绝缘法兰失效对输油管道阴极保护的影响与校正

何腾蛟

(中石油渤海钻探工程有限公司管具技术服务分公司，河北 任丘 061000)



绝缘法兰失效对输油管道阴极保护的影响与校正

何腾蛟

(中石油渤海钻探工程有限公司管具技术服务分公司，河北 任丘 061000)

输油管道阴极保护站进站管道绝缘法兰存在一定程度的绝缘失效，导致保护站阴极保护电流较以往电流值偏大，通电电位和进出站附近管道电位测量值异常。测试绝缘法兰失效后，阴极保护电场变化，进而分析通电电位测量时误差存在的原因。通过断电电位测量进行电位误差校正，达到保证阴极保护有效性的目的。

输油管道；阴极保护；绝缘法兰；失效；电位测量；断电电位

1　输油管道绝缘法兰失效问题

输油管道绝缘法兰一般都存在一定程度的绝缘失效，使用漏电率法对绝缘法兰进行测量，漏电率达到20%以上，在一定程度上影响了输油管道阴极保护电流的输出。在输油管道现场通电电位测量时，出现管道阴极保护进出站1～2km处的电位负于恒电位仪控制电位10%以上(表1)，有悖于常规的阴极保护理论。

表1　恒电位仪控制电位在阴极保护站及上游方向通电电位测量

对表1数据分析发现，通电电位负于控制电位最多的位置为阴极保护站上游1km的1号桩处；随着桩位与阴极保护站距离变大，通电电位负值减小。

2　绝缘法兰失效对电位测量的影响分析

2.1阴极保护运行时电流对比分析

在管道阴极保护正常运行时，由于管道绝缘法兰的绝缘作用，场站内工艺管网不吸收阴极保护电流。此时，恒电位仪输出电流值为进出站管道阴极保护电流之和，即：

I=I1+I2

(1)

一般情况下，I与管道防腐层整体绝缘性能有关，一般沥青管道稍大。在场站管道绝缘法兰失效时，阴极保护电流较正常值偏大，即：

I=I1+I2+I3

(2)

式中：I为恒电位仪输出电流值，A；I1、I2分别为进出站管道阴极保护电流值，A;I3为进站管道绝缘法兰失效的漏电电流值，A。

比较式(1)、(2)发现，管道绝缘法兰部分失效会导致恒电位仪输出电流变大，部分阴极保护电流会流入站内工艺管道、消防管道、接地体等非保护侧金属构筑物。从经济角度出发，恒电位仪能耗变大，不利于生产成本控制；从技术角度分析，额外的电流伴随额外的电场，电场的影响对于管道电位测量会产生一定的误差；从安全管理角度考虑，恒电位仪控制电位为-1200mV，而管道电位负于该值，属于过保护，管道本体有析氢及氢致开裂的隐患，管道防腐层有阴极剥离的危险，不利于管道腐蚀的有效控制。基于上述各种问题，应从技术层面分析该误差之所在，从安全管理、经济角度对该现象进行纠偏或改正。

2.2阴极保护运行时电场分析

通过式(1)、(2)对比发现，绝缘法兰的失效引起了阴极保护电流的改变，从而导致阴极保护电场发生变化。在阴极保护正常运行时，管道基本处于阳极电场中，受阴极保护。如阳极地床距离管道垂直距离足够，该阳极电场影响可以忽略，一般测量管道附近电位梯度小于0.5mV/m即认为阳极地床位置合理。而绝缘法兰失效后，部分阴极保护电流流入场站工艺管道，在场站周围产生阴极电场，该电场方向与阳极电场方向相反；但阳极电场的电动势较高，影响距离远大于阴极电场；所以场站附近的电场较为复杂，电位测量时易产生较大的误差，远离场站时测量趋于准确。

一般认为，远方大地为零电势，因此处于阳极电场中测量电位时，测量值的绝对值偏大；在阴极电场中测量电位时，测量值的绝对值偏小。而解决绝缘法兰失效最直接有效的方法是更换绝缘法兰或开挖绝缘法兰查找绝缘法兰附近搭接，但该方法不经济，且6#阴保站处于高程低点，两侧管道均对该法兰有压力，难以操作。

3　断电电位测量判断阴极保护有效性

为了在技术和安全管理层面解决阴极保护站附近电位异常带来的安全隐患，按照规范对阴极保护站附近进行了断电电位测量。因为管道腐蚀是否得到有效控制的直接判据为断电电位(而不是通电电位)是否合理，如断电电位合理，则认为管道阴极保护有效。使用阴极保护GPS同步断电电位检测仪对阴极保护站管道断电电位进行了检测，结果如表2所示。

表2　恒电位仪控制电位在阴极保护站及上游方向断电电位测量

通过对管道阴极保护站恒电位仪通、断电电位测量结果发现，管道阴极保护的断电电位处于-850～-1200mV的有效保护范围内，断电电位的测量结果不受阳极电场和阴极电场的影响，电位衰减随距离变化不明显。在恒电位仪控制电位调整到-1700mV后，管道的断电电位仍处于有效范围内，并未过保护。即绝缘法兰失效后，管道腐蚀仍处于有效控制内，管道无过保护导致的析氢和防腐层剥离隐患。

4　结语

输油管道阴极保护站绝缘法兰失效带来的阴极保护测量问题难以通过常规手段直接解决，但通过对电场分析、通断电电位测量等手段，验证了在绝缘法兰失效的情况下仍可以保证阴极保护的有效性，从而做到了风险识别、风险响应和风险控制，在最大程度上减小安全隐患。

[编辑]帅群

2016-08-20

何腾蛟(1989-)，男，助理工程师，现从事机械加工制造及电器自动化专业研究工作，511033671@qq.com。

TE988.2

A

1673-1409(2016)29-0073-02

[引著格式]何腾蛟.绝缘法兰失效对输油管道阴极保护的影响与校正[J].长江大学学报(自科版), 2016,13(29):73～74.