基于阴极保护的油气长输管道抗干扰检测评价与防护

2017-07-18吴一峰朱文峰王鑫高松标

中国设备工程 2017年13期

吴一峰，朱文峰，王鑫，高松标

（1.镇海石化建安工程有限公司，浙江宁波 315207；2.同济大学机械与能源工程学院，上海 200092；3.中国石化销售有限公司浙江甬绍金衢管道储运分公司，浙江杭州 310008；4.中国石化销售有限公司华东分公司，浙江嘉兴 314000）

吴一峰1，2，朱文峰2，王鑫3，高松标4

油气长输管道普遍采用外防腐层和阴极保护联合应用的方法来进行防腐，而其中对阴极保护系统影响因素最大的为交直流干扰，不同的干扰源影响特点和防护措施不尽相同，文中针对某长输管线近1年来的运行数据，阐述了交直流干扰的实际存在形式和产生危害，分析了与之相对应的检测和评价手段，采取了有针对性的防护措施并验证了效果。提出了交直流干扰防护对油气长输管道的重要性。

油气长输管道；阴极保护；交流干扰；直流干扰

埋地油气长输管道沿途地理条件复杂，周边干扰因素多，高压输变电线路、高铁、城市轻轨等设施的新建对管道阴极保护系统整体有效性的干扰越来越大，电化学腐蚀引起的管道壁厚减薄与防腐层剥离所带来的经济效益下降和安全运行波动也逐年递增。其中交流电流干扰、直流电流干扰对油气长输管道的阴极保护系统影响最大，针对不同干扰源进行检测评价与防护是重中之重。

1 阴极保护系统的各项控制

甬绍金衢成品油管道全长376km，采用的是防腐涂层和外加电流阴极保护相结合的方法进行腐蚀防护。沿线设有阴极保护站7座，数控高频开关恒电位仪14台，绝缘接头10只，测试桩629根，阴极保护率100%，恒电位仪开机率98.5%，极化电位达标率90%，主要技术指标符合GB/T21447-2008《钢制管道外防腐控制规范》中的相关要求。

2 交流干扰的检测评价和防护措施

2.1 交流干扰的检测评价

油气长输管道与交流输电线路、交流电气化铁路及其他电气设施交叉、接近或共用公共走廊的现象越来越普遍，杂散电流流入管道的情况越来越多，造成埋地管道干扰腐蚀破坏的风险越来越大。本文中管道受交流干扰影响主要为输电线路磁感应耦合的静态干扰，其次为高铁泄漏电流的动态干扰，根据GB/T50698-2011《埋地钢制管道交流干扰防护技术标准》评价管道是否存在交流干扰主要测试交流干扰电压、计算交流电流密度，从而根据标准中第3.0.6条规定，按照表1进行交流干

扰程度严重性的评价。

表1 交流干扰程度的判断指标

交流电流密度可按式（1）计算：

2.2 交流干扰的防护措施

GB/T50698-2011《埋地钢制管道交流干扰防护技术标准》中第5.3.2条推荐了三种常用的防护措施，根据本管道自身特点和周边实际情况，决定选用固态去耦合器接地的排流方法，至2017年初所有的66个干扰点的排流工作已全部完成，除三个点效果不达标外，其余63个点在防护以后的实测数据值评价后都落在交流干扰弱影响区。

3 直流干扰的检测评价和防护措施

表2 交流干扰数据测试表

3.1 直流干扰源的实地调查

直流输电应用的普及，必然会造成油气长输管道与高压直流输电线路、直流电气化铁路、轻轨等交叉、接近、并行的现象，局部管道将会不可避免地进入高压直流输电干扰影响区内。根据GB/T50991-2014《埋地钢制管道直流干扰防护技术标准》5.0.3条规定，对已投运阴极保护的管道，当干扰导致管道不满足最小保护电位（文中管道阴极保护系统设定最小保护电位为-850mV）的要求时，应及时采取干扰防护措施。

本文中管道受直流干扰影响主要为输电线路上的接地极单极大地运行的静态干扰，次要为地铁轻轨泄漏电流的动态干扰。经调查管道附近直流干扰源共有直流输电工程两处，轻轨工程一处，3年内未规划其他直流输电工程和轻轨工程。

（1）直流输电工程干扰的检测和评价。在上述两处直流输电工程分别进入设备调试、换单极运行期间，特地选取距离这两处直流输电工程直线距离67.5公里的测试桩和直线距离24公里处输油站场内的恒电位仪分别进行数据采集。距离第一处直流输电工程67.5公里处的测试桩YB627，未干扰情况下的管道电位稳定在-1000mV左右，在干扰情况下负向偏移至-1500mV至-1600mV，正向偏至+300mV，持续时间数小时，受干扰程度严重（如图1）。

距离第二处直流输电工程24公里处输油站场内恒电位仪在输电线路调试阶段出现参比电位紊乱的情况，一度出现-2200mV至-2500mV，导致恒电位仪失去功效，管道处于不受阴极保护的非正常状态，待输电线路调试完成以后，阴极保护系统再次恢复正常。

（2）轻轨工程干扰的检测和评价。在上述轻轨工程正常运行、故障及维修时的大双边运行工况中监控附近测试桩上管道电位的实时变化，从图2中可以看出轻轨多工况运行条件下测试桩上的管道电位不能满足阴极保护系统设定的最小保护电位-850mV要求，轻轨所泄漏的杂散电流对管道会造成严重的干扰影响。

图1 YB62718:00-24:00管道电位监控图

图2 轻轨不同工况下管道受干扰结果图

由此可以确定，在直流输电工程进入调试和单极运行期间以及轻轨工程多工况运行状态下，均会对本文中管道产生严重的直流干扰影响，使得管道的阴极保护系统失去功效，必须采取相应的防护措施。

3.2 直流干扰的防护措施

（1）与干扰源运营单位联防，加强日常维护。针对受直流干扰影响的输油站场和局部管段，与干扰源的运营单位取得联系，告知我方测试结果，并与之签订了联防协议。在受直流干扰期间，加强对输油站场和阀室内各类设备、仪表等的巡视和数据采集频次，及时上报异常数据并处理。

（2）排流保护。用电缆将被保护的金属管道与排流设备连接，使杂散电流引回电气设备或引至地极，使被保护的管道变为阴极性，从而防止金属管道发生阳极腐蚀。目前有极性排流、强制排流和接地排流等排流措施，前两种排流方法均需要将管道中的电流通过在管道和干扰源之间加装排流线和排流器进行联通，但是干扰源的运营单位往往拒绝此类施工。本文中的管道结合现场特点，在不影响干扰源的情况下采用接地排流法，在受直流干扰严重影响的局部管道和输油站场采用加装深井阳极和柔性阳极的方法来达到排流目的。加装工程施工完毕以后在上述干扰源影响的情况下再次测试管道电位，除八个点外均能满足阴极保护系统最小保护电位的要求，显著降低了受干扰影响程度。