陳泓沅

烏魯木齊輸油氣分公司

鄯烏線建于1996年，全線313km，站場(chǎng)5座（鄯烏壓氣首站、大河沿清管站、新化分輸站、烏魯木齊城市站、烏石化末站），其中烏魯木齊作業(yè)區(qū)管段148km，管理站場(chǎng)三座（新化分輸站、烏魯木齊城市站、烏石化末站），為保證烏魯木齊市及周邊民生和工業(yè)用氣的安全暢通，確保作業(yè)區(qū)各站安全有效運(yùn)行，對(duì)站內(nèi)工藝設(shè)備設(shè)施采取有效的陰極保護(hù)，是保證站內(nèi)設(shè)備設(shè)施及埋地管道安全有效運(yùn)行的先決條件和基本措施。但是站場(chǎng)由于地理環(huán)境、天氣變化、土壤結(jié)構(gòu)、站內(nèi)綠化、各類(lèi)管線較多等因素，造成腐蝕性較強(qiáng)，如果區(qū)域陰保欠缺或失效，就容易發(fā)生腐蝕，甚至穿孔泄漏。所以，有效做好站場(chǎng)的設(shè)施和埋地管道的區(qū)域陰極保護(hù)就十分關(guān)鍵，現(xiàn)就科學(xué)有效的開(kāi)展好站場(chǎng)區(qū)域陰保的檢測(cè)，編制出科學(xué)有效的實(shí)施方案，并有計(jì)劃的合理分步推進(jìn)，進(jìn)行淺析。

1 站場(chǎng)區(qū)域陰保的開(kāi)展

新化、城市、石化分輸站三個(gè)站場(chǎng)區(qū)域陰保系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)于2013年做過(guò)一次區(qū)域陰保有效性檢測(cè)評(píng)價(jià)，包括恒電位儀及其附屬設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、管道絕緣裝置絕緣性能測(cè)試、設(shè)備設(shè)施及埋地管道的電位、陰保干擾問(wèn)題排查等內(nèi)容，為各站陰極保護(hù)工作的日常維護(hù)管理提供依據(jù)，推進(jìn)防腐陰保問(wèn)題治理工作，消減設(shè)施及管道腐蝕隱患，提升防腐陰保管理水平。

1.1 站場(chǎng)陰極保護(hù)的現(xiàn)狀

目前各站區(qū)域陰保都采用深井陽(yáng)極的保護(hù)方式，由于鄯烏線于1996年投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有柔性陽(yáng)極的先例，所以采用深井陽(yáng)極保護(hù)也是當(dāng)時(shí)最為有效的保護(hù)方式。各站內(nèi)基本由閥組、分離、清管、消防、接地網(wǎng)各系統(tǒng)組成。設(shè)備設(shè)施、埋地管道、裸露管體的防腐措施為環(huán)氧粉末及加強(qiáng)瀝青防腐，由于建成時(shí)間較長(zhǎng)和當(dāng)時(shí)的防腐技術(shù)的限制，相對(duì)于其它新建站場(chǎng)的防腐效果就有所欠缺，所以為開(kāi)展區(qū)域陰保檢測(cè)的有效性，提前做好區(qū)域陰保有效檢測(cè)計(jì)劃實(shí)施方案的編制尤為重要。

1.2 檢測(cè)前需要的檢測(cè)設(shè)備及材料項(xiàng)目必備的檢測(cè)設(shè)備及材料如下表所示：

2 項(xiàng)目檢測(cè)方案實(shí)施具體步驟

目前站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)效果檢測(cè)與評(píng)價(jià)主要包括陰極保護(hù)電位測(cè)試、恒電位運(yùn)行狀況檢查、輔助陽(yáng)極運(yùn)行狀況檢測(cè)、長(zhǎng)效參比檢測(cè)以及絕緣裝置性能檢測(cè)等內(nèi)容。

2.1 資料收集

收集站內(nèi)埋地金屬結(jié)構(gòu)物的基本信息（管道的長(zhǎng)度、埋深、材質(zhì)；防腐層類(lèi)型，厚度，使用年限）；接地系統(tǒng)的材質(zhì)、分布、腐蝕狀況等；陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料（包括回路設(shè)置，陽(yáng)極的直徑、位置、埋深等）。

當(dāng)所需資料不全時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研或利用地下金屬構(gòu)件測(cè)試儀探測(cè)來(lái)掌握埋地管線、接地網(wǎng)及接地極的分布位置。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

具體包括：各陰保間內(nèi)恒電位儀型號(hào)及參數(shù)、各陽(yáng)極地床的類(lèi)型和埋設(shè)方式、是否預(yù)埋長(zhǎng)效參比電極，測(cè)試樁數(shù)量、位置及接線端子布局，是否設(shè)有接線箱。

2.3 陰極保護(hù)電位測(cè)量方法

2.3.1區(qū)域陰保測(cè)試樁通斷電位測(cè)試

將區(qū)域陰保各恒電位儀的輸出陰極和陽(yáng)極之間各串接一組同步斷流器，用萬(wàn)用表測(cè)試區(qū)域陰保各測(cè)試樁通斷電位。

2.3.2按生產(chǎn)區(qū)域劃分片區(qū)，如泵區(qū)/壓縮機(jī)區(qū)（首站有此設(shè)備）、閥組區(qū)、清管區(qū)、分離區(qū)等。分出至少4個(gè)區(qū)，抽查測(cè)試每個(gè)區(qū)域管道、儲(chǔ)罐、接地裝置的通斷電位。

2.4 恒電位儀運(yùn)行狀況檢查

2.4.1檢查恒電位儀的輸出電流、輸出電壓、控制電位等參數(shù)是否正常。

2.4.2恒電位儀自檢。

2.4.3參照恒電位儀產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)檢查接入各類(lèi)電纜、導(dǎo)線的位置是否正確牢靠；檢查防雷裝置是否一端接地，一端連輸出電壓端。

2.5 輔助陽(yáng)極接地電阻

2.5.1使用接地電阻測(cè)試儀測(cè)試各回路陽(yáng)極總接地電阻。

測(cè)量前斷開(kāi)陽(yáng)極地床與恒電位儀的連接，當(dāng)采用下圖（a）測(cè)量時(shí)， d13不得小于 40m， d12不得小于 20m。在土壤電阻率較均勻的地區(qū)， d13取2L， d12取L；在土壤電阻率不均勻的地區(qū)， d13取 3L， d12取 1.7L。

在測(cè)量過(guò)程中，電位極沿接地體與電流極的連線移動(dòng)三次，每次移動(dòng)的距離為d13的 5%左右，若三次測(cè)試值接近，取其平均值作為長(zhǎng)接地體的接地電阻值；若測(cè)試值不接近，將電位極往電流極方向移動(dòng)，直至測(cè)試值接近為止。長(zhǎng)接地體的接地電阻也可以采用如圖（b）所示的三角形布極法測(cè)試，此時(shí)d13= d12≥2L。

按動(dòng)HT5600接地電阻測(cè)試儀的測(cè)量鍵，在液晶屏上讀取接地電阻值即可。

2.5.2有陽(yáng)極接線箱的，采用上述3.5.1的三極法測(cè)試分回路的接地電阻值，確認(rèn)是否有單個(gè)回路接地電阻超標(biāo)。

2.6 陽(yáng)極輸出電流測(cè)試

在陽(yáng)極電纜和恒電位儀正極之間串連合適量程分流器（通常為75 mV， 10 A），用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量分流器兩端的電壓，測(cè)得的電壓除以分流器的電阻可得恒電位儀的輸出電流。

2.7 長(zhǎng)效參比電極有效性

使用萬(wàn)用表和校對(duì)過(guò)的便攜式參比電極，測(cè)量便攜式參比電極與長(zhǎng)效參比電極的電壓差，應(yīng)符合GB/T21246-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》中關(guān)于參比電極的規(guī)定。

2.8 絕緣接頭（法蘭）的絕緣性能測(cè)試

擬對(duì)沿線站場(chǎng)內(nèi)連接管道的電絕緣裝置進(jìn)行絕緣性能檢測(cè)，首先使用電位法進(jìn)行測(cè)試，在電位法無(wú)法判斷絕緣裝置的性能時(shí)，再進(jìn)一步用DM漏電法進(jìn)行測(cè)試。

（A）電位法

對(duì)陰極保護(hù)運(yùn)行的管道，可以用電位法判斷其絕緣性能。

測(cè)試方法：

1）測(cè)量接線如下圖；

2）在對(duì)被保護(hù)管道通電之前，用數(shù)字萬(wàn)用表V測(cè)試絕緣接頭（法蘭）非保護(hù)側(cè)a的管道電位Va1；

3）保持硫酸銅電極位置不變，對(duì)保護(hù)管道通電，并調(diào)節(jié)陰極保護(hù)電源，使保護(hù)側(cè)b點(diǎn)的管地電位Vb達(dá)到-0.85V～-1.50V之間；

4）測(cè)試a點(diǎn)的管地電位Va2。

數(shù)據(jù)分析：

若Va1和Va2基本相等，則認(rèn)為絕緣接頭（法蘭）的絕緣性能良好；若絕對(duì)值Va2＞Va1且Va2接近Vb值，則認(rèn)為絕緣接頭（法蘭）的絕緣性能可疑。若輔助陽(yáng)極距絕緣接頭（法蘭）足夠遠(yuǎn)，且判明與非保護(hù)側(cè)相連的管道沒(méi)同保護(hù)側(cè)的管道接近或交叉，則可判定為絕緣接頭（法蘭）的絕緣性能很差（嚴(yán)重漏點(diǎn)或短路）；否則采用DM漏電率測(cè)量法來(lái)進(jìn)一步測(cè)量。

（B） DM漏電率測(cè)量法

在電位法無(wú)法判斷絕緣性能時(shí)采用以下方法測(cè)試。

測(cè)試方法：

1）測(cè)量接線如下圖

2）斷開(kāi)保護(hù)側(cè)陰極保護(hù)電源

3）按DM操作步驟，用DM發(fā)射機(jī)在保護(hù)側(cè)接近絕緣接頭（法蘭）處向管道輸入電流I；

4）在保護(hù)測(cè)電流輸入點(diǎn)外側(cè)，用DM接收機(jī)測(cè)量并記錄該側(cè)管道電流I1；

5）在非保護(hù)側(cè)用DM接收機(jī)測(cè)量并記錄該側(cè)管道電流I2。

數(shù)據(jù)處理，用下面公式計(jì)算絕緣接頭（法蘭）漏電百分率。

對(duì)于地上的電絕緣裝置，也可采用RF-IT地上絕緣法蘭測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，此方法簡(jiǎn)便快捷，準(zhǔn)確率較高。測(cè)試方法如下：

將測(cè)試儀的兩個(gè)探針?lè)謩e連接絕緣法蘭兩端，保證探針與絕緣法蘭兩端管道良好接觸，然后打開(kāi)測(cè)試儀器開(kāi)關(guān)，如測(cè)試儀LCD顯示屏上的指針指向100，表明絕緣接頭性能良好，如指針指向0，表明絕緣接頭短路。

2.9 氧化鋅避雷器的檢測(cè)

萬(wàn)用表測(cè)量氧化鋅避雷器兩端的電阻，電阻值達(dá)到兆歐級(jí)說(shuō)明該氧化鋅避雷器工作正常。

2.10 陰陽(yáng)極電纜完好性

使用接地電阻測(cè)試儀（絕緣搖表）檢測(cè)每一回路的陽(yáng)極電纜、陰極電纜、參比電纜是否有破損、斷裂情況。

2.11自然電位測(cè)試

將站場(chǎng)分為4個(gè)區(qū)，分別測(cè)試自然電位。

方法1：將區(qū)域陰極保護(hù)恒電位儀停機(jī)24小時(shí)，在站場(chǎng)內(nèi)測(cè)試樁處測(cè)試管道自然電位。

方法2：試片（或極化探頭）法：將區(qū)域陰極保護(hù)恒電位儀停機(jī)24小時(shí)，同時(shí)將與管道相同材質(zhì)的試片或極化探頭，埋設(shè)在站場(chǎng)內(nèi)地下50cm處， 24小時(shí)之后通過(guò)引線測(cè)量試片的自然電位。

2.12 土壤電阻率測(cè)試

土壤電阻率測(cè)試，用HT5600采用Winner4極法測(cè)量，極間距離為管道埋深的1.3倍。

具體測(cè)試步驟：

將測(cè)試儀的四個(gè)電極以等間距a布置在一條直線上，電極入土深度應(yīng)小于a/20。按測(cè)量鍵即可顯示土壤電阻值R。

將a， R值錄入記錄表格，然后根據(jù)平均土壤電阻率計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。從地表至深度為a的平均土壤電阻率

ρ=2πaR

式中：ρ——測(cè)試點(diǎn)從地表至深度a土層的平均土壤電阻率，Ω•m；

a——相鄰電極的距離， m；（一般選取該段管道平均埋深）

R——接地電阻儀示值，Ω。

3 成果提交

將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整合并科學(xué)分析，為采取保護(hù)措施提供依據(jù)。

3.1 檢測(cè)報(bào)告

包含以上各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明。

對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，明確產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因。

對(duì)存在的問(wèn)題提出切實(shí)可行的整改意見(jiàn)。

3.2 檢測(cè)影像資料

提供直觀的影像資料，對(duì)后期站場(chǎng)維護(hù)管理更加直觀有效，也為檢測(cè)的有效性留證。

4 進(jìn)度安排

根據(jù)新疆地區(qū)季節(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)，合理安排檢測(cè)時(shí)間，為數(shù)據(jù)的科學(xué)性提供保障，也為后期區(qū)域陰保采取有效措施提供可靠依據(jù)。

5 總結(jié)

一次有效的區(qū)域陰保檢測(cè)評(píng)價(jià)，是后期站場(chǎng)陰保工作開(kāi)展的基礎(chǔ)和依據(jù)，只要通過(guò)科學(xué)的安排和計(jì)劃，制定科學(xué)有效的工作方案，按步驟有條不紊的推進(jìn)各項(xiàng)工作，才能保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和科學(xué)性，為后期站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)工作的有效開(kāi)展打好基礎(chǔ)，也為站場(chǎng)生產(chǎn)的安全有效提供堅(jiān)實(shí)保障。 ◢

參考文獻(xiàn)：陳泓沅，丁融，任國(guó)志，2013年鄯烏線各站區(qū)域陰保的有效性評(píng)價(jià)報(bào)告。

（作者：陳泓沅，烏魯木齊輸油氣分公司作業(yè)區(qū)主任）

2014年第3期（總第16期）