孫德強(qiáng)

西部管道新疆輸油氣分公司了墩作業(yè)區(qū)

摘要：長(zhǎng)期以來(lái)，埋地鋼質(zhì)管道腐蝕是管道管理者必須重視和解決的問(wèn)題。針對(duì)防腐層檢測(cè)、常規(guī)陰極保護(hù)電位檢測(cè)和交流干擾檢測(cè)、區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)干擾測(cè)試，具體分析了新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)和評(píng)價(jià)要求的異同，介紹了運(yùn)用新理念開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作的可行方案，提出了防腐控制檢測(cè)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：原油管道；腐蝕控制；陰極保護(hù)；干擾測(cè)試

埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)一直是管道企業(yè)的重大課題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有20.0%～39.5%的國(guó)內(nèi)外油氣管道事故是由腐蝕問(wèn)題導(dǎo)致的[1]。由管道腐蝕引起的油氣泄漏、火災(zāi)爆炸、中毒等事故給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。如“6·13”十堰燃?xì)獗�炸事故，直接原因就是天然氣中壓鋼管�(chē)?yán)重銹蝕破裂，泄漏的天然氣在建筑物下方河道內(nèi)密閉空間聚集，遇餐飲商戶(hù)排油煙管道排出的火星發(fā)生爆炸，造成群死群傷的嚴(yán)重后果。

目前外防腐層和陰極保護(hù)仍是埋地鋼質(zhì)管道最主要的防護(hù)措施，也是國(guó)內(nèi)最廣泛使用的方法[2]。以往工作中，筆者也注重圍繞這兩個(gè)方面開(kāi)展工作，包括防腐層檢測(cè)、陰極保護(hù)和雜散電流干擾檢測(cè)及其修復(fù)整治等。隨著技術(shù)進(jìn)步，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防腐控制檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)提出了更高要求，需要比較分析新舊標(biāo)準(zhǔn)異同，以便更好地在新理念指導(dǎo)下開(kāi)展腐蝕控制檢測(cè)評(píng)價(jià)。

1  防腐層檢測(cè)評(píng)價(jià)新標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，作業(yè)區(qū)每年防腐層檢測(cè)工作唯dB（分貝誤差）值論，即只要檢測(cè)的防腐層破損點(diǎn)dB值較大，即認(rèn)為是比較嚴(yán)重的破損點(diǎn)而列入維修計(jì)劃。

國(guó)家能源局發(fā)布的SY/T 0087.1―2018《鋼制管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)》，提出對(duì)防腐層破損點(diǎn)從土壤腐蝕性、陰極保護(hù)和外防腐層單項(xiàng)評(píng)價(jià)這三個(gè)維度進(jìn)行間接檢測(cè)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)還規(guī)定“交流干擾腐蝕宜作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的評(píng)價(jià)因素，在交流干擾嚴(yán)重管段應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行評(píng)價(jià)，交流干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50698―2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行”。新標(biāo)準(zhǔn)不單單要求記錄防腐層破損點(diǎn)的dB值，還要求檢測(cè)土壤腐蝕性、陰極保護(hù)電位和交流干擾程度，這給管道管理者提出了更高的要求。尤其是在交流干擾嚴(yán)重的管段，僅根據(jù)“交流干擾程度為強(qiáng)”這一判據(jù)，就可將破損點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)為“重”。盡管增加了檢測(cè)和評(píng)價(jià)的工作量，但對(duì)防腐層破損點(diǎn)的綜合評(píng)級(jí)更為準(zhǔn)確。

新標(biāo)準(zhǔn)“間接檢測(cè)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)”關(guān)于陰極保護(hù)的評(píng)價(jià)，分為“不達(dá)標(biāo)” “輕微不達(dá)標(biāo)” 和“達(dá)標(biāo)”，但對(duì)于“輕微不達(dá)標(biāo)”的界定，標(biāo)準(zhǔn)及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有明確指標(biāo)規(guī)定，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)完善。

2  常規(guī)陰極保護(hù)電位檢測(cè)

外管道陰極保護(hù)電位檢測(cè)包括通電電位和交流電壓。斷電電位采用試片法監(jiān)測(cè)，由于極化時(shí)間不夠等因素會(huì)導(dǎo)致斷電電位測(cè)試值與真實(shí)值不符，在某些典型測(cè)試樁位置長(zhǎng)時(shí)間埋設(shè)試片可解決上述問(wèn)題。

交流干擾檢測(cè)以往均依照GB/T 50698―2011要求，采用萬(wàn)用表、便攜參比電極簡(jiǎn)單測(cè)試交流電壓。但在交流電壓較低情況下仍可以產(chǎn)生比較大的交流電流密度[3]。

圖 1為某原油管道交流干擾檢測(cè)結(jié)果（1 cm2試片）。數(shù)據(jù)顯示，即使很低的電壓（＜1 V）也產(chǎn)生了很大的交流電流密度（＞100 A/m2）。原因?yàn)樵撐恢脤儆邴}堿地，土壤電阻率很低，即使較低的電壓也產(chǎn)生了很大的交流電流密度。

圖 1 某原油管道交流電壓/交流電流密度圖

如果依照GB/T 50698―2011，由于上述位置交流電壓低于4 V，其交流腐蝕風(fēng)險(xiǎn)可評(píng)價(jià)為較低或可忽略不計(jì)。但2022年3月1日開(kāi)始實(shí)施的GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕：交流腐蝕的測(cè)定 防護(hù)準(zhǔn)則》對(duì)管道交流干擾 “可接受的干擾水平”以交流電流密度來(lái)評(píng)價(jià)。其平均交流電流密度大于100 A/m2時(shí)，為不可接受干擾，需要采取交流干擾緩解措施。

實(shí)際工作中遇到這個(gè)問(wèn)題時(shí)，可以在土壤電阻率較低和交流電壓較高的位置埋設(shè)1 cm2的交流腐蝕試片，利用萬(wàn)用表直接測(cè)試試片交流電流或分流器兩端電壓來(lái)計(jì)算交流電流密度，加強(qiáng)交流腐蝕干擾的檢測(cè)。

筆者后續(xù)采用淺埋陽(yáng)極地床（鋅帶）+固態(tài)去耦合器方式實(shí)施交流干擾緩解措施，并對(duì)其防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，該處交流電流密度＜10 A/m2，交流腐蝕風(fēng)險(xiǎn)明顯減�。▓D 2）。

圖 2 某原油管道實(shí)施交流干擾緩解措施后交流電壓/交流電流密度圖

3  區(qū)域陰保系統(tǒng)和線(xiàn)路陰保系統(tǒng)干擾測(cè)試

站外管道多受到來(lái)自輸電線(xiàn)路、高鐵等引起的交流干擾[4]，以及城市軌道交通系統(tǒng)、高壓直流輸電系統(tǒng)接地極等引起的動(dòng)態(tài)直流干擾[5-6]，站場(chǎng)區(qū)域更多的是來(lái)自其他陰極保護(hù)系統(tǒng)引起的靜態(tài)直流干擾。

當(dāng)站場(chǎng)區(qū)域較大、埋地管道和儲(chǔ)罐較多時(shí)，會(huì)布設(shè)多路陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。這時(shí)，區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)，以及多路區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)相互干擾。

圖 3和表 1以西部某原油管道出站絕緣接頭內(nèi)外側(cè)電位測(cè)試數(shù)據(jù)為例，依次判斷區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互干擾情況。

圖 3 某區(qū)域陰保系統(tǒng)和線(xiàn)路陰保系統(tǒng)相互干擾測(cè)試數(shù)據(jù)

表 1 干擾數(shù)據(jù)匯總表

當(dāng)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，干線(xiàn)進(jìn)站絕緣接頭外側(cè)管道電位負(fù)向偏移，出站絕緣接頭外側(cè)電位變化不大，說(shuō)明干線(xiàn)進(jìn)站絕緣接頭位置受到站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)的陰極干擾影響，干擾電位波動(dòng)200 mV。為避免干線(xiàn)進(jìn)站絕緣接頭處因站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)的深井陽(yáng)極干擾影響，導(dǎo)致進(jìn)站絕緣接頭外側(cè)處加速腐蝕從而造成嚴(yán)重后果，經(jīng)審批后，暫時(shí)將進(jìn)站絕緣接頭內(nèi)外側(cè)跨接保護(hù)。區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互干擾程度受多種因素影響，包括區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)輔助陽(yáng)極地床和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)輔助陽(yáng)極地床的相對(duì)位置關(guān)系、通電點(diǎn)位置、構(gòu)筑物的相對(duì)位置、恒電位儀的輸出電流大小、土壤電阻率等。最好的解決方案為相互發(fā)生干擾的干擾源盡量遠(yuǎn)離，如將線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)整體遷移到距離站場(chǎng)最近的閥室處。當(dāng)沒(méi)有條件遠(yuǎn)離時(shí)，可將區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)的輔助陽(yáng)極地床改為淺埋分布式陽(yáng)極（高硅鑄鐵）或柔性陽(yáng)極，減少相互之間的干擾影響。

4  結(jié)語(yǔ)

（1）管道外防腐層評(píng)級(jí)，除測(cè)試dB值外，還要測(cè)試土壤腐蝕性、陰極保護(hù)電位、交流干擾數(shù)據(jù)等，對(duì)防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

（2）新國(guó)標(biāo)要求在常規(guī)交流干擾檢測(cè)中需要引入交流電流密度測(cè)試，特別是當(dāng)土壤電阻率較低時(shí)尤為重要。同時(shí)交流干擾腐蝕作為一個(gè)獨(dú)立的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)間接檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，應(yīng)引起從業(yè)者重視。

（3）區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)和線(xiàn)路陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互干擾是一個(gè)普遍問(wèn)題，亟待進(jìn)一步開(kāi)展研究，并根據(jù)相互干擾的檢測(cè)數(shù)據(jù)、輔助陽(yáng)極地床的形式和位置等因素，綜合設(shè)計(jì)整治方案。

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作者簡(jiǎn)介：孫德強(qiáng)，1985年生，碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，畢業(yè)于天津大學(xué)，現(xiàn)為新疆輸油氣分公司了墩作業(yè)區(qū)副主任（掛職鍛煉），主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：16622773928，sundq@pipechina.com.cn。