典型压气站区域阴保系统阳极地床故障检测与分析

周 冰 王若丹 韩文礼 刘 洋 郭继银

(1. 中国石油集团工程技术研究院，天津 300451；2. 中国石油集团石油管工程重点实验室涂层材料与保温结构研究室，天津 300451；3. 中石油管道联合有限公司西部新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

典型压气站区域阴保系统阳极地床故障检测与分析

周 冰1,2 王若丹3 韩文礼1,2 刘 洋3 郭继银1,2

(1. 中国石油集团工程技术研究院，天津 300451；2. 中国石油集团石油管工程重点实验室涂层材料与保温结构研究室，天津 300451；3. 中石油管道联合有限公司西部新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

本文介绍了对西部地区某处典型压气站站内区域阴保系统故障的检测与分析过程，检测手段包括恒电位仪运行状况检查，阴保电位、阳极地床接地电阻测试和不同阳极连接方式下阴保系统联调。经过现场检测联调和分析，证实了区域阴保系统保护效果欠佳是由阳极地床故障引起的，确定了各路阳极地床的保护范围，并对治理方案提出了建议。

压气站 阴极保护 阳极地床 检测

1 概述

压气站内埋地工艺管道较多，区域阴保系统阳极地床通常采取多路埋设的方式，且通过接线箱连在一起。若各路阳极地床分压异常，就会造成站内埋地管道保护不均匀，局部处于过保护或者欠保护状态，有时甚至会干扰站外管道阴保系统，造成安全隐患[1-3]。

西部地区某压气站分为工艺区和压缩区，站内区域阴保系统阳极地床为4路柔性阳极，站外管道采用独立阴保系统。根据历史记录和站内技术人员介绍，因资料不齐站内区域阴保系统4路阳极地床埋设位置不明，站内压缩区电位偏正，长期处于欠保护状态。因此，对该压气站展开阴保系统有效性检测评价，通过对恒电位仪运行状况检查、电位测试、阳极地床检测及系统联调等，判断阴保系统故障原因，并提出治理方案建议。

表1 阴保系统恒电位仪运行参数

2 检测过程与数据分析

2.1 阴保系统恒电位仪运行状况检查

站内区域阴保系统恒电位仪采用恒位方式运行，其运行参数见表1。

从表1恒电位仪运行参数可以看出，长效预埋参比电位、万用表测试零位接线端和参比接线端电位均与预设电位基本一致，证明控制参比正常工作；恒电位仪输出电压与输出电流比值在合理范围内，回路电阻较小，阳极接线端和阴极接线端之间电压与输出电压基本一致，恒电位仪处于正常运行状态。

2.2 阴极保护电位和自腐蚀电位测试

测试站内测试桩、部分接地装置及工艺设施的瞬时通断电电位和自腐蚀电位，判断埋地管网和工艺设施等的保护效果。

通过测试站内区域阴保系统保护效果，工艺区除2#测试桩外，其他测试桩和设施断电电位都能满足负向极化100mV判据；压缩区除东北侧一小块区域外，其余位置的测试桩和设施电位偏正，通电电位仅为-625mV～-690mV(vs.CSE)，处于欠保护状态。欠保护区位置如图1所示。

图1 站内欠保护区位置示意图

2.3 区域阴保系统阳极地床接地电阻测试

因区域阴保系统由四路阳极地床组成，首先测试每路阳极地床的接地电阻，初步判断故障原因。

站内区域阴保系统阳极接线箱接线示意图如图2所示。将接线箱内1路～4路和汇总阳极电缆断开，测试每一回路的接地电阻值。测试结果见表2。

图2 站内区域阴保系统阳极接线箱接线示意图

表2 阳极地床接地电阻测试结果

从表2的测试结果可以看出，四路阳极地床接地电阻值均较小，尤其是第1路和第4路，仅为0.2Ω和0.3Ω，总阳极地床接地电阻仅为0.15Ω。初步怀疑可能有部分阳极地床与埋地管道形成了搭接，测试值实际上是地下金属构筑物的接地电阻值。若阳极地床与地下金属构筑物形成搭接，将导致大量阴保电流通过搭接金属构筑物流失。

2.4 站内区域阴保系统调整和保护效果测试

根据四路阳极地床接地电阻测试结果，断开电阻值较小的第1路和第4路，仅连接第2路和第3路阳极地床，保持站内区域阴保系统恒电位仪预设电位值不变，测试站内8座测试桩通断电电位，见表3，并与调整前的测试结果进行比较。

从表3的测试结果可以看出，仅连接第2路和第3路阳极地床后，工艺区1#、2#、3#、8#测试桩断电电位变化不大，压缩区4#～7#测试桩通断电电位有明显负移，通电电位负移约480mV～1650mV，断电电位负移约120mV～220mV。调整后欠保护区保护效果有明显改善。

表3 接线箱阳极电缆重新接线前后站内区域阴保系统测试桩通断电电位测试结果

表4 4路阳极分步连接下站内外管线测试桩通电电位测试结果

阳极接线箱调整后，站内区域阴保系统恒电位仪控制参比处电位没有变化，但是输出电压和输出电流提高了约2.5倍；站外管线阴保系统参比电位负移至-2400mV，输出电压降低至调整前的1/3，输出电流显示为负数，通过恒位模式无法调节恒电位仪的输出。站内区域阴保系统恒电位仪输出提高较多，站外管线阴保系统预设参比处电位严重负移，但是其输出电压电流却减小，电流甚至为负值。初步分析可能是站内某一路或某几路阳极地床对站外管线阴保系统产生干扰所致，需要逐一判断站内阴保系统每一路阳极地床工作时对站外管线阴保系统的影响情况。

调整区域阴保系统4路阳极的连接方式，观察站内区域阴保系统恒电位仪和站外管线恒电位仪的运行参数变化，同时抽查了站内工艺区和压缩区测试桩和站外管线测试桩的通电电位，测试结果见表4。

当站内区域阴保系统只要有第1路或第4路阳极地床工作，站内区域阴保系统恒电位仪输出均无明显变化，站外管线阴保系统恒电位仪也未受到明显干扰，其通电电位未发生明显变化。结合各路阳极地床接地电阻测试结果，第1路和第4路地床接地电阻值很小，说明当这两路阳极地床工作时，恒电位仪输出的大部分阴保电流并没有发散到大地中去，而是顺着某金属构筑物搭接形成的回路流回，对站内各处埋地管网和测试桩的电位值影响不大，因此对站外管线阴保系统的控制参比电极影响较小，没有对站外管线阴保系统造成干扰。

当同时断开第1路和第4路阳极地床时，恒电位仪阴保电流通过第2路和第3路阳极地床发散到大地中，站内压缩区7#测试桩通电电位有明显负移，站外管线测试桩通电电位也负移到约-2300mV，站外管线阴保系统恒电位仪输出电压电流大幅度降低，说明其控制参比处电位负移，对站外管线阴保系统产生干扰。

2.5 确定阳极地床埋设位置

根据不同阳极地床工作时，站内测试桩和设施的电位变化情况，基本明确了站内区域阴保系统各分阳极地床的覆盖范围，并绘制了站内区域阴保系统阳极地床埋设示意图，见图3。

图3 站内区域阴保系统阳极地床埋设示意图

3 故障排除方案

根据测试结果，建议将管线阴保系统恒电位仪控制参比埋设位置调整至区域阴保系统影响范围外，同时检查区域阴保系统第1和第4路地床与埋地管道是否存在搭接。在改造期间，可进行如下临时措施：

(1)将站内区域阴保系统阳极接线箱各路阳极回路与可调变阻器相连，通过调节第1路和第4路阳极变阻器的电阻值，减少恒电位仪流入这两路的电流值，并保持站内外阴保系统恒电位仪运行方式和参数不变；

(2)可在站内工艺区适当埋设牺牲阳极对欠保护区进行补充。

4 结论

本文介绍了对西部地区某处典型的压气站站内区域阴保系统故障的检测分析过程。经过现场检测联调和分析，证实了区域阴保系统保护效果欠佳是由各路阳极地床分压不均造成的，确定了各路阳极地床的保护范围，并对治理方案提出了建议。

阳极地床故障可通过恒电位仪运行状况检查，阴保电位、地床接地电阻测试和不同阳极连接方式下阴保系统联调等方法进行判断分析，根据故障成因，改造措施主要分为各路阳极分压调整、地床降低接地电阻改造、阳极地床位置调整等。

[1] 胡士信. 阴极保护工程手册[M]. 北京; 化学工业出版社, 1998.

[2] 贝克曼. 阴极保护手册[M]. 北京; 化学工业出版社, 2005.

[3] 郑安升,丁睿明,廖煜熠等. 西气东输古浪压气站区域性阴极保护方案设计与实施[J]. 腐蚀与防护, 2010( 10); 794-796.

图1 洗罐站污水GC-MS谱图

3 结论

洗罐站污水有机污染物含量高、水量波动大、有毒有害物质含量高，其中含有大量的大分子苯类、多环芳烃类、有机酸、醇类及烷烃类有机物，导致该污水难被微生物降解。对于处理洗罐站污水，建议采用预处理工艺例如高级氧化等对洗罐站污水进行脱毒，提高其可生化降解性能后再输送到污水处理厂进行集中处理。

参考文献

[1] 温俨, 武果香. 用BOD-COD相关原理分析排污废水可生化性[J],中国环境监测, 1999,4,3.

[2] 郭勇勇, 吴库生, 霍霞. 多环芳烃的毒性作用研究进展[A]. 国毒理学会生化与分子毒理专业委员会第六届全国学术会议、中国毒理学会遗传毒理专业委员会第五届全国学术会议、广东省预防医学会卫生毒理专业委员会学术会议、广东省环境诱变剂学会学术会议论文汇编, 2008.

The Application of Feeding Test in Large Oil Field Station

ZHOU Bing1,2, WANG Ruo-dan3, HAN Wen-li1,2, LIU Yang3, GUO Ji-yin1,2
(1. CNPC research institute of engineering technology, Tianjin 300451, China；2.CNPC key laboratory of tubular goods engineering, Tianjin 300451, China；3.The oil pipeline in Western Xinjiang Branch Co Ltd, Urumqi 830000, China)

This paper introduces the detection and analysis of regional cathodic protection system in fault in western area somewhere typical compressor station. The detection methods includes potentiostat inspection，protection potential testing, anode ground bed grounding resistance testing and debugging in different anode connection mode of cathodic protection. After testing and analysis，The reason of poor protection effect and the scope of protection of the anode ground beds are determined，and puts forward suggestions for the solution.

compressor station; cathodic protection; anode ground bed; detection

TG174.41

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.11.066.04

周冰 (1984－) ，男，安徽定远人，工程师，工学硕士，从事油气站场阴极保护研究工作。