庆哈管道全线阴极保护电位测试分析

杨 凯



庆哈管道全线阴极保护电位测试分析

杨 凯

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

由于管道每个缺陷处所需的保护电流密度是不同的，所以单纯依靠对各个阴保桩的保护电位进行监测来判断管道的阴极保护效果是不可靠的，阴保桩处的电位无法确切的反应管道全线的阴保情况；而且使用普通的仪器对电位进行测量不能消除土壤IR降带来的影响，无法得到准确的管道处电位。利用CIPS检测技术，开展庆哈输油管道全线的阴极保护测试，对测试的电位数据进行分析，提出合理的建议，以确定管道每一处的断电电位达到有效保护电位的范围之内，对管道的安全运行具有重要意义。

断电电位；阴极保护；IR降；埋地管道

管道阴极保护系统是埋地钢质管道防腐系统的重要组成部分[1-3]。目前国内外普遍采用防腐层与阴极保护相结合的方式对埋地管道进行腐蚀防护[4,5]。而管道的防腐层破损在施工或者服役过程中又是在所难免的，这时如果阴极保护电位达不到合理的保护范围，极易在管道破损处形成电化学腐蚀，随时存在穿孔、泄露的可能，严重影响管道周围的环境、安全，同时造成巨大的经济损失。

本文通过开展庆哈输油管道全线的CIPS测试，并对测得的数据进行研究，详细地了解庆哈输油管道阴极保护电位从首站阴保间到末站的连续变化情况和有效性。分析影响对应管段阴保电位的相关因素，提出适当的电位调控措施，对各阴保间的输出电位进行优化，为阴极保护系统的完善提供可靠的理论，确保管道全线安全平稳运行。

1 管道概况

庆哈管道于2014年11月投入运行，起始于大庆市大同区庆葡村首站，经中一站、中二站最终至哈尔滨市的末站。管线全程穿越3个市4个区1个县，10个乡5个镇，430多个村屯，设计年输油量200~300万t。管线全长199.75 km，管径φ377 mm×6.3 mm。全线设有4个阴保间，分别位于首站、中一站、中二站和末站，用于对管线实施外加电流阴极保护措施。

2 CIPS检测原理

用一块万用表接两个参比电极，其中一个电极与大地相连，另一个电极与阴保桩相连，就能够测得一个管地电位。但该电位仅仅代表参比电极附近一定范围内的管地平均电位同时在测试桩附近读取的管地电位也不是真实的管地电位，其中包含了土壤IR降[6,7]。在阴保间安装中断器，有规律地控制CP电流的通断，利用金属管道的极化效应消除IR降的影响，就可以保证所测电位为管道的实际保护电位（图1）。

图1 断电后去极化曲线

通过漆包铜线将阴保桩测试线与仪器相连，保证参比电极可以沿管线上方移动（一般是每隔1～3 m测量一个点），带有微控制器的主机每间隔一段距离记录一个管地电位数据，测量时记录两种管地电位：阴极保护系统电源开时的管地电位（on电位）和阴极保护电源瞬时关时的管地电位（off电位），其中断电电位（Off电位）即为管道的阴极保护实际电位。这样就可以得到整条管线完整的阴极保护电位分布曲线，进而了解管道全线的阴极保护情况（图2）。

图2 CIPS测试原理图

3 检测结果分析

3.1 管道全线检测电位分析

由于庆哈管道运行时间不长，管道防腐层老化程度不深，对IR降的影响并不明显，但由于施工及第三方损坏等原因难免管道防腐层出现破损，部分管段的电位还是受到轻微的波动。电位检测结果显示，离阴极保护间最近处的管道，通/断电的电位最高，随着距离的不断加大，电位逐渐降低，再进入下个阴保间之前电位又不断上升。这说明，阴极保护电流在输送过程中存在衰减，且从各个站间管段的衰减情况来看，中二站至末站间的管段电位衰减最为明显。

3.2 杂散电流对管线电位干扰情况分析

高压线、铁路的存在常常会产生杂散电流，使管线的阴极保护电位产生强烈的波动情况。庆哈输油管道穿越铁路3次，且管道俩侧常伴高压线，其中约有2%的管线处于受杂散电流严重干扰的区域。从部分数据显示结果看来，高压线、高铁附近200米左右的距离受杂散电流干扰的情况十分严重，从图中可以看出39号桩附近断电电位在-500 mV到-1 300 mV之间频繁波动由于庆哈输油管线没有采用相关的排流装置进行排流，因此，高压线以及高铁附近的管段应该为阴极保护较为薄弱的管段，亦可视为高后果管段（图3）。

图3 39号桩附近受高压线影响管段电位图

3.3 利用旧管道敷设管段IR降分析

管道刚进入哈尔滨的部分管段，采用利用旧管线的敷设方式，旧管线建于1999年，相对于新建管道，防腐层老化比较严重。进行数据分析可以看出，利旧管段的IR降明显高于新建管段。由此可知，管道的老化会影响管道的IR降，使之增大。

4 结论及建议

“应交税费”科目下的“一般计税应交增值税”、“一般计税预交增值税”、“待认证进项税额”、“待抵扣进项税额”、“减免增值税额”、“转让金融商品应交增值税”等明细科目期末借方余额应根据情况，在资产负债表中的“其他流动资产”或“其他非流动资产”项目列示；“待转销项税额”等科目期末贷方余额应根据情况，在资产负债表中的“其他流动负债”或“其他非流动负债”项目列示；“应交税费”科目下的 “一般计税未交增值税”、“简易计税应交增值税”、“代扣代交税金”等科目期末贷方余额应在资产负债表中的“应交税费”项目列示。

对庆-哈输油管道全线实施CIPS检测结果显示，测试管段断电电位大部分处于-0.85~-1.25 V的合理保护范围内，测试电位数值相对稳定、准确，管道全线较好地达到保护效果。受保护管段长度达195.7 km，占全线的97.8%；未受保护管段为4.3 km，占全线的2.2%。造成部分管段未达到保护电位的原因大部分来源于铁路及高压线杂散电流干扰。

依据GB/T 21246-2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》，对未处于保护电位范围内的管段，以及受杂散电流影响严重的管段，建议加强防腐层的检测频率，增加排流设施；对于中二站附近的过保护管段，建议中二站阴保间在原有给定电位的基础上调整150 mV左右；同时建议每年进行一次全线密间隔管地电位（CIPS）检测。

［1］ 刘建松. 阴极保护装置在成品油长输管线上的应用[J]. 当代化工，2013(8)：1147-1149.

［2］ 黄清定，周大刚. 阴极保护技术在航油长输管道上的应用[J]. 石油化工腐蚀与防护，2006(6)：53-54+64．

［3］ 张合平. 埋地钢质管道的阴极保护准则[J]. 煤气与热力，2015(7)：31-34．

［4］ 吴晓菊，赵紫萍，张景祥. 钢质管道的外腐蚀防护与评价[J]. 科技与企业，2012(18)：298．

［5］ 沈建锋. 阴极保护在埋地管道施工中的价值研究[J]. 中国高新技术企业，2014(35)：81-82．

［6］ 李健，陈世利，靳世久. 埋地管道防腐层的DCVG与CIPS技术组合检测[J]. 管道技术与设备，2003(1)：38-39．

［7］ 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(9)：9-10．

Test and Analysis of Cathodic Protection Potential of the whole Qingha pipeline

YANG Kai

（NorthEast Petroleum University , Heilongjiang Daqing 163318，China）

Since each pipeline defect location needed protection current density is different, only relying on monitoring the protection potential of various cathodic protection piles to determine pipeline cathodic protection effect is not reliable, the potential of cathodic protection pile cannot exactly reflect cathodic protection situation of whole pipeline. And use of ordinary instruments to measure the potential cannot eliminate the impact of soil IR drop, cannot get accurate pipeline potential. By CIPS detection technology, Qingha pipeline cathode protection test was carried out, test data were analyzed, reasonable suggestions were put forward.

Power off potential; Cathodic protection; IR drop; Buried pipeline

TE 832

A

1671-0460（2016）06-1215-03

中国石油科技创新基金：严寒地区高含蜡原油储存工艺方案优化技术研究，2014D-5006-0607。

2016-05-15

杨凯（1991-）,男,黑龙江省大庆市人,在读硕士研究生,就读于东北石油大学石油与天然气工程(全)专业,研究方向：油气储运。E-mail：391945293@qq.com