趙云

中國石油西部管道公司管道處

【摘要】本文以西部原油管道陰極保護系統(tǒng)與管道附屬設施間的發(fā)生的絕緣問題為主要實例，結合腐蝕控制中關于陰極保護絕緣設計標準的要求，提出了陰極保護設計和施工中應該注意的問題，闡明了管道系統(tǒng)的絕緣對陰極保護系統(tǒng)有效性、運行壽命和經濟性的影響。

【關鍵詞】陰極保護管道系統(tǒng) 附屬設施 電絕緣 重要性

在相關腐蝕控制規(guī)范中，對埋地管道陰極保護系統(tǒng)設計中的電絕緣有著非常嚴格、細致的規(guī)定。這是因為，如果沒有絕緣，管道的陰極保護系統(tǒng)就不可能發(fā)揮應有的作用。然而，在對國內幾條大型原油和天然氣管道腐蝕控制工程的驗收和檢測中發(fā)現(xiàn)，在實際設計和施工中，人們往往對管道系統(tǒng)“電絕緣”的理解、認識和實施并不全面和到位。往往因小小的疏忽大意或電絕緣的處理不當， 會使管道的陰極保護成本大大增加，并影響管道的運行壽命。

1 陰極保護管道系統(tǒng)電絕緣的規(guī)定

所謂陰極保護管道系統(tǒng)的電絕緣是指：使埋地的陰極保護管道系統(tǒng)與其他金屬構筑物或接地體、環(huán)境呈電氣隔離狀態(tài)。之所以作此規(guī)定，是為了防止施加給埋地管道的陰極保護電流沿著這些金屬構筑物、接地體和短路點流到土壤中去，而不能夠為管道提供陰極保護作用。

GB 21448-2008 《埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范》第4.2.3條規(guī)定：“陰極保護管道應與公共或場區(qū)的接地系統(tǒng)電絕緣。除非經檢測能夠確認， 所提供的陰極保護電流能夠足以抵消其接地系統(tǒng)造成的電流損失”。美國NACE SP0169-2007 《埋地或水下金屬管道系統(tǒng)的外腐蝕控制》（最早的標準為：NACE RP01699)）第4章“管道系統(tǒng)的設計” 第4.3.1條給出了9類宜安裝電絕緣裝置的位置。這9類位置既包括了我們在電絕緣設計中常常遇到的計量站、集輸、調壓站的入口、出口、干管與支線的連接處，還包括雜散電流區(qū)、不同金屬的連接處及金屬管道與其他金屬構筑物——套管、管橋等部位。也就是通過在陰極保護系統(tǒng)設計中選擇適當?shù)奈恢茫ㄟ@些位置可以是在管道上、管道支撐構筑物上或者在管道附件上）安裝和設置電絕緣裝置，避免管道與其他金屬構筑物間形成金屬短路，來實現(xiàn)被保護管道系統(tǒng)的電絕緣。這些絕緣裝置可以是預裝的絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣連接器等。

特別應指出的是，NACD SP0169第4.3.1.9條強調了“管道的電動閥門和測試儀表采用接地的位置”。在管道的實際檢測中發(fā)現(xiàn)，恰恰這一規(guī)定在陰極保護設計和施工中被忽略。也就是在埋地管道的閥門室內或者是計量室內，往往忽略了對這些管道附屬設施——閥門、計量儀表、檢測儀表的電絕緣處理。

2 實際檢測中發(fā)現(xiàn)的絕緣問題

通過對西部管道某轄管段5#監(jiān)測點（手動閥室）和42#分輸閥室（電動閥室）進行漏點檢測和PCM評估后發(fā)現(xiàn)，手動閥室和電動閥室均存在不同程度的管道接地現(xiàn)象，對陰極保護電流造成一定流失。對以上兩個閥室采用皮爾遜法檢測，發(fā)現(xiàn)均存在大的防腐層破損點，在閥室接地極處也存在破損點，說明干線管道與接地網(wǎng)存在連接現(xiàn)象。采用PCM法進行評估，發(fā)現(xiàn)在閥室處電流衰減較嚴重，形成漏斗現(xiàn)象。圖1～圖4分別反映了電動閥門、壓力變送器、溫度變送器等管道附屬設施處絕緣處理的欠缺。

由于這些部位絕緣設計的缺失，造成陰極保護電流的漏泄，影響了該段管道的陰極保護效果。通過在這些部位增加絕緣法蘭設置，使管道的電絕緣狀況得到改善。例如：在壓力變送器針形閥上端增加絕緣接頭使其與接地網(wǎng)完全隔離； 在溫度變送器傳輸線保護套管處增加絕緣接頭， 同時斷開溫度變送器殼；對壓力變送器和溫度變送器增設了絕緣接頭。如圖5所示。

3 管道系統(tǒng)與附屬設施電絕緣的重要性

所謂陰極保護，就是通過降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著減小而實現(xiàn)電化學保護的一種方法。它是管道防腐層防護的一種補充，一旦投入，在管道運行期間是不能間斷的。只有這樣， 陰極保護才是經濟可行的。

但是，在管道場區(qū)內存在大量接地系統(tǒng)， 這些接地系統(tǒng)有的是儀器儀表的接地，有的是電動設施（發(fā)動機、閥門等）的接地。如果沒有處理好埋地管道與這些附屬設施間的絕緣，則會由于這些接地設施的存在將管道上的陰極保護電流引入地下。這樣，一方面白白浪費了電能；另一方面使原有的陰極保護電流密度大大降低，從而使管道的部分區(qū)域達不到陰極保護電位準則的要求，或者使受陰極保護管道的長度縮短。尤其是在目前管道施工大量選用高絕緣性能防腐層的情況下，會使陰極保護設計中原本可以保護幾百公里長的陰極保護站，僅僅能夠保護一百多公里甚至更短，造成陰極保護的性價比大大降低。

如，西部管道某轄管段5#監(jiān)測點（手動閥室）和42#分輸閥室就是因為接地漏電，導致線路保護距離大幅縮短。在排查閥室管道的絕緣性能時，可以通過測試防腐層的絕緣電阻進行直觀判斷。如某輸油管線38#閥室（其管道分段圖如圖6所示），通過PCM測試的電阻值（見表1）可以明顯看出閥室部位管道的絕緣性能很差。

同樣的問題，在西氣東輸豫皖管理處管線的123閥室，以及其他一些新敷設原油或天然氣管道的施工驗收測試中也曾多次發(fā)現(xiàn)。閥室電絕緣不良，會導致大量陰保電流漏失，閥室管道發(fā)生腐蝕，甚至有可能引發(fā)更大安全事故。

4 結論

在埋地管道陰極保護的設計施工中，對管道與其附屬設施間的電絕緣問題應予以足夠重視。電絕緣的設計、材料、尺寸和結構應當符合SY/T 0086-2012《陰極保護管道的電絕緣標準》要求； 已經設置了電絕緣裝置的，應該按照該標準相關規(guī)定定時測試其有效性。

參考文獻：

[1] NACE SP0169-2007 《埋地或水下金屬管道系統(tǒng)的外腐蝕控制》

[2] GB 21448-2008 《埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范》

[3] SY/T 0086-2012《陰極保護管道的電絕緣標準》