁2号线影响，需要进行排流。针对这种有杂散电流，土壤强腐蚀环境下的管道维护，认为应该加强管道检测频率以降低腐蚀风险。另外，地铁行业的控制标准与现行国家标准并不一致，针对这一情况，提出了可行的解决思路。

【关键词】杂散电流；航煤管道；PCM不开挖检测；地铁干扰；土壤电阻率

Discuss for the inspection and maintenance of stray current interfered Pipeline

Shi Haiping

（Ningbo branch company of China national aviation fuel LLC.）

Abstract：The check & maintenance method for stray current interfered Ningbo aviation fuel pipeline was introduced. From the PCM inspect result； the outer coating quality was excellent and no default was founded as for the quick respond stray current drainage. The pipe to earth potential inspects indicate that the Metro line 2# brings new interference and new drainage should be applied. In the strong corrosive soil environment， the stray current interfered underground pipelines should raise the inspect frequency to reduce the risk of leakage. In addition， the standards of metro industry are inferior to the new national standards， the feasible resolution to this confliction is proposed for discussion.

1、引言

目前国内对于受到杂散电流影响管道的研究主要集中在杂散电流对管道的影响大小[1]，[2]和如何进行检测和排流[3]、[4]，这方面的工作前人进行了很多探讨[5]、[6]、[7]，[8]。但是在管道受到杂散电流影响并进行排流后，管道如何进行管理，这方面的相关研究不多，标准也不甚不明确。本文介绍了宁波航煤管道受影响后的一些检测和维护措施，对检测结果进行了探讨，给出了相关结论与建议，为受杂散电流影响管道防护提供了一些思路。

中国航空油料有限责任公司宁波分公司的航煤管道于2011年9月份投入使用。自2014年4月以来，日常检测发现受到宁波地铁1号线的杂散电流影响较大。由于杂散电流腐蚀风险极大，根据计算，每1个安培的杂散电流持续1年可以腐蚀掉9.1Kg的铁[9]。因此，发现问题后，立即安排了杂散电流排流工作，排流效果较好。为进一步了解管道的腐蚀与防护现状，降低管道的泄漏风险，2015年实施了航煤管道的外防腐蚀层检测和评估项目，以检查和确认管道受到的影响程度，并为将来的管理提供数据和思路。

埋地管道由于埋地铺设，地理环境复杂多变，不适合使用常规方法进行检测。因此，采用PCM检测技术，来进行管道表面涂层不开挖检测，PCM技术检查已经证明是一种比较高效的检测手段[10]，[11]。本次检测主要进行了以下几个方面的工作：

（1）管道外部土壤腐蚀性检测和评价；

（2）管道外覆盖层状况检测与评价；

（3）管道阴极保护状况和杂散电流检测；

根据采集到的数据，对管道的状况进行了综合评估，并提出了有维护建议。

2、主要检测仪器

1）交变电位梯度检测仪器（PCM）

现场检测使用英国雷迪公司最新生产的管道电流测绘系统，PCMplus系统。这套系统能识别因管道与其它金属结构接触时而引起的各种短路故障和管道的各种防护层故障。系统组成：PCM+发射机及手持式接收机、防腐软件、外接电源。

2）多功能土壤腐蚀速度测量仪

多功能土壤腐蚀速度测量仪采用五个相同材质电极环组合联结成组合式电化学探头，有效地降低了测量腐蚀电流密度时土壤介质IR降的影响；可以实现对土壤电阻率和土壤腐蚀速率的同时测量。

3、检测数据与分析

从镇海炼化到机场的航煤管道经常穿越稻田地，池塘，道路，小河及余姚江。埋设深度一般在1.5～2.5米左右，但在穿越段深度可达到10米以上。管道土壤为壤土或粘土，较为湿润。

3.1土壤电阻率和土壤腐蚀速率快速检测

影响评价土壤腐蚀性的常用的几个参数有：土壤电阻率、土壤氧化还原电位、PH值、土壤含水率、土壤透气性、土壤温度等，其中土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标，常作为判断土壤腐蚀性的最基本参数。以土壤电阻率划分土壤腐蚀性是各国的常用方法，即电阻率小，腐蚀性强，对于大多数情况都是适用的。对镇海炼化—宁波栎社国际机场油库航煤管道沿线进行了土壤电阻率和土壤腐蚀性测试。测试数据见表3.3.1。

从数据表可以看出，镇海炼化—宁波栎社国际机场油库航煤管道沿线地区，土壤电阻率基本都是小于100Ω˙m，属于低阻土壤环境，腐蚀性较强，这一点从腐蚀速率测量上也可以看出，腐蚀速率在部分地区达到0.2mm/a以上，腐蚀性还是比较强的。另外，沿线测得的氧化还原电位，低于-200mV，屬于易发生厌氧菌腐蚀的区域。

总体上来说，管道靠近河流和耕地，土质湿润，含水量高，土壤电阻率低，是属于腐蚀性较强的土壤环境，应特别注意该区域埋地管道的日常检测，防止腐蚀泄漏事故的发生。

3.2管道外覆盖层状况不开挖检测（PCM检测）结果

通过单频法进行全线检测，检测从镇海炼化附近的2#测试桩开始，检测间距在50～100米之间，根据检测点的现场情况确定检测间距。检测记录的数据有：电流接入点位置，发射机发射电流及频率、检测距离、接收机中接收的管中电流，埋地管的埋深。在深度在检测范围内的管道，对检测发现管中的电流数据下降超过30%以上的区域使用A支架进行加密间距检测，以寻找到破损点的位置。

本次检测共将管道分为不同的检测段，各测段的不同Idb梯度分段对应实际电流衰减数据，大致反映了各段的外防腐层绝缘电性参数的好坏（见表3.2.1）。为了更好地理解管道表面防腐层的状况，应用计算软件进行了管道的外防腐层的绝缘电性参数Rg值计算，并对管道防腐蚀情况进行了分类。

表3.2.1利用dB值递减率初步判定防腐层局部缺陷类型

dB值递减率（dB/km）防腐层局部缺陷类型说明

<30 正常基本完好。防腐层无明显的缺陷

60-110 局部防腐层破损防腐层有局部缺陷

300-500 严重破损或搭接存在交叉管线

使用专门的管道防腐数据处理软件进行了数据分析和计算，通过计算出管道防腐蚀层的Rg值，参照国家标准《GBT19285-2014埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》技术标准即可评定防腐层的质量等级[12]。检测标准见表3.2.2，检测结果见表3.2.3。

从航煤管道的检测结果来看，管道表面的涂层状况非常好，全部达到国家标准规定的1级标准。A支架检测结果表明，管道没有漏点。这说明，由于管道使用时间较短，虽然最近遭受了杂散电流的干扰，但整体涂层状况还是较好的。

关于管道本体的检测和评价，GBT30582-2014“基于风险的埋地钢质管道外损伤检验与评价”中6.3.1.1条规定，新建管道投用后3年内一般应进行首次基于风险的检验[13]。6.3.1.3条又规定，运行工况发生显著改变从而导致运行风险提高的，应当加大检测频率[13]。在旧标准SYT0087-95“钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准”中第3条规定，全线普查应10年进行一次，超过10年管道每5年进行一次。重点调查应3年一次，但交、直流干扰段应每年进行一次调查、调整和评定。对于防腐层技术状况检测，日常调查要求3年一次。[14]但在新的替代标准SYT0087.1-2006“钢制管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价”中，则推荐使用ECDA方法对管道进行分级评价，但对评价周期则没有进行规定[15]。

基于杂散电流影响危害性较大，并综合以上国家相关标准内容，应加大航煤管道的防腐蚀层技术状况检测的频率，即全线日常检查应不少于2年一次，受干扰段的防腐层状况调查应该每年至少进行一次。当有新的干扰源出现时，应该立即在排流的同时，展开防腐层状况调查。

对于受杂散电流影响的管段，应该重视防腐层状况的调查作用，涂层如果完好，一般不会发生腐蚀。杂散电流腐蚀是一种强度较大的点腐蚀，腐蚀一般从涂层漏点产生并扩展，因此，加强涂层漏点检测工作可以有效确定腐蚀危害现状，并提前进行防治。

3.3管地电位检测结果

宁波航油管道采用了外加电流阴极保护系统与涂层联合防护的保护方式。阴极保护系统的恒电位仪保护电位设置在-1.3V（相对于铜/硫酸铜参比电极，以下如不特殊说明，所有电位均指相对于铜/硫酸铜参比电极）。

检测发现，大部分管道的保护电位达到国家标准要求，且波動较小，但在部分管段，由于受到地铁杂散电流影响，存在较大波动，部分检测结果见下表3.3.1。

从管地电位的检测结果来看，管道的阴极保护系统的效果是比较好的，镇海端和机场端的保护电位比较均匀，但是在靠近地铁部分，由于受到地铁杂散电流影响，电位波动较大。从表可以看出，在靠近地铁1号线部位，经过排流后，电位波动范围控制在较小范围。而在地铁2号线影响部位，电位波动较大，且向正向波动较大，应该及时考虑进行排流。目前宁波地铁建设的发展非常迅速，原来1号线受地铁影响时，通过检测和排流，已经将影响控制在可接受范围内。现在2号线通车后，对管道的影响马上显现。可以推测，在将来3号线和4号线通车时，也有可能对管道的防护带来影响。因此，对于地铁对于管道的影响，应该从以下三个方面进行防护：1）必须加强对管道的干扰监测，监测周期根据现场需要，在靠近地铁线的管道，建议安装远程在线监测装置进行监测；2）在地铁建设前期就与地铁建设方进行提前沟通，未雨绸缪使地铁系统减少电流泄漏，减少对周围管道的干扰；3）发现存在干扰，应该及时进行排流，以保证管道安全；另外，与地铁方面的沟通发现，地铁行业的杂散电流控制标准是CJJ49-92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》。根据此规程，要控制监测点的极化电位正向偏移值小于0.5V[16]，这个标准与现有国家标准比较明显偏低，现用国家标准GB/T21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》、GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》和GB50991-2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》均指出，当管道电位正向偏移0.1V（100mv）时，即认为受到强干扰，必须进行排流防护[17]，[18]，[19]。因此，管道管理人员和技术工作者应该与地铁管理和技术人员一起推动相关标准的修订工作，早日统一认识，以避免实际工作中的不知所措。在目前标准不统一的情况下，鉴于杂散电流腐蚀是一种极为严重的腐蚀形态，对油气管道的安全危害巨大，因此，建议在以后的工作中，应以要求更为严格的标准，即国家标准作为GB/T21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》作为统一使用标准。这需要管道管理者提前与地铁企业进行磋商，提早介入。

4、结论

通过对受杂散电流影响的宁波航煤管道的总体检查与重点检测（包括漏点检测）后，得出主要的结论如下：

1）土壤电阻率测试和腐蚀速率测试表明，管道沿线腐蚀环境为强腐蚀环境；

2）由于及时采取排流措施，检测表明管道的涂层状况良好，未发现有漏点出现；

3）管线电位测试和干扰测试表明，管线受到2号线地铁干扰影响较大，在靠近地铁2号线区域，应该进行排流；

4）对于受管道杂散电流影响管道，建议加大管道的防腐蚀层技术状况检测的频率，即全线日常检查应不少于2年1次，受干扰段的防腐层状况调查应不少于1年1次。当有新的干扰源出现时，应该立即在排流的同时，展开防腐层状况调查；

5）管道企业应该与地铁方面就杂散电流相关标准进行磋商，一起推动相关标准的修订工作，早日统一认识。在目前标准不统一的情况下，建议以要求更为严格的标准作为实际使用标准。

参考文献

[1]宋吟蔚等.埋地钢质管道杂散电流腐蚀研究现状.腐蚀与防护，2009（8）：515-518；

[2]郭庆茹，何悟忠，冷旭耀.宫明对管道直流杂散电流干扰腐蚀的防治方法.油气储运，2003，22（4）：46-48；

[3]唐永祥，宋生奎，朱坤峰.油气管道的杂散电流腐蚀防护措施.石油化工建设，2006，29（4）：26-28；

[4]赵英新，单鲁文.埋地燃气管道地铁杂散电流腐蚀的防护.煤气与热力，2014，34（1）：5-8；