王润1  翁继军2

1  中海油信息科技有限公司北京分公司；2  中国石油化工股份有限公司西北油田分公司

摘要：为探究原油长输管道阴极保护失效的原因，通过管道通/断电电位、集输末站内外电位和绝缘法兰测试等，判断集输管线是否处于有效的保护状态、站内外阴极保护是否存在直流干扰情况，以及绝缘法兰的工作情况。结果表明：管道断电电位没有达到要求和集输末站内外阴极保护相互干扰，是该长输管道阴极保护失效的主要原因。

关键词：长输管道；阴极保护；通/断电电位；直流干扰；绝缘法兰

石油、天然气管道管材一般为钢制螺旋焊管，因埋于地下，会受到输送介质、土壤、地下水以及杂散电流的腐蚀而致管壁变薄，甚至穿孔泄漏，最终导致管道失效，因此对埋地油气管道进行定期检测尤为重要[1]。中石化西北油田分公司某油气外输管网施加阴极保护运行多年，出现了较严重的腐蚀情况，阴极保护问题频发。本文以管道某区段为研究对象，通过现场检测并分析阴极保护相关参数，对阴极保护的有效性进行评价。

1 试验

1.1 管道通/断电电位测试

按照GB/T 21246—2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》，把镁阳极和管道断开，并通过DCVG电流断续器连接，测试管道的通/断电电位，电流同步断续器的通/断电周期分别设置12s和3s。

通常IR降通过暂时中断电流，瞬时读取保护电位，由于与阴极保护电流中断相关的诱导效应和电容效应，可能会出现“尖峰”，因此应该在这些尖峰消退后读取断电电位。

1.2 站内外干扰测试

站内管线区域和站外集输管线的阴极保护用绝缘法兰分开，由于电流的分布特征与防腐层破损点存在关联，所以站内、站外阴极保护必然存在直流干扰。

采用以下方法测试站内外干扰大小：①阴极保护都启用时，测试站内、站外管线电 位；②断开站内管线的所有阴极保护，测试站内、站外管线、电位，判断站内管线对站外管线的干扰程度；反之，测试站外管线对站内管线的干扰。③通过调节站内、站外恒电位仪输出，测试不同输出情况下干扰的大小程度。

1.3  绝缘法兰性能测试

使用Fluke289型万用表测试通/断电时绝缘接头（法兰）两端的通/断电电位，根据站内、站外电位的变化分析绝缘接头的绝缘性能。

2 结果与讨论

2.1 阴极保护效果分析

1#集气站至1#阀室之间的管道采用外加电流阴极保护方式，阴极保护站设在集气站。在阴保站安装电流断续器，并在不同的测试桩位置进行通/断电电位测试，结果见表1。

由表1可知，管道通电电位在-850~-1200mV标准之内，但其断电电位不符低于-850mV准则，且国标规定的极化电位为断电电位而非通电电位。因此可以判断该段管道并没有处于有效的阴极保护状态，此时管道金属表面没有达到完全阴极极化，仍处于被腐蚀的状态。所以需要调大恒电位仪输出，采用断电电位判断管道是否达到足够的阴极保护。

2.2 集输末站干扰测试结果与分析

通过测试发现末站站内外干扰最严重，特别是绝缘法兰两端的电位干扰影响最大。在该处安装2个测试探头、离站最近的站外测试桩处安装测试试片，探头极化48h后，测试1#探头和2#探头的通电和断电电位，然后分别在恒电位仪处断开站外和站内恒电位仪，再测试探头处的电位，结果见表2、3。

由表2 、3可知，断电电位有时比通电电位高，是由于阳极位置分布造成的，同时站内外的断电电位都没达到-850mV的最低保护电位要求。当站外管道电位为-850mV时，站内管道都没达到阴极保护准则要求。为了进一步验证干扰程度的大小，将站内管线电位提高（电流从6A增加到18A），测试站内外管道电位变化，结果见表4。

分析表4可知，当站内管线电位提高后，其通电电位才达到合格的保护范围，此时站外管道的通电电位也相应提高。为了分析站内阴极保护电流增大时对站外的干扰，测试站外测试试片电位的变化情况，电流为6 A时，通电电压为-1280 mV，断电电压为-880 mV；电流为18 A时，通电电压为-1530 mV，断电电压为-1198 mV。可知随着站内阴极保护电流的增大，站内阴保对站外的影响增大。站外管线通/断电电位虽然随着站内阴保电流的增大而增大，但其断电电位在保护电位范围之内（-850~-1200mV)，没有产生过保护，符合国标要求。

从以上结果可以看出，站内外阴极保护干扰可通过调节及平衡站内外的输出，如使离站外管道较近的阳极输出电流较小，而远离站外管道的阳极输出较大，站内外管道的保护电位都在规定电位区间之内（-850~-1200mV) 。

2.3 绝缘法兰测试结果与分析

在集输末站的绝缘法兰两侧都安装锌接地电池，其中测试电缆和锌接地电池通过绝缘胶带直接连接，站外锌接地电压为-994 mV，站外管道-938 mV，站内锌接地-735 mV，站内管道-565 mV。绝缘法兰电阻2.4Ω，锌接地电阻3.1Ω。可以看出，集输末站处的绝缘法兰性能良好，但是锌接地电池基本耗尽，需要尽快更换。可见，站内外的阴保干扰并不是绝缘法兰失效造成的，而是站内外管线施加的阴极保护相互干扰的结果，平衡站内外阴保站的输出是解决阴保干扰的关键。

3 结论

（1）测试管道的通/断电电位发现，管道通电电位都在国标规定的-850~-1200mV之间，但其断电电位都不符-850mV的最低准则，因此测试管道并没有处于有效的阴极保护状态。

（2）站内外阴极保护干扰可通过调节及平衡站内外的输出使之在规定电位区间之内（-850~-1200mV) 。

（3）集输末站处的绝缘法兰性能良好，排除绝缘法兰对阴保干扰的可能，但是锌接地电池基本耗尽。

（4）管道的断电电位没有达到要求以及集输末站内外的直流干扰，是该长输管道阴极保护失效的主要原因。

参考文献

[1] 张其敏, 陈宁. 埋地管道阴极保护效果监测技术分析[J]. 油气田地面工程, 2008, 27(9):11-12. 

作者：王润，1987年生，2014年硕士研究生毕业于中国石油大学（华东），研究方向为管道腐蚀与防护。2014年参加工作，现就职于中海油信息科技有限公司北京分公司，从事油田管道腐蚀与防腐工作。

《管道保护》2017年第6期（总第37期）