王潤1  翁繼軍2

1  中海油信息科技有限公司北京分公司；2  中國石油化工股份有限公司西北油田分公司

摘要：為探究原油長輸管道陰極保護失效的原因，通過管道通/斷電電位、集輸末站內外電位和絕緣法蘭測試等，判斷集輸管線是否處于有效的保護狀態、站內外陰極保護是否存在直流干擾情況，以及絕緣法蘭的工作情況。結果表明：管道斷電電位沒有達到要求和集輸末站內外陰極保護相互干擾，是該長輸管道陰極保護失效的主要原因。

關鍵詞：長輸管道；陰極保護；通/斷電電位；直流干擾；絕緣法蘭

石油、天然氣管道管材一般為鋼制螺旋焊管，因埋于地下，會受到輸送介質、土壤、地下水以及雜散電流的腐蝕而致管壁變薄，甚至穿孔泄漏，最終導致管道失效，因此對埋地油氣管道進行定期檢測尤為重要[1]。中石化西北油田分公司某油氣外輸管網施加陰極保護運行多年，出現了較嚴重的腐蝕情況，陰極保護問題頻發。本文以管道某區段為研究對象，通過現場檢測并分析陰極保護相關參數，對陰極保護的有效性進行評價。

1 試驗

1.1 管道通/斷電電位測試

按照GB/T 21246—2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》，把鎂陽極和管道斷開，并通過DCVG電流斷續器連接，測試管道的通/斷電電位，電流同步斷續器的通/斷電周期分別設置12s和3s。

通常IR降通過暫時中斷電流，瞬時讀取保護電位，由于與陰極保護電流中斷相關的誘導效應和電容效應，可能會出現“尖峰”，因此應該在這些尖峰消退后讀取斷電電位。

1.2 站內外干擾測試

站內管線區域和站外集輸管線的陰極保護用絕緣法蘭分開，由于電流的分布特征與防腐層破損點存在關聯，所以站內、站外陰極保護必然存在直流干擾。

采用以下方法測試站內外干擾大小：①陰極保護都啟用時，測試站內、站外管線電 位；②斷開站內管線的所有陰極保護，測試站內、站外管線、電位，判斷站內管線對站外管線的干擾程度；反之，測試站外管線對站內管線的干擾。③通過調節站內、站外恒電位儀輸出，測試不同輸出情況下干擾的大小程度。

1.3  絕緣法蘭性能測試

使用Fluke289型萬用表測試通/斷電時絕緣接頭（法蘭）兩端的通/斷電電位，根據站內、站外電位的變化分析絕緣接頭的絕緣性能。

2 結果與討論

2.1 陰極保護效果分析

1#集氣站至1#閥室之間的管道采用外加電流陰極保護方式，陰極保護站設在集氣站。在陰保站安裝電流斷續器，并在不同的測試樁位置進行通/斷電電位測試，結果見表1。

由表1可知，管道通電電位在-850~-1200mV標準之內，但其斷電電位不符低于-850mV準則，且國標規定的極化電位為斷電電位而非通電電位。因此可以判斷該段管道并沒有處于有效的陰極保護狀態，此時管道金屬表面沒有達到完全陰極極化，仍處于被腐蝕的狀態。所以需要調大恒電位儀輸出，采用斷電電位判斷管道是否達到足夠的陰極保護。

2.2 集輸末站干擾測試結果與分析

通過測試發現末站站內外干擾最嚴重，特別是絕緣法蘭兩端的電位干擾影響最大。在該處安裝2個測試探頭、離站最近的站外測試樁處安裝測試試片，探頭極化48h后，測試1#探頭和2#探頭的通電和斷電電位，然后分別在恒電位儀處斷開站外和站內恒電位儀，再測試探頭處的電位，結果見表2、3。

由表2 、3可知，斷電電位有時比通電電位高，是由于陽極位置分布造成的，同時站內外的斷電電位都沒達到-850mV的最低保護電位要求。當站外管道電位為-850mV時，站內管道都沒達到陰極保護準則要求。為了進一步驗證干擾程度的大小，將站內管線電位提高（電流從6A增加到18A），測試站內外管道電位變化，結果見表4。

分析表4可知，當站內管線電位提高后，其通電電位才達到合格的保護范圍，此時站外管道的通電電位也相應提高。為了分析站內陰極保護電流增大時對站外的干擾，測試站外測試試片電位的變化情況，電流為6 A時，通電電壓為-1280 mV，斷電電壓為-880 mV；電流為18 A時，通電電壓為-1530 mV，斷電電壓為-1198 mV。可知隨著站內陰極保護電流的增大，站內陰保對站外的影響增大。站外管線通/斷電電位雖然隨著站內陰保電流的增大而增大，但其斷電電位在保護電位范圍之內（-850~-1200mV)，沒有產生過保護，符合國標要求。

從以上結果可以看出，站內外陰極保護干擾可通過調節及平衡站內外的輸出，如使離站外管道較近的陽極輸出電流較小，而遠離站外管道的陽極輸出較大，站內外管道的保護電位都在規定電位區間之內（-850~-1200mV) 。

2.3 絕緣法蘭測試結果與分析

在集輸末站的絕緣法蘭兩側都安裝鋅接地電池，其中測試電纜和鋅接地電池通過絕緣膠帶直接連接，站外鋅接地電壓為-994 mV，站外管道-938 mV，站內鋅接地-735 mV，站內管道-565 mV。絕緣法蘭電阻2.4Ω，鋅接地電阻3.1Ω。可以看出，集輸末站處的絕緣法蘭性能良好，但是鋅接地電池基本耗盡，需要盡快更換。可見，站內外的陰保干擾并不是絕緣法蘭失效造成的，而是站內外管線施加的陰極保護相互干擾的結果，平衡站內外陰保站的輸出是解決陰保干擾的關鍵。

3 結論

（1）測試管道的通/斷電電位發現，管道通電電位都在國標規定的-850~-1200mV之間，但其斷電電位都不符-850mV的最低準則，因此測試管道并沒有處于有效的陰極保護狀態。

（2）站內外陰極保護干擾可通過調節及平衡站內外的輸出使之在規定電位區間之內（-850~-1200mV) 。

（3）集輸末站處的絕緣法蘭性能良好，排除絕緣法蘭對陰保干擾的可能，但是鋅接地電池基本耗盡。

（4）管道的斷電電位沒有達到要求以及集輸末站內外的直流干擾，是該長輸管道陰極保護失效的主要原因。

參考文獻

[1] 張其敏, 陳寧. 埋地管道陰極保護效果監測技術分析[J]. 油氣田地面工程, 2008, 27(9):11-12. 

作者：王潤，1987年生，2014年碩士研究生畢業于中國石油大學（華東），研究方向為管道腐蝕與防護。2014年參加工作，現就職于中海油信息科技有限公司北京分公司，從事油田管道腐蝕與防腐工作。

《管道保護》2017年第6期（總第37期）