南疆利民管道阀室内埋地管线阴极保护漏电检测分析

李晓波 刘宗胜 王民 谢锡林 王荫刚

1塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司

2中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下作业分公司

塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司南疆利民长输管道全长2 100 km，目前沿线设置有55座阀室[1-2]。根据原有设计进出阀室无绝缘接头，仅在去放空区管道上安装有绝缘接头，因此阀室内管道也受到阴极保护的作用，这就要求被保护结构有良好的绝缘性能。基于电气安全考虑，阀室内的电气仪表、防雷等接地与管道需通过绝缘卡套、绝缘垫片等措施进行绝缘。如果存在管道与接地搭接或绝缘失效，将会造成阀室管道阴保电位偏正，埋地管道处于欠保护状态，引起阀室内管道腐蚀[3-5]。

1 管道搭接或绝缘失效评估

DM内外业一体化型管道防腐层检测仪用于非开挖条件下采用交流电流衰减法[6-8]判断有问题的地段管道（图1），检测管道电流，从而测绘出电流曲线图。

图1 电流衰降法判断有问题的地段管道Fig.1 Pipeline in problematic location determined by current decay method

将发射机红色信号线与管道连接，黑色信号线与大地连接，由DM大功率发射机向管道发送近似直流的3 Hz（或4 Hz，可以自行选择）电流和128 Hz/640 Hz定位电流，便携式接收机能准确地探测到经管道传送的这种特殊信号，跟踪和采集该信号，便能测绘出管道上各处的电流强度，分析电流变化，实现对管道防腐层绝缘性的评估。外腐蚀破损定位A字架见图2。

图2 外腐蚀破损定位A字架Fig.2 A-shaped frame for external corrosion damage location

电流强度随着管道距离的增加而衰减，在管径、管材、土壤环境不变的情况下，管道防腐层对地绝缘越好，施加在管道上的电流损失越少，衰减亦越小。如果管道搭接或绝缘失效，管道上电流损失将越来越严重，衰减就越大。分析电流的损失，实现对管道搭接或绝缘失效的评估。

1.1 和民干线44号阀室阴极保护电流分析

使用管中电流衰减法（PCM法）对阀池最近的测试桩进行等间距管中电流测试，在阀室附近的测试桩施加128 Hz交流信号，使用DM接收机测量管中电流值，检测数据如图3所示。

图3 阀室阴极保护漏电时电流衰减曲线Fig.3 Current attenuation curve of valve chamber with cathodic protection leakage

当阀室阴极保护电流漏电时，感应电流有明显的信号衰减，反映阀室存在漏电现象。

1.2 和民干线46号阀室阴极保护电流分析

当阀室不存在阴极保护电流漏电时，感应电流无明显信号衰减，阀室阴极保护无漏电时电流衰减曲线见图4。

图4 阀室阴极保护无漏电时电流衰减曲线Fig.4 Current attenuation curve of valve chamber without cathodic protection leakage

2 阀室阴极保护漏电密间隔电位分析

2.1 和民干线44号阀室漏电分析

对44号阀室进、出站管道进行电位测试，用一根长300 m的导线一端与管道连接，另一端与万用表连接，将硫酸铜参比电极沿管道上方每隔20 m进行一次电位检测，检测数据如表1所示。

和民干线44号阀室接地系统与管道不能完全电隔离，阀室内电气设备接地与气液联动阀（管道部分）存在电连接。阀室阴极保护漏电时电位见图5，管道管地电位明显比阀室外测试桩电位偏正。

表1 阀室阴极保护漏电时电位统计Tab.1 Potential statistics of cathodic protection leakage of valve chamber

图5 44号阀室阴极保护漏电时电位Fig.5 Potential of No.44 valve chamber with cathodic protection leakage

2.2 和民干线46号阀室漏电分析

经检测46号阀室周围阴极保护电位为-0.97 V，阀池内管道电位与阀池外管道电位无明显电位差，说明阀室内部无明显阴极保护电流泄漏，检测数据见表2。阀室阴极保护无漏电时电位见图6。

表2 阀室阴极保护无漏电时电位统计Tab.2 Potential statistics without cathodic protection leakage in valve chamber

图6 46号阀室阴极保护无漏电时电位Fig.6 Potential of No.46 valve chamber without cathodic protection leakage

3 阀室绝缘性能评估

阀室内的电气部分（包括防雷接地）应与干线管道电绝缘，如果绝缘出现问题，则会导致阴极保护电流大量流失的同时将干线可能存在的杂散电流引入阀室[9-10]。本次测试使用电流衰减法检测阀室管道电流，来判断阀室的绝缘性能以及测试阀室中各个位置绝缘装置两边的电位，用电位差来判断绝缘装置的绝缘性能。如果感应电流有明显的衰减，表明阀室存在阴极保护电流漏电；如果感应信号电流缓慢衰减，电流衰减曲线平滑，表明此阀室不存在阴极保护漏电现象。

如测试结果显示该阀室存在漏电，应对阀室放空管道等绝缘装置两边的电位及电位差进行测试。如果绝缘装置性能良好，再进一步将阀室内设备与接地网的连线全部断开，使用电流衰减法检测阀室管道电流，从而逐步分析出阀室内埋地管道阴极保护漏电原因。

4 阀室阴极保护漏电控制措施

通过对阀室内埋地管道阴极保护进行漏电检测分析，造成南疆利民长输管道阀室漏电的主要原因是由于阀室内设备与接地网连接，阴极保护电流通过接地网流入大地。塔里木油田分公司南疆天然气利民长输管道阀室分为管道部分和电气部分，阴极保护要求绝缘，电气专业又要求接地。干线管道与电气设备箱相互连接，而设备间的设备都与接地极连接，从而导致阴极保护电流从接地极流失，造成阴极保护不达标（阀室采用的都是镀锌扁钢做水平接地极的接地方式）。

由于阀室阴极保护漏电的主要问题在于阀室的接地系统漏电，导致大量的阴极保护电流由阀室内的接地系统流失。根据电流流动的方向，如果使干线与阀室保护电位平衡，阴极保护电流就不会流失或流失减小，从而间接提高阀室进、出站的电位。因此需要补充电流，使阀室接地附近阴极保护电位足够负。

针对南疆利民长输管道检测出的部分阀室漏电，开展计划性、预见性的在漏电阀室管道连接的设备接地引下线中安装固态去耦合器，解决了长输管道既要求绝缘，电气专业设备又要求接地的矛盾。通过通交隔直，避免了接地网直连带来的问题，有利于提升阴极保护系统的保护能力，减小外界环境干扰等对长输管道和阀室的有害影响。

5 结束语

利用上述方法对南疆天然气利民管道全线进行排查，共发现此类漏电阀室7座，并逐一进行整改，极大地提高了南疆利民管道全线阴极保护效果，保障了管道安全平稳运行，为南疆地区社会发展及各族民众安居乐业发挥了重要作用。