外防腐層和陰極保護(hù)是集輸管道腐蝕防護(hù)最經(jīng)濟(jì)有效的方式，陰極保護(hù)是給管道施加陰極電流，使管道表面陰極極化，極化電位達(dá)到-0.85~-1.2 VCSE區(qū)間時(shí)能夠有效抑制腐蝕的發(fā)生。為使管道達(dá)到全面保護(hù)，陰極保護(hù)保護(hù)率 （管道達(dá)到有效保護(hù)距離占管道總長度百分比） 應(yīng)達(dá)到100%。電絕緣是陰極保護(hù)必不可少的條件，為防止電流的流失要將保護(hù)構(gòu)筑物與非保護(hù)構(gòu)筑物進(jìn)行電絕緣。和電絕緣相對應(yīng)，被保護(hù)構(gòu)筑物系統(tǒng)間的電連續(xù)性是陰極保護(hù)的又一條件。集氣管網(wǎng)中間串聯(lián)有眾多集氣站，新建管道多采取就近跨接的方式實(shí)行聯(lián)合陰極保護(hù)，被保護(hù)管道與站內(nèi)接地系統(tǒng)之間的絕緣裝置有效性以及管線之間跨接質(zhì)量是影響集氣管道陰極保護(hù)質(zhì)量的主要因素。同時(shí)，對于陰極保護(hù)構(gòu)成的其他關(guān)鍵要素，如恒電位儀、輔助陽極地床、長效參比，任何一個(gè)要素出現(xiàn)問題，都將影響陰極保護(hù)的正常運(yùn)行。

本文通過一系列的現(xiàn)場測試、排查工作明確蘇里格典型區(qū)塊陰極保護(hù)存在的主要問題，進(jìn)一步通過具有針對性的優(yōu)化措施使得陰極保護(hù)有效性得到明顯提升。

1 蘇里格西區(qū)典型區(qū)塊陰極保護(hù)概況

蘇西區(qū)塊共有管線13條，其中干線3條，支線10條，共計(jì)288 km。共有三座外加電流陰極保護(hù)站，分別安裝于A處理廠、蘇47-a集氣站、B處理廠。據(jù)2015年管線始末點(diǎn)通電電位測試結(jié)果顯示 （詳見表1），共有蘇120-b站至蘇48-e站集氣支線、蘇120-c站至蘇48-e站集氣支線、蘇48-f至蘇48-c站集氣支線、蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線四條支線通電電位不達(dá)標(biāo)，不達(dá)標(biāo)管線里程為68.34 km;蘇A-4干線、蘇B-1干線C段、蘇48-a至蘇48-b站集氣支線、蘇48-c至蘇48-b站集氣支線、蘇48-cH至蘇48-b站集氣支線通電電位偏低，通電電位偏低管線里程為103.9 km。即便以通電電位作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)率也不足70%,如果以斷電電位作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)率更低。

2 陰極保護(hù)現(xiàn)場評價(jià)與問題分析

依據(jù)GB 21246-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法》中相關(guān)要求測試陽極地床接地電阻，結(jié)合恒電位儀輸出參數(shù)日常記錄數(shù)據(jù)，分析陽極地床接地電阻過高原因；采用電位法結(jié)合饋電試驗(yàn)確定絕緣裝置有效性以及管線之間跨接質(zhì)量。

2.1 輔助陽極地床

2.1.1 設(shè)計(jì)問題 在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，蘇47-a陰保站采用深井陽極地床，其內(nèi)部鋼套管一直延伸至地面。按照如此設(shè)計(jì)，整個(gè)深井陽極都是陽極活性區(qū)。雖然該設(shè)計(jì)降低了深井陽極的接地電阻，但是會導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)范圍的減小，同時(shí)也會增大被保護(hù)管道電位的不均勻性。根據(jù)國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21448-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》和SY/T 0036-2000《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，深井陽極地床活性區(qū)頂端距離地面的深度不低于15 m。

節(jié)恒電位儀參比電位為-1.4 VCSE,在保證饋流點(diǎn)附近不會出現(xiàn)過保護(hù)情況下也能使保護(hù)管線全部達(dá)標(biāo)，但過高的電流輸出會加快陽極地床的氣阻效應(yīng)，接地電阻快速增加，降低其使用壽命，測試目前蘇47-a陰保站陽極地床接地電阻已達(dá)到5 Ω。在后續(xù)陰保站建設(shè)時(shí)，要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，施工時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，避免此現(xiàn)象的再次發(fā)生。

2.1.2 接地電阻季節(jié)性變化 A處理廠陰極保護(hù)系統(tǒng)回路電阻過高，由于恒電位儀輸出電壓不得超量程工作，所以參比電位目前只能調(diào)至-1.1 VCSE左右。2017年4月份測試發(fā)現(xiàn)陽極地床接地電阻值為20 Ω。參考以往恒電位儀輸出數(shù)據(jù)計(jì)算陰極保護(hù)站的回路電阻，每個(gè)月恒電位儀回路電阻計(jì)算值如圖1所示，其值隨季節(jié)性變化，每年的12月份至次年的4月份回路電阻偏高，3月份達(dá)到最大，最大值為40 Ω左右，其余月份恢復(fù)至10 Ω以下水平。

回路電阻增大主要是由于陽極地床的接地電阻變大所導(dǎo)致，由焦炭填料和輔助陽極構(gòu)成的陽極地床如果接地電阻過大，大大提高了CP系統(tǒng)的能耗要求，提高了對CP電源設(shè)備的容量要求，導(dǎo)致恒電位儀接近額定量程而限制輸出。

蘇里格氣田A處理廠由于氣候、地質(zhì)條件的變化導(dǎo)致含水量降低、土壤電阻率變大，陽極地床發(fā)生了氣阻現(xiàn)象雙重因素導(dǎo)致陽極接地電阻變大,在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上由圖1可知，每年土壤電阻率都在冬季少雨或者凍土期時(shí)段明顯增加，每年的11、12月份由于季節(jié)變化導(dǎo)致土壤含水率降低，土壤電阻率變大，進(jìn)入凍土期后，由于陽極表面產(chǎn)生的反應(yīng)氣體無法及時(shí)排除，接地電阻進(jìn)一步變大，隨著溫度回暖以及降雨使得土壤含水率增高，土壤電阻率變小，同時(shí)陽極表面反應(yīng)產(chǎn)生氣體擴(kuò)散完全，陽極地床的接地電阻恢復(fù)至較小值。

2.2 絕緣失效排查

蘇A-4干線部分管段和蘇120-b站至蘇48-e站集氣支線、蘇120-c站至蘇48-e站集氣支線陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)，調(diào)節(jié)恒電位儀的輸出，保護(hù)電位沒有明顯變化，調(diào)節(jié)、測試過程測試數(shù)據(jù)如表2所示。

由于蘇48-e附近陰極保護(hù)幾乎沒有效果，管道通/斷電電位幾乎沒有變化，直接采用電位法并不能直觀反映出絕緣是否失效，采用直流電源給站外管道施加臨時(shí)陰極保護(hù)，再次采用電位法測試發(fā)現(xiàn)站內(nèi)接地系統(tǒng)具有明顯的通斷變化，且站外管道難以極化，測試數(shù)據(jù)詳見表3,進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)管道保溫鋁板與抱箍扁鐵直接接觸，如圖2所示。

2.3電連接性效果測試

蘇47-d至蘇47-c站集氣支線和蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線在蘇47-d集氣站進(jìn)行跨接。現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)：蘇47-d至蘇47-c站集氣支線在蘇47-d集氣站附近測試點(diǎn)通電電位為-1.120 VCSE,斷電電位為-1.020 VCSE,蘇47-d至蘇47-c站集氣支線在蘇48-d集氣站附近測試點(diǎn)通電電位為-0.950 VCSE,斷電電位為-0.700 VCSE。且通過電位法確定蘇47-d集氣站站內(nèi)外絕緣良好，判斷蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線陰保不達(dá)標(biāo)是由于跨接點(diǎn)接觸不良造成，現(xiàn)場跨接測試樁內(nèi)接線實(shí)物圖如圖3所示。

3 優(yōu)化處理與效果

3.1 絕緣失效整改

基于表3的測試數(shù)據(jù)，判斷管線保護(hù)端與非保護(hù)端絕緣失效，進(jìn)一步查找搭接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)管道保溫鋁板與抱箍扁鐵直接接觸 （圖2），將此處搭接斷開后，絕緣法蘭外側(cè)管道電位明顯變負(fù)，直流電源輸出電流為0.6 A時(shí)測試管道極化電位負(fù)于-0.85 VCSE,絕緣法蘭內(nèi)側(cè)電位恢復(fù)正常，且沒有通斷變化，具體測試數(shù)據(jù)如表4所示。

斷開管道保溫鋁板與抱箍扁鐵接觸點(diǎn)后，調(diào)節(jié)A處理廠恒位輸出，參比電位為-1.21 VCSE,對全線進(jìn)行陰保效果測試，陰極保護(hù)效果得到明顯提升，全部達(dá)標(biāo)，具體測試數(shù)據(jù)如表5所示。但受限于A處理廠淺埋陽極接地電阻過大影響，恒電位儀輸出不穩(wěn)定，在恒電位儀輸出降低時(shí)，全線保護(hù)率將達(dá)不到100%。

3.2 增加陰保站

由于A處理廠陰保站陽極采用淺埋地床敷設(shè)方式，受到季節(jié)以及氣阻的影響，恒電位儀輸出受限，輸出電位為1A情況下，幾天內(nèi)陽極地床接地電阻明顯升高，恒電位儀由于電壓超量程而報(bào)警，同時(shí)由于A處理廠保護(hù)管線較多，支干線合約150 km,即便更換深井陽極地床，陰保電流高輸出也會縮短陰保站的使用壽命，因此建議在48-e集氣站新建陰保站，前期進(jìn)行饋電試驗(yàn)并確定新建陰保站和A處理廠協(xié)同保護(hù)時(shí)輸出參數(shù)的選取以及保護(hù)效果，臨時(shí)陰保站和A處理廠陰保站陰保電流輸出均為0.5 A時(shí)，欠保護(hù)管道陰保效果達(dá)標(biāo)，測試結(jié)果詳見表6。

3.3 跨接問題整改

蘇47-d至蘇47-c站集氣支線和蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線在蘇47-d集氣站進(jìn)行跨接，兩條管道各引出兩條連接線，在測試樁內(nèi)通過搭片進(jìn)行跨接。由于搭片上方的緊固螺母松弛，導(dǎo)致該跨接的電連續(xù)性不好，重新進(jìn)行跨接后，蘇47-e至蘇47-d站之間支線起末點(diǎn)斷電電位均在-0.9 Vcse左右，陰?；謴?fù)正常，測試數(shù)據(jù)如表7所示。

4 結(jié)論

（1） 針對蘇里格氣田典型區(qū)塊陰極保護(hù)效果不達(dá)標(biāo)問題，進(jìn)行現(xiàn)場詳細(xì)測試，明確被保護(hù)管道與現(xiàn)有接地系統(tǒng)意外搭接，管線之間電連續(xù)性不良是導(dǎo)致保護(hù)電流漏失，陰保效果不佳甚至失效的主要因素，經(jīng)過現(xiàn)場的優(yōu)化處理后，研究區(qū)塊內(nèi)管線保護(hù)率從不足70%提升到100%。

（2） 氣候、地質(zhì)條件以及氣阻等綜合因素導(dǎo)致陽極接地電阻變大，并呈周期性變化，可通過開挖增加陽極埋深，使之處于凍土層以下；陽極表面添加降阻材料；周圍增加新的陽極等措施進(jìn)行緩解。但為了實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)效果的長久有效，建議更換為深井陽極，通過合理設(shè)計(jì)有效避免季節(jié)、氣候、氣阻等產(chǎn)生的影響。