潘磊

東部原油儲(chǔ)運(yùn)公司天津輸油處

摘要：埋地輸油管道周圍存在地鐵、特高壓直流輸電線路、直流電解系統(tǒng)等設(shè)施。這些設(shè)施在運(yùn)行中產(chǎn)生的直流雜散電流不僅會(huì)影響管道陰極保護(hù)系統(tǒng)，造成恒電位儀異常停機(jī)，還會(huì)加速管道腐蝕，嚴(yán)重威脅管道安全運(yùn)行。通過(guò)采取排流保護(hù)措施，以減少直流干擾對(duì)管道的危害。

關(guān)鍵詞：輸油管道；直流雜散電流；排流保護(hù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城市化水平不斷提高，埋地輸油管道周圍直流雜散電流包括地鐵系統(tǒng)、直流電解系統(tǒng)、直流電焊系統(tǒng)、特高壓直流輸電線路等來(lái)源逐漸增多，加上其他管道外加陰極保護(hù)系統(tǒng)直流雜散電流等，不僅會(huì)使埋地管道發(fā)生腐蝕，還會(huì)干擾陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文主要介紹某管段直流雜散電流干擾檢測(cè)，通過(guò)采取針對(duì)性排流保護(hù)措施，保障輸油管道安全運(yùn)行。

1  直流干擾識(shí)別與評(píng)價(jià)

1.1  直流干擾影響

直流雜散電流對(duì)不同管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)為：對(duì)于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致通電點(diǎn)的電位波動(dòng)，當(dāng)干擾較大時(shí)，可能導(dǎo)致采用恒電位運(yùn)行模式的恒電位儀無(wú)法正常運(yùn)行。對(duì)于犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾可能會(huì)使?fàn)奚��?yáng)極發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，降低犧牲陽(yáng)極的電流效率，致使管道得不到有效的保護(hù)，使得腐蝕速率大大加快，管道在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔，甚至?xí)�誘發(fā)應(yīng)力腐蝕開裂。直流雜散電流腐蝕的特點(diǎn)是干擾范圍廣，腐蝕速度快。腐蝕點(diǎn)呈孔蝕狀、創(chuàng)面光滑、有時(shí)有金屬光澤、邊緣較整齊，腐蝕產(chǎn)物呈炭黑色細(xì)粉狀。當(dāng)有水分存在時(shí)，可明顯觀察到電解過(guò)程跡象。

1.2  直流干擾識(shí)別評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 50991―2014《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》“直流干擾的識(shí)別和評(píng)價(jià)”，按管道處于設(shè)計(jì)階段、無(wú)陰極保護(hù)和已投運(yùn)陰極保護(hù)三種管道工況來(lái)判斷管道所受的直流干擾程度。針對(duì)設(shè)計(jì)階段的管道，可采用管道擬經(jīng)路由兩側(cè)各20 m范圍內(nèi)的地電位梯度判斷土壤中雜散電流的強(qiáng)弱，來(lái)評(píng)估管道敷設(shè)后可能受到的直流干擾影響，并應(yīng)根據(jù)評(píng)估結(jié)果預(yù)設(shè)干擾防護(hù)措施。針對(duì)剛剛建成未投產(chǎn)且實(shí)施陰極保護(hù)的管道，宜采用管地電位相對(duì)于自然電位的偏移值進(jìn)行判斷，評(píng)估是否采取干擾防護(hù)措施。針對(duì)建成投產(chǎn)已實(shí)施陰極保護(hù)的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取干擾防護(hù)描施。

對(duì)于現(xiàn)役輸油管道，均采用了犧牲陽(yáng)極或強(qiáng)制電流的陰極保護(hù)方式，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取干擾防護(hù)措施。

2  排流防護(hù)措施

根據(jù)管道直流雜散電流調(diào)查和測(cè)試結(jié)果，選擇排流保護(hù)、陰極保護(hù)、防腐層修復(fù)、等電位連接、絕緣隔離、絕緣裝置跨接和屏蔽等干擾防護(hù)措施。對(duì)于已采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的管道，應(yīng)首先通過(guò)調(diào)整現(xiàn)有陰極保護(hù)系統(tǒng)抑制干擾。當(dāng)調(diào)整被干擾管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)不能有效抑制干擾的影響時(shí)，應(yīng)采取排流保護(hù)及其他防護(hù)措施。常用的排流保護(hù)措施如表 1所示。

表 1 管道直流干擾常用的排流保護(hù)方式

3  防護(hù)實(shí)例

位于北京沿線的某管道陰保站恒電位儀運(yùn)行不穩(wěn)定，經(jīng)常自動(dòng)停機(jī)。根據(jù)GB/T 21246―2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》等規(guī)定，采用極化探頭或試片法測(cè)試管地電位并消除土壤IR降的影響，使用UDL2數(shù)據(jù)記錄儀對(duì)管道沿線電位進(jìn)行24小時(shí)測(cè)試。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示管道自然電位偏負(fù)，在投用恒電位儀并將預(yù)制電位設(shè)置為﹣0.86 V后，測(cè)得陰極保護(hù)通電電位在﹣1.0 V ～2.0 V之間跳動(dòng)，見圖 1。

圖 1 管道24小時(shí)電位檢測(cè)數(shù)據(jù)

從圖 1可以看出，在夜間即地鐵停運(yùn)階段，通電電位及斷電電位均比較平穩(wěn)，而在白天其電位均波動(dòng)劇烈。通過(guò)調(diào)查管道周圍環(huán)境和測(cè)試管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)距離管道約3 km處有北京地鐵燕房線，且測(cè)試樁管道電位白天波動(dòng)劇烈和夜間管道電位變?yōu)槠椒�(wěn)的時(shí)間與地鐵運(yùn)行時(shí)間近乎一致，因此可以基本判斷該處管道受到地鐵影響。進(jìn)一步研究該處測(cè)試樁處的斷電電位，發(fā)現(xiàn)在地鐵運(yùn)行階段，有部分?jǐn)嚯婋娢徽�于�?.85 VCSE。 據(jù)此判定該處管道處于欠保護(hù)狀態(tài)。

通過(guò)調(diào)整陰極保護(hù)系統(tǒng)未能有效抑制干擾影響。經(jīng)測(cè)試電位偏正位置平均通電電位在﹣0.3 VCSE左右，確定為直流雜散電流的流出點(diǎn)。此后對(duì)該管段開展直流干擾整治，對(duì)雜散電流流出區(qū)域管道防腐層和本體缺陷進(jìn)行修復(fù)，同溝敷設(shè)兩條排流鋅帶進(jìn)行直接排流，緩解了直流干擾。在原受干擾段每隔2 km埋設(shè)陰極保護(hù)測(cè)試試片和ER腐蝕速率探頭，監(jiān)測(cè)該處管道的電位變化和腐蝕速率。

整改措施完成一年后，通過(guò)24小時(shí)電位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，原受干擾管段斷電電位均負(fù)于﹣0.85 VCSE，管道處于有效保護(hù)狀態(tài)，達(dá)到了預(yù)期整治目的。

4  結(jié)論

當(dāng)前埋地管道受動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾問(wèn)題日益嚴(yán)重。由于雜散電流的動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，電流的方向和大小隨機(jī)變化，在管道同一缺陷點(diǎn)處存在雜散電流的流入和流出，即發(fā)生金屬界面陰陽(yáng)極極化的交替，使得腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估具有一定的難度。需要在管道設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)運(yùn)行全過(guò)程中，采用有效的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)及科學(xué)合理的預(yù)防措施和綜合治理方法。

作者簡(jiǎn)介：潘磊，1986年生，天津輸油處燕山輸油站副站長(zhǎng)，工程師，主要從事油氣管道陰極保護(hù)、腐蝕與防護(hù)、完整性管理等工作。聯(lián)系方式：13012000600，bingwangpanlei@163.com。