南疆利民管道閥室內埋地管線陰極保護漏電檢測分析

李曉波 劉宗勝 王民 謝錫林 王蔭剛

1塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司

2中國石油集團渤海鉆探工程有限公司井下作業分公司

塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司南疆利民長輸管道全長2 100 km，目前沿線設置有55座閥室[1-2]。根據原有設計進出閥室無絕緣接頭，僅在去放空區管道上安裝有絕緣接頭，因此閥室內管道也受到陰極保護的作用，這就要求被保護結構有良好的絕緣性能。基于電氣安全考慮，閥室內的電氣儀表、防雷等接地與管道需通過絕緣卡套、絕緣墊片等措施進行絕緣。如果存在管道與接地搭接或絕緣失效，將會造成閥室管道陰保電位偏正，埋地管道處于欠保護狀態，引起閥室內管道腐蝕[3-5]。

1 管道搭接或絕緣失效評估

DM內外業一體化型管道防腐層檢測儀用于非開挖條件下采用交流電流衰減法[6-8]判斷有問題的地段管道（圖1），檢測管道電流，從而測繪出電流曲線圖。

圖1 電流衰降法判斷有問題的地段管道Fig.1 Pipeline in problematic location determined by current decay method

將發射機紅色信號線與管道連接，黑色信號線與大地連接，由DM大功率發射機向管道發送近似直流的3 Hz（或4 Hz，可以自行選擇）電流和128 Hz/640 Hz定位電流，便攜式接收機能準確地探測到經管道傳送的這種特殊信號，跟蹤和采集該信號，便能測繪出管道上各處的電流強度，分析電流變化，實現對管道防腐層絕緣性的評估。外腐蝕破損定位A字架見圖2。

圖2 外腐蝕破損定位A字架Fig.2 A-shaped frame for external corrosion damage location

電流強度隨著管道距離的增加而衰減，在管徑、管材、土壤環境不變的情況下，管道防腐層對地絕緣越好，施加在管道上的電流損失越少，衰減亦越小。如果管道搭接或絕緣失效，管道上電流損失將越來越嚴重，衰減就越大。分析電流的損失，實現對管道搭接或絕緣失效的評估。

1.1 和民干線44號閥室陰極保護電流分析

使用管中電流衰減法（PCM法）對閥池最近的測試樁進行等間距管中電流測試，在閥室附近的測試樁施加128 Hz交流信號，使用DM接收機測量管中電流值，檢測數據如圖3所示。

圖3 閥室陰極保護漏電時電流衰減曲線Fig.3 Current attenuation curve of valve chamber with cathodic protection leakage

當閥室陰極保護電流漏電時，感應電流有明顯的信號衰減，反映閥室存在漏電現象。

1.2 和民干線46號閥室陰極保護電流分析

當閥室不存在陰極保護電流漏電時，感應電流無明顯信號衰減，閥室陰極保護無漏電時電流衰減曲線見圖4。

圖4 閥室陰極保護無漏電時電流衰減曲線Fig.4 Current attenuation curve of valve chamber without cathodic protection leakage

2 閥室陰極保護漏電密間隔電位分析

2.1 和民干線44號閥室漏電分析

對44號閥室進、出站管道進行電位測試，用一根長300 m的導線一端與管道連接，另一端與萬用表連接，將硫酸銅參比電極沿管道上方每隔20 m進行一次電位檢測，檢測數據如表1所示。

和民干線44號閥室接地系統與管道不能完全電隔離，閥室內電氣設備接地與氣液聯動閥（管道部分）存在電連接。閥室陰極保護漏電時電位見圖5，管道管地電位明顯比閥室外測試樁電位偏正。

表1 閥室陰極保護漏電時電位統計Tab.1 Potential statistics of cathodic protection leakage of valve chamber

圖5 44號閥室陰極保護漏電時電位Fig.5 Potential of No.44 valve chamber with cathodic protection leakage

2.2 和民干線46號閥室漏電分析

經檢測46號閥室周圍陰極保護電位為-0.97 V，閥池內管道電位與閥池外管道電位無明顯電位差，說明閥室內部無明顯陰極保護電流泄漏，檢測數據見表2。閥室陰極保護無漏電時電位見圖6。

表2 閥室陰極保護無漏電時電位統計Tab.2 Potential statistics without cathodic protection leakage in valve chamber

圖6 46號閥室陰極保護無漏電時電位Fig.6 Potential of No.46 valve chamber without cathodic protection leakage

3 閥室絕緣性能評估

閥室內的電氣部分（包括防雷接地）應與干線管道電絕緣，如果絕緣出現問題，則會導致陰極保護電流大量流失的同時將干線可能存在的雜散電流引入閥室[9-10]。本次測試使用電流衰減法檢測閥室管道電流，來判斷閥室的絕緣性能以及測試閥室中各個位置絕緣裝置兩邊的電位，用電位差來判斷絕緣裝置的絕緣性能。如果感應電流有明顯的衰減，表明閥室存在陰極保護電流漏電；如果感應信號電流緩慢衰減，電流衰減曲線平滑，表明此閥室不存在陰極保護漏電現象。

如測試結果顯示該閥室存在漏電，應對閥室放空管道等絕緣裝置兩邊的電位及電位差進行測試。如果絕緣裝置性能良好，再進一步將閥室內設備與接地網的連線全部斷開，使用電流衰減法檢測閥室管道電流，從而逐步分析出閥室內埋地管道陰極保護漏電原因。

4 閥室陰極保護漏電控制措施

通過對閥室內埋地管道陰極保護進行漏電檢測分析，造成南疆利民長輸管道閥室漏電的主要原因是由于閥室內設備與接地網連接，陰極保護電流通過接地網流入大地。塔里木油田分公司南疆天然氣利民長輸管道閥室分為管道部分和電氣部分，陰極保護要求絕緣，電氣專業又要求接地。干線管道與電氣設備箱相互連接，而設備間的設備都與接地極連接，從而導致陰極保護電流從接地極流失，造成陰極保護不達標（閥室采用的都是鍍鋅扁鋼做水平接地極的接地方式）。

由于閥室陰極保護漏電的主要問題在于閥室的接地系統漏電，導致大量的陰極保護電流由閥室內的接地系統流失。根據電流流動的方向，如果使干線與閥室保護電位平衡，陰極保護電流就不會流失或流失減小，從而間接提高閥室進、出站的電位。因此需要補充電流，使閥室接地附近陰極保護電位足夠負。

針對南疆利民長輸管道檢測出的部分閥室漏電，開展計劃性、預見性的在漏電閥室管道連接的設備接地引下線中安裝固態去耦合器，解決了長輸管道既要求絕緣，電氣專業設備又要求接地的矛盾。通過通交隔直，避免了接地網直連帶來的問題，有利于提升陰極保護系統的保護能力，減小外界環境干擾等對長輸管道和閥室的有害影響。

5 結束語

利用上述方法對南疆天然氣利民管道全線進行排查，共發現此類漏電閥室7座，并逐一進行整改，極大地提高了南疆利民管道全線陰極保護效果，保障了管道安全平穩運行，為南疆地區社會發展及各族民眾安居樂業發揮了重要作用。