臨邑站多條管線陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互影響

曹國民

(中國石化集團(tuán)管道儲運(yùn)分公司，徐州 221008)

臨邑站多條管線陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互影響

曹國民

(中國石化集團(tuán)管道儲運(yùn)分公司，徐州 221008)

臨邑站存在多條管線，不同管線采用相互獨(dú)立的陰極保護(hù)系統(tǒng)，通過現(xiàn)場試驗(yàn)，考察了不同陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互影響情況。結(jié)果表明：魯寧線陰極保護(hù)系統(tǒng)對臨濮線陰極保護(hù)系統(tǒng)存在影響，歷史資料調(diào)研表明這兩條管線間存在相互跨接，但跨接位置不明；綜合利用現(xiàn)場跨接試驗(yàn)、多頻管中電流法(PCM)測試以及陰極保護(hù)電位測試等方法確定了跨接線的位置。

陰極保護(hù)系統(tǒng)；相互影響；跨接試驗(yàn)；多頻管中電流法(PCM)測試

油氣輸送樞紐站是油氣輸送系統(tǒng)內(nèi)部將采出的原油和天然氣匯集、儲存、初步加工和處理、輸送的場所。站內(nèi)包含多條進(jìn)出站管線和油氣處理設(shè)備，承擔(dān)著油氣儲存和處理的重要任務(wù)。作為石油天然氣生產(chǎn)輸送中的重要環(huán)節(jié)，油氣輸送樞紐站對管道的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

目前，油氣輸送樞紐站管線廣泛采用防腐蝕層和陰極保護(hù)相結(jié)合的方法來避免管線的腐蝕，取得了良好的效果，保證了運(yùn)輸管道的安全運(yùn)行。樞紐站各管線間采用的陰極保護(hù)系統(tǒng)是不同的，而不同陰極保護(hù)系統(tǒng)間存在相互影響[1-5]，這些影響會導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，使被保護(hù)管線可能處于欠保護(hù)或過保護(hù)狀態(tài)，甚至導(dǎo)致管道局部穿孔或防腐蝕層剝離。因此，準(zhǔn)確評估并排除樞紐站各管線陰極保護(hù)系統(tǒng)間的相互影響對于保證安全生產(chǎn)至關(guān)重要。本工作對臨邑站各管線的陰極保護(hù)系統(tǒng)開展了詳細(xì)的現(xiàn)場測試和試驗(yàn)，希望能準(zhǔn)確評估不同陰極保護(hù)系統(tǒng)間的相互影響情況，確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 臨邑站管線概況

中石化管道儲運(yùn)公司魯寧輸油處臨邑輸油站共有6條管線進(jìn)出該站場，分別為東臨老線、東臨復(fù)線、臨滄線、臨濟(jì)線、魯寧線及臨濮線。這6條管線的陰極保護(hù)方式均為外加電流保護(hù)方式，均采用淺埋遠(yuǎn)陽極地床。其中，東臨老線和東臨復(fù)線陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極床距離臨邑站約20 km，其余4條管線的陰極保護(hù)系統(tǒng)均在臨邑站附近。圖1為臨邑站進(jìn)出站管線位置示意圖。表1為臨邑站進(jìn)出站管線的基本情況。

2 管線間陰極保護(hù)系統(tǒng)相互影響的現(xiàn)場測試與評估

對不同管線間陰極保護(hù)系統(tǒng)的相互影響情況進(jìn)行現(xiàn)場檢測，文中所有管地電位均相對于飽和硫酸銅參比電極(CSE)。具體方法為：(1) 關(guān)閉某陰極保護(hù)系統(tǒng)，記錄其他陰極保護(hù)恒電位儀運(yùn)行參數(shù)，測管道保護(hù)電位的變化；(2) 開啟某陰極保護(hù)系統(tǒng)，記錄其他陰極保護(hù)恒電位儀運(yùn)行參數(shù)，測試管道保護(hù)電位的變化。

管線名稱防腐蝕層服役年份魯寧線冷纏帶/3G1976臨濮線瀝青1978臨濟(jì)線FBE2006臨滄線冷纏帶/3G/瀝青1977東臨老線冷纏帶/3G/瀝青1978東臨復(fù)線冷纏帶/3G/瀝青1998

表2 各管線陰保系統(tǒng)通斷對其他管線陰保系統(tǒng)的 影響情況Tab. 2 Interactions between different pipelines when cathodic protection system switched on/off

表3為魯寧線與臨濮線恒電位儀分別通/斷時恒電位儀運(yùn)行情況。由表3中可知，臨濮線恒電位儀的通斷對魯寧線恒電位儀的運(yùn)行參數(shù)基本沒有影響, 但魯寧線恒電位儀的通斷對臨濮線恒電位儀的正常運(yùn)行有較大影響。魯寧線恒電位儀開啟時，臨濮線恒電位儀的輸出電壓為2.8 V，輸出電流為1.0 A；而關(guān)閉魯寧線恒電位儀后，臨濮線恒電位儀的輸出電壓增至3.5 V，增加了25%，輸出電流增至1.5 A，增加了50%。

表3 魯寧線與臨濮線恒電位儀分別通/斷時 恒電位儀運(yùn)行情況Tab. 3 The power supply parameters of Luning line and Linpu line when power supply switched on/off respectively

圖2為魯寧線恒電位儀通/斷時臨濮線保護(hù)電位分布規(guī)律。從圖2中可以看到，隨著魯寧線恒電位儀的通斷，臨濮線保護(hù)電位分布差別較大，表明魯寧線陰極保護(hù)系統(tǒng)恒電位儀的通/斷電對臨濮線保護(hù)電位的分布有影響。

圖2 魯寧線恒電位儀通/斷時臨濮線的保護(hù)電位Fig. 2 Protective potentials of Linpu line when the power supply of Luning line switched on/off

因此，結(jié)合恒電位儀運(yùn)行參數(shù)和管道保護(hù)電位測試結(jié)果，確認(rèn)魯寧線陰極保護(hù)系統(tǒng)對臨濮線陰極保護(hù)系統(tǒng)存在影響。為了清楚魯寧線陰極保護(hù)系統(tǒng)對臨濮線陰極保護(hù)系統(tǒng)影響的原因，對兩條管線陰保系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果表明魯寧線和臨濮線曾在某處存在跨接，但跨接位置不清；由于魯寧線按照計(jì)劃要進(jìn)行改線，老線將不再使用，為了不繼續(xù)增加臨濮線陰極保護(hù)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，需要找到跨接線的連接位置。

3 跨接線定位的現(xiàn)場試驗(yàn)與分析

為了找出跨接線的位置，開展了現(xiàn)場跨接試驗(yàn)、PCM檢測以及保護(hù)電位即通電電位的測試。

3.1 現(xiàn)場跨接試驗(yàn)

圖3為魯寧線與臨濮線相對位置圖。分別在臨邑站內(nèi)絕緣法蘭處(圖3中①)、魯寧線與臨濮線交叉處(圖3中②)、魯寧線6號樁附近(圖3中③)3個位置進(jìn)行現(xiàn)場跨接試驗(yàn)，試驗(yàn)中均采用相同的硫酸銅參比電極(CSE)，保持參比電極的位置不變，測試跨接前后兩條管線的保護(hù)電位，分析跨接試驗(yàn)位置處存在跨接的可能性。

圖3 臨濮線與魯寧線跨接試驗(yàn)位置Fig. 3 The bond test location of Luning line and Linpu line

3.1.1 臨邑站內(nèi)絕緣法蘭處跨接試驗(yàn)

鑒于前述中國BITs“保護(hù)與安全條款”存在的問題、中國在發(fā)展中國家投資及其人員面臨安全風(fēng)險極高的嚴(yán)峻形勢，有必要重構(gòu)新時代中國投資條約中“保護(hù)與安全”條款。重構(gòu)的基本思路如下：

表4為跨接前后絕緣法蘭處兩條管線的通電電位。從表4中可以看出，跨接前兩條管線的通電電位相差0.12 V，臨時跨接后兩管線的通電電位相同。由于跨接線可以起到電聯(lián)通兩條管線、消除通電電位差的作用，即在有跨接線的位置，若保持參比電極位置不變，通電電位應(yīng)該相等，而此次跨接試驗(yàn)前后二者通電電位不同，表明此處沒有跨接線。

3.1.2 魯寧線與臨濮線交叉處跨接試驗(yàn)

跨接試驗(yàn)結(jié)果表明，魯寧線與臨濮線交叉處，其

表4 臨邑站內(nèi)絕緣法蘭處跨接前后兩條管線的 通電電位Tab. 4 The on-potential of two line at the postion of insulated flange before and after bonding in Linyi station V

通電電位分別為-1.75 V和-1.18 V，交叉處兩管線的通電電位相差0.57 V，差值較大，表明在該交叉處及一定距離內(nèi)不存在跨接線。

3.1.3 魯寧線6號樁附近跨接試驗(yàn)

魯寧線在其6號樁處與臨濮線的間距較小，因此在該處選擇2個測試點(diǎn)(絕緣法蘭和管道)進(jìn)行臨時跨接試驗(yàn)。臨時跨接前后，分別在2個測試點(diǎn)處使用同一參比電極，保持參比電極位置不變，測得兩條管道的通電電位。

表5為魯寧線6號樁附近絕緣法蘭處臨時跨接前后通電電位。表6為魯寧線6號樁附近管道臨時跨接前后通電電位。由表5可知，臨時跨接前后，在絕緣法蘭處測得兩條管線的通電電位基本沒有變化，兩條管線通電電位間始終有0.58～0.70 V的差值，表明絕緣法蘭處的通電電位基本不受臨時跨接線的影響。由表6可知，跨接前兩管線通電電位有0.03 V的差值，跨接后通電電位變?yōu)榻y(tǒng)一的-0.85 V，差值消除，表明在跨接試驗(yàn)處不存在跨接線。

表5 魯寧線6號樁附近絕緣法蘭處跨接 前后通電電位Tab. 5 The on-potential of Luning line at the position of insulated flange near pile No. 6 before and after bonding V

表6 魯寧線6號樁附近管道跨接前后通電電位Tab. 6 On-potential of Luning line at the position of pipeline near pile No. 6 before and after bonding V

3.2 PCM檢測

PCM是Pipeline Current Mapper的簡稱，即為多頻管中電流法，又稱交流電流衰減法。PCM系統(tǒng)測量方法適合于埋地鋼質(zhì)管道防護(hù)層質(zhì)量的檢測及評價，及管線的走向、搭接的定位、電絕緣的檢測，對長距離輸送管道或短距離小管徑管道都可適用。

對臨濮線237號樁及魯寧線2號樁附近現(xiàn)場進(jìn)行PCM檢測，檢測位置如圖4所示。

圖4 臨濮線237號樁及魯寧線2號樁附近PCM檢測位置Fig. 4 PCM test locations near the pile No. 237 of Linpu line and the pile No. 2 of Luning line

首先利用臨濮線237號樁及附近路燈接地對臨濮線施加PCM信號，測試了電流衰減情況，測試電流為1 A。然后利用魯寧線2號樁對魯寧線施加PCM信號，測試了環(huán)保局院內(nèi)魯寧線電流衰減情況，測試電流為1 A。

圖5為臨濮線237號樁附近管道PCM檢測電流衰減曲線。從圖5中可見，在PCM接地極附近發(fā)生較大幅度的電流衰減，這是PCM實(shí)際工程應(yīng)用中的正常現(xiàn)象；在環(huán)保局院內(nèi)測試電流存在一定幅度的異常衰減，此外由PCM定位顯示該處管道的方向存在異常，其偏離了原來的管道走向，且與管道呈90°垂直相交，如圖6所示。上述電流和方向的異常表明此處可能有跨接線。

圖5 臨濮線237號樁附近管道PCM檢測電流Fig. 5 Field PCM test current of pipeline near pile No. 237 of Linpu line

圖6 環(huán)保局院內(nèi)管線走向Fig. 6 Pipeline trend in Environmental Protection Bureau

圖7為魯寧線在環(huán)保局院內(nèi)PCM檢測電流衰減曲線，里程為距PCM信號發(fā)射源的距離。從圖中可以看出，從魯寧線饋入信號，同樣在環(huán)保局院內(nèi)出現(xiàn)電流異常衰減情況，院內(nèi)該部分魯寧線管道防腐蝕層較好，出現(xiàn)如此大幅度的電流衰減，說明此處存在跨接。由于魯寧線的疑似跨接情況與臨濮線的疑似跨接情況高度吻合，且位置比較接近(如圖4所示)，可以初步判定臨濮線和魯寧線管道在此處存在跨接線。

圖7 魯寧線在環(huán)保局院內(nèi)PCM檢測電流Fig. 7 Field PCM test current of Luning line in Environmental Protection Bureau

3.3 陰極保護(hù)電位的測試

為了進(jìn)一步驗(yàn)證環(huán)保局院內(nèi)跨接線位置，分別進(jìn)行了魯寧線和臨濮線保護(hù)電位的測量，結(jié)果如圖8所示。從圖8中得知，以出站方向?yàn)檎较?，以魯寧線2號樁為里程0點(diǎn)，測得臨濮線在疑似跨接處通電電位為-1.06 V，在237號樁處為-1.02 V，即在遠(yuǎn)離陰保系統(tǒng)的方向，陰保水平降低，屬于正?，F(xiàn)象；魯寧線在2號樁處通電電位為-1.02 V，在疑似跨接處為-1.07 V，在遠(yuǎn)離陰保系統(tǒng)的方向管道的陰極保護(hù)卻得到了加強(qiáng)，這屬于異?，F(xiàn)象。表明魯寧線在此地受到了其他保護(hù)，即臨濮線通過跨接線給予的保護(hù)。在魯寧線2號測試樁和臨濮線237號測試樁之間，二者電位比較接近，且該位置和PCM檢測確定的環(huán)保局院內(nèi)疑似搭接位置一致，因此驗(yàn)證了搭接的位置。隨著距跨接位置距離的增大，兩條管線的電位差增大。

4 結(jié)論

(1) 探索了不同陰極保護(hù)系統(tǒng)相互影響擾的測試方法，通過在臨邑站6條進(jìn)出站管線間開展測試，明確了臨濮線和魯寧線間存在影響，調(diào)研顯示其影響原因主要是兩條管線間存在跨接；

(2) 通過開展跨接試驗(yàn)、PCM測試以及陰極保護(hù)電位測試的方法，確定了跨接的位置，該位置尚待進(jìn)一步開挖驗(yàn)證；

(3) 跨接位置處采用同一個參比電極測得的陰極保護(hù)電位相近，隨著跨接位置距離的增大，兩條管

線的電位差距增大。

[1] 方衛(wèi)林,李振軍,洪娜,等. 典型站場區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)對線路陰極保護(hù)系統(tǒng)干擾的檢測及處理[J]. 腐蝕與防護(hù),2015,36(3):272-275.

[2] 劉玲莉,陳洪源,劉明輝,等. 輸油氣站區(qū)陰極保護(hù)中的干擾與屏蔽[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備,2005(2):31-33.

[3] 畢武喜,劉月發(fā),趙君,等. 油氣管道陰極保護(hù)陽極干擾檢測與分析[J]. 腐蝕與防護(hù),2013(12):1111-1113.

[4] 代以斌,孫春良,單蕾,等. 長輸油氣管道并行敷設(shè)陰極保護(hù)防干擾分析[J]. 石油與天然氣化工,2010,39(6):557-560.

[5] 劉志遠(yuǎn). 地下管線陰極保護(hù)系統(tǒng)的干擾腐蝕問題[J]. 煤氣與熱力,1996(4):7-8.

[6] 耿鉑,余越泉. PCM管道電流檢測系統(tǒng)介紹及應(yīng)用[J]. 腐蝕與防護(hù),2002,23(1):21-23.

[7] 王小璐,白冬軍,和宏偉. 交流電流衰減法(PCM)在埋地鋼質(zhì)管道防腐檢測中的應(yīng)用[J]. 城市燃?xì)?2013(10):21-25.

Mutual Influence between Cathodic Protection Systems of Pipelines at Linyi Station

CAO Guo-min

(SINOPEC Pipeline Storage and Transportation Company, Xuzhou 221008, China)

There are some pipelines at Linyi oil/gas station, and each of pipelines has own cathodic protection system respectively. The case of mutual influence between cathodic protection systems was investigated through field test. The results indicate that the cathodic protection system of Luning line had some influence on the cathodic protection system of Linpu line. The historical data research shows that these two pipelines were connected by a jumper wire, but the connected location was uncertain. The location of jumper wire was found by means of field bonding test, pipeline current mapper (PCM) test and cathodic protection potential test.

cathodic protection system; mutual influence; bonding test; pipeline current mapper (PCM) test

10.11973/fsyfh-201704016

2015-06-18

曹國民(1969-)，高級工程師，碩士，從事管道管理研究，13852439829，freecgm@163.com

TG174.41

B

1005-748X(2017)04-0322-05