絕緣法蘭失效對輸油管道陰極保護的影響與校正

何騰蛟

(中石油渤海鉆探工程有限公司管具技術服務分公司，河北 任丘 061000)

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絕緣法蘭失效對輸油管道陰極保護的影響與校正

何騰蛟

(中石油渤海鉆探工程有限公司管具技術服務分公司，河北 任丘 061000)

輸油管道陰極保護站進站管道絕緣法蘭存在一定程度的絕緣失效，導致保護站陰極保護電流較以往電流值偏大，通電電位和進出站附近管道電位測量值異常。測試絕緣法蘭失效后，陰極保護電場變化，進而分析通電電位測量時誤差存在的原因。通過斷電電位測量進行電位誤差校正，達到保證陰極保護有效性的目的。

輸油管道；陰極保護；絕緣法蘭；失效；電位測量；斷電電位

1　輸油管道絕緣法蘭失效問題

輸油管道絕緣法蘭一般都存在一定程度的絕緣失效，使用漏電率法對絕緣法蘭進行測量，漏電率達到20%以上，在一定程度上影響了輸油管道陰極保護電流的輸出。在輸油管道現場通電電位測量時，出現管道陰極保護進出站1～2km處的電位負于恒電位儀控制電位10%以上(表1)，有悖于常規的陰極保護理論。

表1　恒電位儀控制電位在陰極保護站及上游方向通電電位測量

對表1數據分析發現，通電電位負于控制電位最多的位置為陰極保護站上游1km的1號樁處；隨著樁位與陰極保護站距離變大，通電電位負值減小。

2　絕緣法蘭失效對電位測量的影響分析

2.1陰極保護運行時電流對比分析

在管道陰極保護正常運行時，由于管道絕緣法蘭的絕緣作用，場站內工藝管網不吸收陰極保護電流。此時，恒電位儀輸出電流值為進出站管道陰極保護電流之和，即：

I=I1+I2

(1)

一般情況下，I與管道防腐層整體絕緣性能有關，一般瀝青管道稍大。在場站管道絕緣法蘭失效時，陰極保護電流較正常值偏大，即：

I=I1+I2+I3

(2)

式中：I為恒電位儀輸出電流值，A；I1、I2分別為進出站管道陰極保護電流值，A;I3為進站管道絕緣法蘭失效的漏電電流值，A。

比較式(1)、(2)發現，管道絕緣法蘭部分失效會導致恒電位儀輸出電流變大，部分陰極保護電流會流入站內工藝管道、消防管道、接地體等非保護側金屬構筑物。從經濟角度出發，恒電位儀能耗變大，不利于生產成本控制；從技術角度分析，額外的電流伴隨額外的電場，電場的影響對于管道電位測量會產生一定的誤差；從安全管理角度考慮，恒電位儀控制電位為-1200mV，而管道電位負于該值，屬于過保護，管道本體有析氫及氫致開裂的隱患，管道防腐層有陰極剝離的危險，不利于管道腐蝕的有效控制。基于上述各種問題，應從技術層面分析該誤差之所在，從安全管理、經濟角度對該現象進行糾偏或改正。

2.2陰極保護運行時電場分析

通過式(1)、(2)對比發現，絕緣法蘭的失效引起了陰極保護電流的改變，從而導致陰極保護電場發生變化。在陰極保護正常運行時，管道基本處于陽極電場中，受陰極保護。如陽極地床距離管道垂直距離足夠，該陽極電場影響可以忽略，一般測量管道附近電位梯度小于0.5mV/m即認為陽極地床位置合理。而絕緣法蘭失效后，部分陰極保護電流流入場站工藝管道，在場站周圍產生陰極電場，該電場方向與陽極電場方向相反；但陽極電場的電動勢較高，影響距離遠大于陰極電場；所以場站附近的電場較為復雜，電位測量時易產生較大的誤差，遠離場站時測量趨于準確。

一般認為，遠方大地為零電勢，因此處于陽極電場中測量電位時，測量值的絕對值偏大；在陰極電場中測量電位時，測量值的絕對值偏小。而解決絕緣法蘭失效最直接有效的方法是更換絕緣法蘭或開挖絕緣法蘭查找絕緣法蘭附近搭接，但該方法不經濟，且6#陰保站處于高程低點，兩側管道均對該法蘭有壓力，難以操作。

3　斷電電位測量判斷陰極保護有效性

為了在技術和安全管理層面解決陰極保護站附近電位異常帶來的安全隱患，按照規范對陰極保護站附近進行了斷電電位測量。因為管道腐蝕是否得到有效控制的直接判據為斷電電位(而不是通電電位)是否合理，如斷電電位合理，則認為管道陰極保護有效。使用陰極保護GPS同步斷電電位檢測儀對陰極保護站管道斷電電位進行了檢測，結果如表2所示。

表2　恒電位儀控制電位在陰極保護站及上游方向斷電電位測量

通過對管道陰極保護站恒電位儀通、斷電電位測量結果發現，管道陰極保護的斷電電位處于-850～-1200mV的有效保護范圍內，斷電電位的測量結果不受陽極電場和陰極電場的影響，電位衰減隨距離變化不明顯。在恒電位儀控制電位調整到-1700mV后，管道的斷電電位仍處于有效范圍內，并未過保護。即絕緣法蘭失效后，管道腐蝕仍處于有效控制內，管道無過保護導致的析氫和防腐層剝離隱患。

4　結語

輸油管道陰極保護站絕緣法蘭失效帶來的陰極保護測量問題難以通過常規手段直接解決，但通過對電場分析、通斷電電位測量等手段，驗證了在絕緣法蘭失效的情況下仍可以保證陰極保護的有效性，從而做到了風險識別、風險響應和風險控制，在最大程度上減小安全隱患。

[編輯]帥群

2016-08-20

何騰蛟(1989-)，男，助理工程師，現從事機械加工制造及電器自動化專業研究工作，511033671@qq.com。

TE988.2

A

1673-1409(2016)29-0073-02

[引著格式]何騰蛟.絕緣法蘭失效對輸油管道陰極保護的影響與校正[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(29):73～74.