典型壓氣站區域陰保系統陽極地床故障檢測與分析

周 冰 王若丹 韓文禮 劉 洋 郭繼銀

(1. 中國石油集團工程技術研究院，天津 300451；2. 中國石油集團石油管工程重點實驗室涂層材料與保溫結構研究室，天津 300451；3. 中石油管道聯合有限公司西部新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

典型壓氣站區域陰保系統陽極地床故障檢測與分析

周 冰1,2 王若丹3 韓文禮1,2 劉 洋3 郭繼銀1,2

(1. 中國石油集團工程技術研究院，天津 300451；2. 中國石油集團石油管工程重點實驗室涂層材料與保溫結構研究室，天津 300451；3. 中石油管道聯合有限公司西部新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

本文介紹了對西部地區某處典型壓氣站站內區域陰保系統故障的檢測與分析過程，檢測手段包括恒電位儀運行狀況檢查，陰保電位、陽極地床接地電阻測試和不同陽極連接方式下陰保系統聯調。經過現場檢測聯調和分析，證實了區域陰保系統保護效果欠佳是由陽極地床故障引起的，確定了各路陽極地床的保護范圍，并對治理方案提出了建議。

壓氣站 陰極保護 陽極地床 檢測

1 概述

壓氣站內埋地工藝管道較多，區域陰保系統陽極地床通常采取多路埋設的方式，且通過接線箱連在一起。若各路陽極地床分壓異常，就會造成站內埋地管道保護不均勻，局部處于過保護或者欠保護狀態，有時甚至會干擾站外管道陰保系統，造成安全隱患[1-3]。

西部地區某壓氣站分為工藝區和壓縮區，站內區域陰保系統陽極地床為4路柔性陽極，站外管道采用獨立陰保系統。根據歷史記錄和站內技術人員介紹，因資料不齊站內區域陰保系統4路陽極地床埋設位置不明，站內壓縮區電位偏正，長期處于欠保護狀態。因此，對該壓氣站展開陰保系統有效性檢測評價，通過對恒電位儀運行狀況檢查、電位測試、陽極地床檢測及系統聯調等，判斷陰保系統故障原因，并提出治理方案建議。

表1 陰保系統恒電位儀運行參數

2 檢測過程與數據分析

2.1 陰保系統恒電位儀運行狀況檢查

站內區域陰保系統恒電位儀采用恒位方式運行，其運行參數見表1。

從表1恒電位儀運行參數可以看出，長效預埋參比電位、萬用表測試零位接線端和參比接線端電位均與預設電位基本一致，證明控制參比正常工作；恒電位儀輸出電壓與輸出電流比值在合理范圍內，回路電阻較小，陽極接線端和陰極接線端之間電壓與輸出電壓基本一致，恒電位儀處于正常運行狀態。

2.2 陰極保護電位和自腐蝕電位測試

測試站內測試樁、部分接地裝置及工藝設施的瞬時通斷電電位和自腐蝕電位，判斷埋地管網和工藝設施等的保護效果。

通過測試站內區域陰保系統保護效果，工藝區除2#測試樁外，其他測試樁和設施斷電電位都能滿足負向極化100mV判據；壓縮區除東北側一小塊區域外，其余位置的測試樁和設施電位偏正，通電電位僅為-625mV～-690mV(vs.CSE)，處于欠保護狀態。欠保護區位置如圖1所示。

圖1 站內欠保護區位置示意圖

2.3 區域陰保系統陽極地床接地電阻測試

因區域陰保系統由四路陽極地床組成，首先測試每路陽極地床的接地電阻，初步判斷故障原因。

站內區域陰保系統陽極接線箱接線示意圖如圖2所示。將接線箱內1路～4路和匯總陽極電纜斷開，測試每一回路的接地電阻值。測試結果見表2。

圖2 站內區域陰保系統陽極接線箱接線示意圖

表2 陽極地床接地電阻測試結果

從表2的測試結果可以看出，四路陽極地床接地電阻值均較小，尤其是第1路和第4路，僅為0.2Ω和0.3Ω，總陽極地床接地電阻僅為0.15Ω。初步懷疑可能有部分陽極地床與埋地管道形成了搭接，測試值實際上是地下金屬構筑物的接地電阻值。若陽極地床與地下金屬構筑物形成搭接，將導致大量陰保電流通過搭接金屬構筑物流失。

2.4 站內區域陰保系統調整和保護效果測試

根據四路陽極地床接地電阻測試結果，斷開電阻值較小的第1路和第4路，僅連接第2路和第3路陽極地床，保持站內區域陰保系統恒電位儀預設電位值不變，測試站內8座測試樁通斷電電位，見表3，并與調整前的測試結果進行比較。

從表3的測試結果可以看出，僅連接第2路和第3路陽極地床后，工藝區1#、2#、3#、8#測試樁斷電電位變化不大，壓縮區4#～7#測試樁通斷電電位有明顯負移，通電電位負移約480mV～1650mV，斷電電位負移約120mV～220mV。調整后欠保護區保護效果有明顯改善。

表3 接線箱陽極電纜重新接線前后站內區域陰保系統測試樁通斷電電位測試結果

表4 4路陽極分步連接下站內外管線測試樁通電電位測試結果

陽極接線箱調整后，站內區域陰保系統恒電位儀控制參比處電位沒有變化，但是輸出電壓和輸出電流提高了約2.5倍；站外管線陰保系統參比電位負移至-2400mV，輸出電壓降低至調整前的1/3，輸出電流顯示為負數，通過恒位模式無法調節恒電位儀的輸出。站內區域陰保系統恒電位儀輸出提高較多，站外管線陰保系統預設參比處電位嚴重負移，但是其輸出電壓電流卻減小，電流甚至為負值。初步分析可能是站內某一路或某幾路陽極地床對站外管線陰保系統產生干擾所致，需要逐一判斷站內陰保系統每一路陽極地床工作時對站外管線陰保系統的影響情況。

調整區域陰保系統4路陽極的連接方式，觀察站內區域陰保系統恒電位儀和站外管線恒電位儀的運行參數變化，同時抽查了站內工藝區和壓縮區測試樁和站外管線測試樁的通電電位，測試結果見表4。

當站內區域陰保系統只要有第1路或第4路陽極地床工作，站內區域陰保系統恒電位儀輸出均無明顯變化，站外管線陰保系統恒電位儀也未受到明顯干擾，其通電電位未發生明顯變化。結合各路陽極地床接地電阻測試結果，第1路和第4路地床接地電阻值很小，說明當這兩路陽極地床工作時，恒電位儀輸出的大部分陰保電流并沒有發散到大地中去，而是順著某金屬構筑物搭接形成的回路流回，對站內各處埋地管網和測試樁的電位值影響不大，因此對站外管線陰保系統的控制參比電極影響較小，沒有對站外管線陰保系統造成干擾。

當同時斷開第1路和第4路陽極地床時，恒電位儀陰保電流通過第2路和第3路陽極地床發散到大地中，站內壓縮區7#測試樁通電電位有明顯負移，站外管線測試樁通電電位也負移到約-2300mV，站外管線陰保系統恒電位儀輸出電壓電流大幅度降低，說明其控制參比處電位負移，對站外管線陰保系統產生干擾。

2.5 確定陽極地床埋設位置

根據不同陽極地床工作時，站內測試樁和設施的電位變化情況，基本明確了站內區域陰保系統各分陽極地床的覆蓋范圍，并繪制了站內區域陰保系統陽極地床埋設示意圖，見圖3。

圖3 站內區域陰保系統陽極地床埋設示意圖

3 故障排除方案

根據測試結果，建議將管線陰保系統恒電位儀控制參比埋設位置調整至區域陰保系統影響范圍外，同時檢查區域陰保系統第1和第4路地床與埋地管道是否存在搭接。在改造期間，可進行如下臨時措施：

(1)將站內區域陰保系統陽極接線箱各路陽極回路與可調變阻器相連，通過調節第1路和第4路陽極變阻器的電阻值，減少恒電位儀流入這兩路的電流值，并保持站內外陰保系統恒電位儀運行方式和參數不變；

(2)可在站內工藝區適當埋設犧牲陽極對欠保護區進行補充。

4 結論

本文介紹了對西部地區某處典型的壓氣站站內區域陰保系統故障的檢測分析過程。經過現場檢測聯調和分析，證實了區域陰保系統保護效果欠佳是由各路陽極地床分壓不均造成的，確定了各路陽極地床的保護范圍，并對治理方案提出了建議。

陽極地床故障可通過恒電位儀運行狀況檢查，陰保電位、地床接地電阻測試和不同陽極連接方式下陰保系統聯調等方法進行判斷分析，根據故障成因，改造措施主要分為各路陽極分壓調整、地床降低接地電阻改造、陽極地床位置調整等。

[1] 胡士信. 陰極保護工程手冊[M]. 北京; 化學工業出版社, 1998.

[2] 貝克曼. 陰極保護手冊[M]. 北京; 化學工業出版社, 2005.

[3] 鄭安升,丁睿明,廖煜熠等. 西氣東輸古浪壓氣站區域性陰極保護方案設計與實施[J]. 腐蝕與防護, 2010( 10); 794-796.

圖1 洗罐站污水GC-MS譜圖

3 結論

洗罐站污水有機污染物含量高、水量波動大、有毒有害物質含量高，其中含有大量的大分子苯類、多環芳烴類、有機酸、醇類及烷烴類有機物，導致該污水難被微生物降解。對于處理洗罐站污水，建議采用預處理工藝例如高級氧化等對洗罐站污水進行脫毒，提高其可生化降解性能后再輸送到污水處理廠進行集中處理。

參考文獻

[1] 溫儼, 武果香. 用BOD-COD相關原理分析排污廢水可生化性[J],中國環境監測, 1999,4,3.

[2] 郭勇勇, 吳庫生, 霍霞. 多環芳烴的毒性作用研究進展[A]. 國毒理學會生化與分子毒理專業委員會第六屆全國學術會議、中國毒理學會遺傳毒理專業委員會第五屆全國學術會議、廣東省預防醫學會衛生毒理專業委員會學術會議、廣東省環境誘變劑學會學術會議論文匯編, 2008.

The Application of Feeding Test in Large Oil Field Station

ZHOU Bing1,2, WANG Ruo-dan3, HAN Wen-li1,2, LIU Yang3, GUO Ji-yin1,2
(1. CNPC research institute of engineering technology, Tianjin 300451, China；2.CNPC key laboratory of tubular goods engineering, Tianjin 300451, China；3.The oil pipeline in Western Xinjiang Branch Co Ltd, Urumqi 830000, China)

This paper introduces the detection and analysis of regional cathodic protection system in fault in western area somewhere typical compressor station. The detection methods includes potentiostat inspection，protection potential testing, anode ground bed grounding resistance testing and debugging in different anode connection mode of cathodic protection. After testing and analysis，The reason of poor protection effect and the scope of protection of the anode ground beds are determined，and puts forward suggestions for the solution.

compressor station; cathodic protection; anode ground bed; detection

TG174.41

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.11.066.04

周冰 (1984－) ，男，安徽定遠人，工程師，工學碩士，從事油氣站場陰極保護研究工作。