長輸管道陰極保護有效性影響因素分析

汪春付，董華清，尹 恒

中國石化天然氣川氣東送管道分公司，湖北武漢 430074

1 陰極保護有效性影響因素分析

陰極保護的有效性可以通過證明被保護結構物未發生腐蝕的方法來確定，通常各類陰極保護標準均以控制保護電位為準則。ISO 15589-1：2003《石油和天然氣工業管道傳輸系統陰極保護第1部分：陸上管道》提出了“腐蝕速率小于0.01mm/a的金屬對電解質的電位就是保護電位”的規定，最常用的判據有-850m V保護電位準則和100 m V極化準則，即：管道陰極保護電位（管/地界面極化電位）應為-850m V（CSE）或更負，但是極限保護電位不能比-1 200 m V（CSE）更負；當-850m V保護電位準則難以達到時，可采用陰極極化或去極化電位差大于100m V的判據。

在管道運行過程中，受設計、施工、環境、管理等各種因素影響，其實際運行的有效性往往存在不達標現象。以下將從實際出發，對長輸管道強制電流陰極保護系統中幾類常見的問題進行分析。

1.1 陰保站常見問題

（1）陽極地床由于電纜斷裂或接頭腐蝕損壞導致一組陽極中一支或多支陽極失效；由于通氣管被堵塞發生氣阻現象；陽極周圍土壤局部干燥影響陰保輸出等。為了及時發現此類問題，需要定期測量陽極地床接地電阻。

（2）陰保站臨近埋地管道受到雜散電流的干擾影響，特別是負向干擾造成恒電位儀無法正常輸出，導致線路欠保護。

（3）跨接電纜未按設計要求安裝。在對某陰保站上下游管道進行檢測時發現，其上游和下游管道的保護電位存在明顯的差異，上游5 km處的通電電位平均在-1.4 V左右，而下游5 km處的電位平均在-1.1 V左右，上下游之間的電位差高達到0.3 V。經現場測試發現，該陰保站恒電位儀輸出陰極的連接方式為在下游設置一個通電點，并在上下游管道絕緣接頭間以跨接的方式進行連接，但站內進站和出站絕緣接頭測試樁之間并未見敷設有相應的跨接電纜線；另一方面，在進站絕緣接頭測試樁內共標識有3根站內管道的連接電纜線，通過對斷開后其電位情況的判斷，其中一根電纜線應該為與下游管道跨接的電纜線，將此電纜線與上游管道連接，并在站場上下游復測管道的電位，上下游管道的電位均恢復到-1.2 V左右。

（4）長效參比電極失效。在對某段管道陰保站進行檢測過程中發現，對比敷設于出站端的兩支長效參比電極與正常的參比電極的電位，發現存在較大的電位差值（-393.1m V和-246.5m V），在匯流點處測試輸出陰極和零位接陰線也和恒電位儀所顯示的參比電位存在較大差異（分別為-1.53 V左右和-1.49 V左右，恒電位儀參比電位為-1.3 V），由此判斷上述兩參比電極可能已經失效，需要更換。

1.2 防腐層破損嚴重，造成局部管段欠保護

例如在對線路進行CIPS密間隔測試中，發現經過3.8m后管道on/off電位從-1 044m V/-882m V迅速上升至-696m V/-664m V，然后再經過4m后又回落至-1197m V/-982m V（見圖1）。經過ACVG檢測，該處存在較大的防腐層漏點，開挖后直接檢測發現為管道固定墩處的防腐層破損。

圖1 防腐層缺陷點處電位變化曲線

1.3 部分管段回路電阻變化大，導致欠保護

在對某段管道進行檢測時發現，在排除雜散電流干擾影響的情況下，處于山區段的約1.5 km管道僅有0.43%的管段達到了保護電位要求，而其兩側管段均未能達標。開挖兩處破損點（山腳下），測試斷電電位分別為-665m V和-438m V，其中一處破損點開挖后可見管體明顯腐蝕跡象。經分析，在當前的陰保參數及防腐層破損程度下，由于回路電阻變化大，部分山區管段無法達到-850m V的標準電位。

1.4 閥室陰極保護電流漏失

在對川氣東送川渝段某閥室進行測試時發現，閥室內的管道通電電位偏正（-0.8 V左右），臨近測試樁電位均負于-1.0 V。為了查明原因，分別進行了下述測試：

（1）應用ACVG法檢測發現，在閥室內上游放空管道、下游放空管道與主管道連接部位的地下部分各存在一個較大的防腐層破損點，其dB值分別為77和80，開挖檢查證實了這一點。

（2）在熱發電機與主管道的支管連接部位存在管道保端與非保端（閥室的扁鋼接地體）搭接短路異常?，F場將該處的接地連接斷開，漏電現象隨之消失。

除上述案例之外，閥室管道防腐層缺陷分布以及其他異常接地現象還有很多，同樣是每次外檢測評價和日常陰保管理維護關注的重點。徹底解決這一問題，應在閥室管道防腐層材料選擇、施工質量控制以及優化接地設計等方面進行認真分析總結。

2 結束語

陰極保護技術應用于長輸管道腐蝕控制在國內已經有40多年的歷史，為油氣管網安全運行發揮了重要作用。為了保證陰保系統正常運行，必須在實踐過程中積累應用經驗，有效識別對其有效性造成負面影響的各類因素，總結歸納共性問題，并從技術和管理上加以解決。

[1]W V貝克曼，W施文克，W普林茲.陰極保護手冊——電化學保護的理論與實踐[M].胡士信，王向農，等譯.北京：化學工業出版社，2005.

[2]ISO 15589-1-2003，Petroleum and naturalgas industries Cathodic protection of pipeline transportation system s-On land pipelines[S].

[3]GB/T 21448-2008，埋地鋼質管道陰極保護技術規范[S].