潘磊

東部原油儲運公司天津輸油處

摘要：埋地輸油管道周?chē)�存在地鐵、特高壓直流輸電線(xiàn)路、直流電解系統等設施。這些設施在運行中產(chǎn)生的直流雜散電流不僅會(huì )影響管道陰極保護系統，造成恒電位儀異常停機，還會(huì )加速管道腐蝕，嚴重威脅管道安全運行。通過(guò)采取排流保護措施，以減少直流干擾對管道的危害。

關(guān)鍵詞：輸油管道；直流雜散電流；排流保護

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

1  直流干擾識別與評價(jià)

1.1  直流干擾影響

直流雜散電流對不同管道陰極保護系統的干擾表現為：對于強制電流陰極保護系統，會(huì )導致通電點(diǎn)的電位波動(dòng)，當干擾較大時(shí)，可能導致采用恒電位運行模式的恒電位儀無(wú)法正常運行。對于犧牲陽(yáng)極陰極保護系統，動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾可能會(huì )使犧牲陽(yáng)極發(fā)生極性逆轉，降低犧牲陽(yáng)極的電流效率，致使管道得不到有效的保護，使得腐蝕速率大大加快，管道在短時(shí)間內發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔，甚至會(huì )誘發(fā)應力腐蝕開(kāi)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)物呈炭黑色細粉狀。當有水分存在時(shí)，可明顯觀(guān)察到電解過(guò)程跡象。

1.2  直流干擾識別評價(jià)

根據GB 50991―2014《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護技術(shù)標準》“直流干擾的識別和評價(jià)”，按管道處于設計階段、無(wú)陰極保護和已投運陰極保護三種管道工況來(lái)判斷管道所受的直流干擾程度。針對設計階段的管道，可采用管道擬經(jīng)路由兩側各20 m范圍內的地電位梯度判斷土壤中雜散電流的強弱，來(lái)評估管道敷設后可能受到的直流干擾影響，并應根據評估結果預設干擾防護措施。針對剛剛建成未投產(chǎn)且實(shí)施陰極保護的管道，宜采用管地電位相對于自然電位的偏移值進(jìn)行判斷，評估是否采取干擾防護措施。針對建成投產(chǎn)已實(shí)施陰極保護的管道，當干擾導致管道不滿(mǎn)足最小保護電位要求時(shí)，應及時(shí)采取干擾防護描施。

對于現役輸油管道，均采用了犧牲陽(yáng)極或強制電流的陰極保護方式，當干擾導致管道不滿(mǎn)足最小保護電位要求時(shí)，應及時(shí)采取干擾防護措施。

2  排流防護措施

根據管道直流雜散電流調查和測試結果，選擇排流保護、陰極保護、防腐層修復、等電位連接、絕緣隔離、絕緣裝置跨接和屏蔽等干擾防護措施。對于已采用強制電流陰極保護的管道，應首先通過(guò)調整現有陰極保護系統抑制干擾。當調整被干擾管道的陰極保護系統不能有效抑制干擾的影響時(shí)，應采取排流保護及其他防護措施。常用的排流保護措施如表 1所示。

表 1 管道直流干擾常用的排流保護方式

3  防護實(shí)例

位于北京沿線(xiàn)的某管道陰保站恒電位儀運行不穩定，經(jīng)常自動(dòng)停機。根據GB/T 21246―2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數測量方法》等規定，采用極化探頭或試片法測試管地電位并消除土壤IR降的影響，使用UDL2數據記錄儀對管道沿線(xiàn)電位進(jìn)行24小時(shí)測試。檢測數據顯示管道自然電位偏負，在投用恒電位儀并將預制電位設置為﹣0.86 V后，測得陰極保護通電電位在﹣1.0 V ～2.0 V之間跳動(dòng)，見(jiàn)圖 1。

圖 1 管道24小時(shí)電位檢測數據

從圖 1可以看出，在夜間即地鐵停運階段，通電電位及斷電電位均比較平穩，而在白天其電位均波動(dòng)劇烈。通過(guò)調查管道周?chē)�環(huán)境和測試管道陰極保護數據，發(fā)現距離管道約3 km處有北京地鐵燕房線(xiàn)，且測試樁管道電位白天波動(dòng)劇烈和夜間管道電位變?yōu)槠椒�的時(shí)間與地鐵運行時(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)一步研究該處測試樁處的斷電電位，發(fā)現在地鐵運行階段，有部分斷電電位正于﹣0.85 VCSE。 據此判定該處管道處于欠保護狀態(tài)。

通過(guò)調整陰極保護系統未能有效抑制干擾影響。經(jīng)測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)。此后對該管段開(kāi)展直流干擾整治，對雜散電流流出區域管道防腐層和本體缺陷進(jìn)行修復，同溝敷設兩條排流鋅帶進(jìn)行直接排流，緩解了直流干擾。在原受干擾段每隔2 km埋設陰極保護測試試片和ER腐蝕速率探頭，監測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)電位數據監測，原受干擾管段斷電電位均負于﹣0.85 VCSE，管道處于有效保護狀態(tài)，達到了預期整治目的。

4  結論

當前埋地管道受動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾問(wèn)題日益嚴重。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)險的評估具有一定的難度。需要在管道設計、施工、投產(chǎn)運行全過(guò)程中，采用有效的檢測、監測技術(shù)及科學(xué)合理的預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(cháng)，工程師，主要從事油氣管道陰極保護、腐蝕與防護、完整性管理等工作。聯(lián)系方式：13012000600，bingwangpanlei@163.com。