陳曦

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)東部?jī)?chǔ)運(yùn)嘉興輸油分公司

摘要：針對(duì)管道智能測(cè)試樁的零部件多、數(shù)據(jù)采集強(qiáng)度大、長(zhǎng)期暴露于戶(hù)外，導(dǎo)致故障率高的問(wèn)題，本文分析了智能測(cè)試樁常見(jiàn)的故障類(lèi)型，測(cè)試了不同零部件故障維修前后管道電位變化，驗(yàn)證了不同故障對(duì)電位準(zhǔn)確性造成的影響，總結(jié)了一套故障排查思路和具體的維修措施。

關(guān)鍵詞：鋼制埋地管道；保護(hù)電位；智能測(cè)試樁；參比電極；試片

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施如高鐵、城市軌交以及高壓電塔建設(shè)的快速發(fā)展，給埋地油氣管道腐蝕防護(hù)工作帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外近10年的管道失效案例可以發(fā)現(xiàn)，大部分的管道腐蝕都發(fā)生在具有交、直流等雜散電流干擾存在的情況下。為了防止管道腐蝕，通常采用防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)。同時(shí)，配備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道保護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)[1]。智能測(cè)試樁可以彌補(bǔ)普通測(cè)試樁的不足，采集大量數(shù)據(jù)，測(cè)量各類(lèi)陰極保護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量和實(shí)時(shí)傳輸，提高管道陰極保護(hù)水平[2]。

近年來(lái)智能測(cè)試樁逐步取代了傳統(tǒng)的電位檢測(cè)方法，給管道陰保檢測(cè)帶來(lái)便利并提供更為可靠的數(shù)據(jù)[3]。但是，隨著智能測(cè)試樁使用年限的增加，聯(lián)網(wǎng)異常、電池欠壓、參比失效、試片銹蝕、接線(xiàn)柱銹蝕、接線(xiàn)錯(cuò)誤和松動(dòng)、采集儀故障等設(shè)備故障率也逐漸增大，影響數(shù)據(jù)采集。本文結(jié)合SN管道現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)踐，圍繞樁體內(nèi)連接線(xiàn)、智能采集儀、參比電極和試片等重點(diǎn)，論述了智能測(cè)試樁故障排查與維修的方法。

1  測(cè)試樁內(nèi)連接線(xiàn)

樁內(nèi)連接線(xiàn)常見(jiàn)故障有接線(xiàn)頭銹蝕、測(cè)試線(xiàn)損壞以及接線(xiàn)問(wèn)題。日常管理中需要定期給接線(xiàn)柱和線(xiàn)頭進(jìn)行打磨處理，以確保接觸良好（圖 1）。事實(shí)證明，試片接線(xiàn)和參比接線(xiàn)的良好接觸以及是否松動(dòng)都會(huì)對(duì)設(shè)備檢測(cè)結(jié)果造成影響。圖 2 a為試片接線(xiàn)端打磨處理前后通斷電電位變化情況，圖 2 b為參比線(xiàn)重新連接前后通斷電電位變化情況。試片接線(xiàn)和參比接線(xiàn)失效，其后果等同于試片和參比失效（藍(lán)色線(xiàn)條為斷電電位，紅色線(xiàn)條為通電電位，下同）。

圖 1 打磨接觸面

圖 2 通電/斷電電位變化圖

2  智能采集儀

智能采集儀常見(jiàn)問(wèn)題包括采集卡、電池和傳輸附件故障等。具體檢查維修步驟如下：

（1）檢查采集卡是否工作正常，根據(jù)檢修結(jié)果進(jìn)行程序升級(jí)或更換。

（2）檢測(cè)電池電壓，如果電池欠壓或電壓不穩(wěn)定，則需更換電池。為了確保采集到足夠有效的電位數(shù)據(jù)，并保證遠(yuǎn)傳樁電池壽命超過(guò)一年以上，SN管道上智能測(cè)試樁的工作模式設(shè)置為：采用長(zhǎng)效鋰電池供電，并選擇低功耗技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)通斷電電位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集與判斷。

（3）傳輸問(wèn)題，檢測(cè)SIM卡、卡托和天線(xiàn)，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果更換相應(yīng)部件。如更換配件無(wú)法解決測(cè)試樁的問(wèn)題，則需要更換整套采集終端設(shè)備。

圖 3 a為SIM卡接觸不良問(wèn)題整改前后通斷電電位變化情況。SIM卡接觸不良，將導(dǎo)致電位數(shù)據(jù)無(wú)法正常傳輸，整改后，重新上傳數(shù)據(jù)。圖 3 b為重新標(biāo)定采集儀前后通斷電電位變化情況。圖 3 c為更換采集儀前后通斷電電位變化情況，采集儀屬于智能測(cè)試樁的數(shù)據(jù)處理中樞，校準(zhǔn)或維修后電位值恢復(fù)正常。

圖 3 通電/斷電電位變化圖

3  校核參比電極、試片

（1）參比電極的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)。采用便攜式銅/飽和硫酸銅（CSE）參比電極進(jìn)行檢測(cè)，并記錄便攜參比的測(cè)量結(jié)果。對(duì)長(zhǎng)效參比直流電位（U1），應(yīng)滿(mǎn)足以下標(biāo)準(zhǔn)：|U1| < 10 mV。測(cè)量前應(yīng)對(duì)便攜式標(biāo)準(zhǔn)參比進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證。

圖 4為參比失效更換前后的通斷電電位變化情況。參比電極是檢測(cè)斷電電位和通電電位的基準(zhǔn)，參比失效造成通/斷電電位均偏正。從數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，參比不同程度的失效會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響。

圖 4 參比失效更換前后通斷電電位變化圖

（2）試片的檢測(cè)方法。為了消除IR降，以更準(zhǔn)確地檢測(cè)出斷電電位，試片通常埋設(shè)在管道附近。SN管道上用于檢測(cè)直流斷電電位的試片面積為6.5 cm2。雖然試片與管道連接并受陰極保護(hù)，但由于長(zhǎng)期埋設(shè)在地下，特別是在南方地區(qū)水位較高且長(zhǎng)時(shí)間泡在水中，會(huì)導(dǎo)致附著物或沉淀物的形成，如圖 5所示。此外，地下水位的上升或者下降也可能導(dǎo)致試片與土壤之間出現(xiàn)間隙，從而影響斷電電位的準(zhǔn)確性。

圖 5 新舊試片對(duì)比

通常采用如下測(cè)試方法：遠(yuǎn)程無(wú)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取一組斷電電位后，將試片接線(xiàn)端從管道上斷開(kāi)，將萬(wàn)用表的正極接到試片接線(xiàn)端，負(fù)極接到長(zhǎng)效參比接線(xiàn)端，測(cè)試試片從管道上斷開(kāi)時(shí)瞬間的電位值，并記錄萬(wàn)用表（建議采用FLUKE289 型萬(wàn)用表）讀取的第一個(gè)和第二個(gè)電位值；測(cè)試完成后，將試片連接回管道極化3分鐘以后，再進(jìn)行下一組斷電電位測(cè)試，記錄5組數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取的斷電電位與萬(wàn)用表或記錄儀讀取數(shù)據(jù)的偏差應(yīng)在±10mV 之內(nèi)。

圖 6為試片失效，在更換試片前后通斷電電位變化情況。試片失效嚴(yán)重影響斷電電位的準(zhǔn)確性，通電電位不受影響，更換試片后，斷電電位恢復(fù)正常。

圖 6 參比試片更換前后通斷電電位變化圖

4  結(jié)語(yǔ)

鋼制埋地輸油管道智能測(cè)試樁為管道保護(hù)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但測(cè)試樁故障會(huì)造成陰保數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，不同部件的失效在電位曲線(xiàn)圖上會(huì)呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。做好智能測(cè)試樁樁體、智能采集儀、電源、參比電極、試片等零部件的故障排查與維護(hù)，對(duì)保證電位數(shù)據(jù)的真實(shí)性具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉志．邵建，陳洪源.國(guó)內(nèi)外管道外防腐層應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30(11)：845-847．

[2]陳江波.輸油管道陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2015，34(005)：533-534.

[3]張玉星，邢琳琳，任建鑫，等.城鎮(zhèn)燃?xì)怅帢O保護(hù)遠(yuǎn)傳應(yīng)用及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析[J].煤氣與熱力，2019，39(10)：13-17.

作者簡(jiǎn)介：陳曦，1991年生，碩士研究生，工程師，嘉興輸油分公司無(wú)錫作業(yè)區(qū)副主任，從事輸油管道管理工作。聯(lián)系方式：18551832141，chenxicn2005@qq.com。