秦皇岛泵站至油港的输油管道, 位于沿海和丘陵地段, 该段土壤的电阻率及理化性质差异很大, 地下金属构筑物、管网也多。管道横穿铁路、公路各四条, 并与3条ϕ219轻油管道交叉。投产以来, 因阳极区位置不合理, 大部分管段长期达不到保护电位值。经过现场试验, 在选择了合理阳极区位置后, 电位值达-0.85~-1.3V之间(相对CuSO₄电极, 以下同), 管道全部得到了保护。

一.   土壤电阻率的测皿

采用ZC—8型接地电阻测量仪。沿直线埋入4根金属棒, 彼此相距为, "a"厘米, 埋深不应超过"a"距离的1/20。

式中: R—接地电阻测量仪的读数, 欧姆;

a—棒间距, 厘米;

ρ—该地区的土壤电阻率。

表  1  总阀室至油港各点测试结果

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根据大港油田土壤电阻率等级划分标准(类似沿海): >100欧姆米, 腐蚀弱; 20 ~100欧姆米, 腐蚀中等; 5~20欧姆米, 腐蚀强; <5欧姆米, 腐蚀特强。

二.   生产性试验经过

秦皇岛泵站→装车栈桥→油港管段计17.3公里(单线8.65公里), 分别选择三个阳极区进行生产性试验。

1.泵站总阀室→装车栈桥→油港段, 按原设计进行反复投试, 单独使用铁秦线下埋阳极(原设计共用一组阳极), 通电点在总阀室绝缘法兰外侧。通电点电位给到最大(1.5伏), 结果电压降很快, 保护距离仍短, 只能保护到总阀室至装车栈桥ϕ720×7的4.78公里及过栈桥ϕ529×8的2公里, 其余大部分管段得不到保护(小于-0.85伏), 见表 2。

表  2  总阀室至油港阴极保护参数记录

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2.改变保护站和阳极区位置, 保护站设在装车栈桥, 通电点在栈桥绝缘法兰外侧, 分别向两侧送电。阳极下埋在栈桥左侧400米处, 经投试测得结果, 比原设计延长2公里。见表 3。

表  3  总阀室—栈桥—油港阴极保护参数记录

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3.油港→栈桥→总阀室段, 保护站改在油港即通电点在5.8公里位置, 阳极下埋在通电点右侧400米处低洼盐碱地段, 经过投试效果很好, 全部管段得到保护(-1.3伏~-0.85伏), 并且使易腐蚀地段处在最佳电位之中。见表 4。

表  4  油港—装车栈桥—总阀室阴极保护参数记录

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三.   成果分析(参见附图)

1.由泵站总阀室→装车栈桥→油港: 保护距离短, 电压降快。测试参数分析见表 2。

原因:

(1) 阳极区土壤电阻率>100欧姆米, 阳极接地电阻虽然加盐乳化仍为2.1欧姆, 消耗在阳极上的电压降大, 造成保护距离短。

(2) 被保护管道和阳极区周围地下管道和其他金属构筑物多, 造成电流密度减少, 经测试周围其他管道高于自然电位(-0.55伏), 在-0.69伏左右。

(3) 由于总阀室为一进三出地下管网, 加之其他地下水管道, 造成管道之间产生屏蔽作用, 互相干扰。并且该管道与东沙河水直交, 管线裸露在水中, 也会产生屏蔽作用, 造成保护距离缩短。

(4) 经过几年来管道防腐检漏, 该管道防腐质量较差, 最大露铁面积为0.7米², 防腐绝缘层脱壳, 沥青有不同程度老化, 又处在高盐碱地段, 更主要的是油港绝缘法兰不绝缘, 均影响保护距离, 电压降快。

2.总阀室←装车栈桥→油港: 保护距离增加2公里, 管道不能全部得到保护, 虽然改变保护站阳极区位置, 仍存在上述影响因素。测试参数分析见表 3。

原因:

(1) 阳极区土壤电阻率99.85欧姆米, 阳极接地电阻2.8欧姆。消耗在接地阳极上电压降仍然大。

(2) 阳极区周围地下有金属构筑物及水管道。油管道又经过石油化工厂区, 仍使电“流密度减少, 造成保护距离短。

(3) 在ϕ529×8管道的3~4公里之间与三条ϕ219×6的轻油管道交叉, 也能造成屏蔽作用, 互相干扰。

(4) 虽然通电点改在栈桥, 但靠近油港管段电压降仍很快, 我们分析主要是油港绝缘法兰不绝缘与油港站内接地架空管网连接, 大量电流泄漏, 保护电位很小。

3.油港→装车栈桥→总阀室: 将保护站改在油港。阳极下埋在油港低洼高盐碱地段, 虽然仪器输出电流较大, 但能使全部管道得到保护, 电位在-1.3伏~-1.8伏, 并且使高盐碱地区易腐蚀管段均处在最佳保护电位之中。

原因:

(1) 阳极区土壤电阻率在12.56欧姆米, 阳极接地电阻0.25欧姆, 又处在高盐碱水洼地区, 消耗在阳极上电压降很小。

(2) 阳极区周围地下金属构筑物和其他地下管道很少, 这样不会使电流密度减少, 分散也均匀, 保护距离延长。

(3) 该管道附近无其他管道(特别是阳极区周围), 这样避免管道屏蔽作用及互相干扰。

(4) 因该段管道处在高差很大地段, 阳极下埋在油港高盐碱低洼地段, 相对该段管道阳极处于深埋, 有利于减少电流消耗, 使电流密度分散更均匀, 保护距离延长。

四.   结论

现场试验结果证实了在选择好保护站的同时, 一定要选择好阳极接地区, 以便达到好的保护效果。特别是首站、末站一进三出地下管网及地下金属构筑多、地势高差大、土壤电阻率理化性质差异也很大的地区。

阳极区的选择应该是:

1.土壤电阻率: 小于20欧姆米为好, 使阳极接地电阻易小于0.5欧姆, 这样可以减少阳极接地体电压降。

2.阳极区周围地下金属构筑物和其他管道少, 可以避免互相干扰及电流密度减少。

3.阳极区应下埋在地下水位较高或潮湿多盐碱水洼地段。

4.选择土层厚, 石方少, 便于施工地区。

5.具有上述条件下, 保护站和阳极区应在被保护管段中间或易于腐蚀地段, 以充分发挥保护站效能, 使易于腐蚀地段处于最佳保护电位之中。

6.对阳极接地体与被保护管线的距离, 可根据被保护管段一长短的实际情况缩短或增长。一般在400~600米, 位置与管线水平或垂直皆可(多为水平位置)。

7.根据目前使用的自动防腐仪来看(KKG—3B型恒电位仪), 不要只考虑管理上方便, 将保护站和泵站放在一起; 主要应考虑怎样能使保护效果最佳。

8.设计前应做好保护站和阳极区调研工作, 特别是地区情况复杂地段, 更应做好生产性临时阳极床的试验工作, 以便达到设计效果, 施工安装单位要保证管道防腐绝缘质量。绝缘法兰安装、泵站干线进出站穿墙处的绝缘及固定管墩、管卡的绝缘要严格检查验收, 避免给生产单位在管理使用上造成困难, 在经济上造成损失。