长输管线阴保问题的解决策略

罗 宏

（中海油销售东莞储运有限公司，广东东莞 523988）

0 前言

某公司成品油长输管线位于广东省内，全长162 km，管径457 mm，外防腐层为3层PE。除起始位置外，全线共设置7个阀室，其中1#阀室和6#阀室分别建有一个浅埋式阳极床的阴保站，利用外加电流对管线进行阴极保护。运行多年来发现，现有阴保系统对管道的保护不足，需要对系统进行整改或增加阴保站；同时管道沿线存在交直流杂散电流的影响，需要进行排流；部分测试桩腐蚀严重，需要进行更换。

1 管线阴极保护运行情况

（1）管线业主计划对1#阀室至末站间约132 km的管道进行阴极保护整改，为此委托一家检测单位对该段管线进行阴保数据的检测。通过检测发现，全线约65%测试桩极化电位平均值正于-0.85 V（部分检测数据见表1），3#阀室至5#阀室存在较大的交流干扰。

（2）本次普测共计158个测试点，专项测试涉及27处测试点，其中交流干扰专项测试13处，直流干扰专项测试25处。其中，B048#桩至B023#桩区段与79#桩至61#桩区段同输电线临近现象普遍，测试结果也发现这两段中杂散电流干扰现象的比例较高，其他干扰点主要集中在163#桩至158#桩段、B056#桩处，106#桩至103#桩段。

（3）结合交流干扰与直流干扰专项测试的结果，检测单位建议：直流干扰主要通过增加1～2处阴保站（3#阀室建阴保站，5#阀室选择性建阴保站）及整改现有阴保站，同时辅以牺牲阳极进行控制。设置直流排流点，预计至少7处。交流干扰通过深井阳极或浅埋锌带配合固态去耦合器进行排流，预计至少5处。

2 阴极保护问题的解决策略及过程

2.1 阀室阴极保护系统电绝缘检测及处理

（1）管线共有7座阀室，由于管道建设时间较早，建设初期未考虑管道与仪表接地网之间的绝缘性，现阶段部分阀室可能会出现接地网和管道之间电连接的现象，需对1#，2#，5#，6#阀室中的电动阀、测量仪表等设备与防雷地网进行阴极保护系统电绝缘性能检测及处理。在测量仪表和防雷接地网之间安装固态去耦合器，避免阴极保护电流的漏失，并减少杂散电流的干扰。

表1 管线阴保极化电位检测数据表（阴保整改前）

（2）管道穿越阀室时，管道可能与混凝土中的钢筋发生金属接触，先采用电位法判断阀室内管道和建筑物的钢筋是否搭接，如果无搭接，无需进行处理，如果有搭接，需对管道穿越阀室位置处进行开挖，对穿越处的管道进行重新防腐，如果管道和支墩电连接，则在支墩位置处增加绝缘垫片。

（3）经过整改，1#，2#，6#阀室在整改后，阀室内管道交直流电压与阀室附近测试桩交直流电压基本一致，阀室接地极与管道的直流电压差和交流电压差明显，表明阀室整改后，1#，2#，6#阀室绝缘性能良好。5#阀室虽然修复了2处直接搭接点，3处防腐层破损点，管道电位与接地网电位仍接近，阀室内管道与接地网间仍处于电连接状态。

2.2 现有阴极保护站输出优化，馈电试验、线路阴极保护普测

（1）针对线路阴极保护不达标情况，对现有阴极保护站恒电位仪输出进行优化，在阴极保护站的通电点处用试片调整设置电位，按照该处断电电位-1150 mV为准进行设置，检测1#，6#阀室阴极保护站输出阴极保护电流所保护管段范围；优化检查辅助地床电阻，尽可能增加阴极保护站的有效保护范围，提高阴极保护站的利用率。优化后通过线路重点部分24 h监测检测，发现4#阀室至5#阀室间部分管段断电电位仍不合格。

（2）由于5#阀室绝缘问题没有解决，导致5#阀室附近管道断电电位接近自然电位，根据前期的检测结果，5#阀室的影响范围约有8 km。为验证在5#阀室建立阴极保护站的可行性，建立临时阴极保护站进行馈电实验，并进行全线路阴极保护效果普查，部分测试桩及阀室做24 h监测。馈电后，线路断电电位基本达标。

2.3 检测管道沿线交直流杂散电流干扰

由于管道受到的动态交直流杂散干扰，在5#阀室增加临时阴极保护站后，对全线进行优化后的阴极保护效果和交流干扰的普查，普查时每个测试桩测试10 min的通电电位和交流电压的最大值、最小值和平均值，发现并确定4#阀室附近部分测试桩交流电压超过标准要求。管道存在较大的交流干扰，B032#，B033#桩交流电压>9 V，B022#，B024#，B032#和 B033#桩交流电密度较大，均>30 A·m，需要根据该段管道所处环境的土壤电阻率计算交流电密度值，并进行交流干扰排流工作。

2.4 交流排流点的设计和施工。

（1）根据现场土壤电阻率、管道周边建筑设施等情况，在B033#测试桩位置处进行交流电压排流试验，排流地床设在距离管道23 m的位置，垂点距测试桩25 m，地床结构为20根椎3.33 cm×1.2 m的钢管，单根接地深度为1 m。排流试验发现，排流点附近测试桩交流电压下降明显，排流效果良好。

（2）检测管段共有21处交流干扰严重，根据现场实际施工情况，对其中2处（B024#和B029#桩）位置进行排流设计。排流设计采用锌带缓解地床，锌带的规格选用ZR-2型，界面尺寸（12.7×14.28）mm，填包料的直径选择20 cm，埋深1.2 m。固态去耦合器选用加拿大的Rustrol产品。

（3）排流施工后，监测排流点前后测试桩交流电压数据（表2），对比分析交流排流措施的排流效果。

从表2可以看出，仅有B033#测试桩交流电压平均值稍>4 V，其余测试桩交流电压平均值均约4 V。交流电密度全部约30 A/m2，最大值为 B033#桩 24.69 A/m2，表明采取排流措施后，全线的交流干扰均降低到标准要求范围内。

表2 管线排流前后交流干扰数据对比

2.5 新建阴极保护站设计、施工和调试及效果检测

（1）由于5#阀室电绝缘性较差，阴极保护电流流失导致4#阀室至5#阀室间的部分管段阴极保护不达标，且仅靠优化原有阴极保护站输出参数，该部分管段阴极保护效果仍无法达到标准要求，因此在5#阀室处增加阴极保护站。阴极保护站采用深井阳极作为辅助阳极地床，恒电位仪采用智能抗干扰恒电位仪。

（2）在管线阴极保护效果优化过程中，在5#阀室进行馈电试验效果良好。为确定辅助阳极地床位置，又进行了第二次馈电试验，馈电期间监测5#阀室附近测试桩通断电电位变化，效果良好，辅助地床位置确定。

表3 管线阴极保护极化电位检测数据表（阴极保护整改后）

（3）根据馈电试验结果，设计5#阴保间辅助地床并施工、调试。阳极井数量2口、深度30 m、口径250 mm，辅助阳极采用贵金属氧化物MMO阳极，阳极数量10根，活性区长度20 m，填充料直径（1～3）mm的焦炭。

（4）阴极保护站投运后进行线路阴极保护效果检测、分析，线路阴极保护电位达标（部分检测数据见表3）。

3 结语

长输管线阴极保护不达标的问题是一个系统性的问题，面对一些管段保护电位不足、一些管段受到交直流干扰的情况，需要进行系统分析。在本次案例中，管线业主没有采纳整改前检测报告的建议方案，没有根据全线普测数据就马上确定整改方案，而是先通过阀室阴极保护系统电绝缘处理、现有阴极保护站输出优化等措施来完善阴保系统，尽可能增加原有阴极保护站的有效保护范围，提高阴极保护站的利用率，然后再通过进一步的数据检测和馈电试验，确定排流方案和新增阴极保护站的方案（如果能找到并解决了5#阀室内管道与接地网间的电连接问题的话，估计5#阀室也不必新增阴极保护站）。这样的阴极保护问题解决思路和策略可以帮助人们大大减少整改工程量，也使整改方案更有针对性，整改费用不用太大的情况下即可达到预期的整改效果。