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與管道附屬設施間的發(fā)生的絕緣問(wèn)題為主要實(shí)例，結合腐蝕控制中關(guān)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(wèn)題，闡明了管道系統的絕緣對陰極保護系統有效性、運行壽命和經(jīng)濟性的影響。

【關(guān)鍵詞】陰極保護管道系統 附屬設施 電絕緣 重要性

在相關(guān)腐蝕控制規范中，對埋地管道陰極保護系統設計中的電絕緣有著(zhù)非常嚴格、細致的規定。這是因為，如果沒(méi)有絕緣，管道的陰極保護系統就不可能發(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，在實(shí)際設計和施工中，人們往往對管道系統“電絕緣”的理解、認識和實(shí)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(huì )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 陰極保護管道系統電絕緣的規定

所謂陰極保護管道系統的電絕緣是指：使埋地的陰極保護管道系統與其他金屬構筑物或接地體、環(huán)境呈電氣隔離狀態(tài)。之所以作此規定，是為了防止施加給埋地管道的陰極保護電流沿著(zhù)這些金屬構筑物、接地體和短路點(diǎn)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(zhì)管道陰極保護技術(shù)規范》第4.2.3條規定：“陰極保護管道應與公共或場(chǎng)區的接地系統電絕緣。除非經(jīng)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造成的電流損失”。美國NACE SP0169-2007 《埋地或水下金屬管道系統的外腐蝕控制》（最早的標準為：NACE RP01699)）第4章“管道系統的設計” 第4.3.1條給出了9類(lèi)宜安裝電絕緣裝置的位置。這9類(lèi)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(xiàn)的連接處，還包括雜散電流區、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(guò)在陰極保護系統設計中選擇適當的位置（這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(lái)實(shí)現被保護管道系統的電絕緣。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(dòng)閥門(mén)和測試儀表采用接地的位置”。在管道的實(shí)際檢測中發(fā)現，恰恰這一規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(mén)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(mén)、計量?jì)x表、檢測儀表的電絕緣處理。

2 實(shí)際檢測中發(fā)現的絕緣問(wèn)題

通過(guò)對西部管道某轄管段5#監測點(diǎn)（手動(dòng)閥室）和42#分輸閥室（電動(dòng)閥室）進(jìn)行漏點(diǎn)檢測和PCM評估后發(fā)現，手動(dòng)閥室和電動(dòng)閥室均存在不同程度的管道接地現象，對陰極保護電流造成一定流失。對以上兩個(gè)閥室采用皮爾遜法檢測，發(fā)現均存在大的防腐層破損點(diǎn)，在閥室接地極處也存在破損點(diǎn)，說(shuō)明干線(xiàn)管道與接地網(wǎng)存在連接現象。采用PCM法進(jìn)行評估，發(fā)現在閥室處電流衰減較嚴重，形成漏斗現象。圖1～圖4分別反映了電動(dòng)閥門(mén)、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(guò)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(xiàn)保護套管處增加絕緣接頭， 同時(shí)斷開(kāi)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 管道系統與附屬設施電絕緣的重要性

所謂陰極保護，就是通過(guò)降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著(zhù)減小而實(shí)現電化學(xué)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(jīng)濟可行的。

但是，在管道場(chǎng)區內存在大量接地系統， 這些接地系統有的是儀器儀表的接地，有的是電動(dòng)設施（發(fā)動(dòng)機、閥門(mén)等）的接地。如果沒(méi)有處理好埋地管道與這些附屬設施間的絕緣，則會(huì )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(cháng)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(huì )使陰極保護設計中原本可以保護幾百公里長(cháng)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?xún)r(jià)比大大降低。

如，西部管道某轄管段5#監測點(diǎn)（手動(dòng)閥室）和42#分輸閥室就是因為接地漏電，導致線(xiàn)路保護距離大幅縮短。在排查閥室管道的絕緣性能時(shí)，可以通過(guò)測試防腐層的絕緣電阻進(jìn)行直觀(guān)判斷。如某輸油管線(xiàn)38#閥室（其管道分段圖如圖6所示），通過(guò)PCM測試的電阻值（見(jiàn)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(wèn)題，在西氣東輸豫皖管理處管線(xiàn)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。閥室電絕緣不良，會(huì )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(wèn)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(jīng)設置了電絕緣裝置的，應該按照該標準相關(guān)規定定時(shí)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的外腐蝕控制》

[2] GB 21448-2008 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規范》

[3] SY/T 0086-2012《陰極保護管道的電絕緣標準》