石油天然气管道抗交流干扰腐蚀评价探讨

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

王飞、刘海静、尤晓风、王旭龙

（国家管网集团西北公司银川输油气分公司，宁夏银川750001）

摘要

交流高压输电线路与石油天然气埋地金属管道相邻（平行或交叉）时，高压输电线路会对埋地金属管道产生干扰影响，有些时候此类危害很危险，不但危及管道本身的安全和正常运行，而且危及管道操作人员的人身安全和与管道相关的设备、仪表的安全。其中“交流干扰腐蚀”是最为重要的一项危害，随着管道防腐涂层技术进步及高阻涂层的应用，管道外防腐绝缘性能不断增强，管道接地越来越难。随着工业化进程，管道敷设在高压输电线路走廊内的情况也越来越多，随之而来的交流干扰腐蚀案例也逐渐增多。如何判断埋地金属管道是否受到了外部交流干扰影响，干扰危害是否必须采取相应的防护措施，就成了一项亟待解决的问题。


关键词

交流干扰 电流密度 交流腐蚀 土壤腐蚀性 土壤电阻率

正文


1 前言

在石油天然气长输管道的交流腐蚀评价过程中，电流密度是一项重要指标，现在常用的测试方法主要有两个，一是公式法：主要是依据GB/T50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》中电流密度的计算公式计算得得到交流电流密度的数值。二是实测法：安装一套试验检测装置，直接测量埋设试片表面积的电流值，将测量获得的电流值与试验片裸露面积相除，可得到电流密度的数值。

交流干扰程度的判断指标：“GB/T50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》”规定，如果一条长输管道管道内部的干扰电压小于4V时，不实施防护措施；如果大于高于4V时，要使用交流电流密度进行评估。判断的指标就是：如果干扰程度小于30（A/ m2）判定为弱，30～100（A/ m2）判定为腐蚀中等，大于100（A/ m2）判定为腐蚀强。土壤腐蚀性等级判定准则：“GB21447-2008 《钢质管道外腐蚀控制规范》”规定，如果一处区域内的土壤电阻率小于20（Ω·m）判定为土壤腐蚀性强，20～50（Ω·m）判定为土壤腐蚀性中，大于50（Ω·m）判定为土壤腐蚀性弱。

2 试验测量方法

2.1试验工器具

福禄克万用表(289C)3台，福禄克万用表（117）4台，100mm2试片50个，硫酸铜参比电极4支，ZC-8接地摇表4台，铜芯电线150米。

2.2公式法得到交流电流密度

将万用表的档位选交流电位档，红表笔接试验电缆，黑表笔接参比电极，然后将表头显示的交流电压值进行记录；断掉试片与管道的短路线，将交流电流表使用串联方法串联到回路，将万用表的档位选电流档，然后将表头显示的交流电流值进行记录；记录完成后拿开万用表，重新连接测试片与管道之间的短路线；使用接地电阻测试仪ZC-8，用等间距方法实验测量埋地试片周边的土壤电阻率；使用实验测得的数值计算出交流电流密度。

2.3实测法得到交流电流密度

在进行监测运行期间交流腐蚀影响的测量时，使用腐蚀检查片组（如：3片），其中应至少有一个检查片通过测量电缆与管道电连通。检查片与管道的净距约0.5m，各检查片间的间距约3m。检查片除裸露面积为100mm2的金属表面外，其余部位应作好防腐绝缘。我们可以使用交流电流表将它按照串联的方式接入到管道与试片的回路这种，选择适应的量程，我们就可以试验测量得到交流电流值（IAC），再除以试片的裸露面积S，那么这样就得到了交流电流密度值JAC。

3试验数据及结果分析

3.1华东地区某长输管道测试点数据分析

表3.1-1试片测试点数据表

所属管线

测量位置

土壤电阻率

交流干扰电压

计算得出的交流电流密度

实测交流电流

实测交流电流密度

地貌

（Ω·m）

（V）

（A·㎡）

（mA）

（A·㎡）

华东地区

201#测试桩（1#）

37.68

5.8

34.70555508

4.21

42.1

树林

201#测试桩（2#）

37.68

5.8

34.70555508

4.01

40.1

树林

201#测试桩（3#）

37.68

5.8

34.70555508

3.71

37.1

树林

205#测试桩（1#）

27.632

4.7

38.35018234

6.49

64.9

树林

205#测试桩（2#）

27.632

4.7

38.35018234

6.1

61

树林

205#测试桩（3#）

27.632

4.7

38.35018234

5.85

58.5

树林

小结：华东地区201#测试桩和205#测试桩有3处试验点，共计6组数据。该地区土壤含水率比较高，而本实验地点都在树木繁盛区域，所以土壤电阻率较低，分析土壤腐蚀性分级为中。从表3.1-1可以看出，这次设置的试验点通过两种方法得到的交流电流密度有一定的差值，实测法得到的交流电流密度值都大于公式法测得的交流电流密度值，故在东部地区公式法得到的交流电流密度对管道受交流干扰程度分级相对保守。

3.2华南地区某长输管道测试点数据分析

表3.2-1：试片测试点数据表

所属管线

测量位置

土壤电阻率

交流干扰电压

计算得出的交流电流密度

实测交流电流

实测交流电流密度

地貌

（Ω·m）

（V）

（A·㎡）

（mA）

（A·㎡）

华南地区

17#测试桩

226.08

2

1.994572131

0.013

0.13

草甸

21#测试桩

226.08

0.1

0.099728607

0.05

0.5

草甸

23#测试桩

427.04

0.9

0.475177478

0.128

1.28

草甸

24#测试桩

238.64

1.9

1.795114918

0.22

2.2

草甸

38#测试桩

753.6

0.7

0.209430074

0.147

1.47

草甸

小结：在华南地区某长输管道周边设置的试验点共5处。所选试验点都设置在山区草甸区域，该区域内的土壤电阻率还是比较高的，该区域土壤腐蚀性判断为弱。从表3.2-1中可以看出，这次设置的试验点通过两种方法得到的交流电流密度相差不多，除在17#测试桩附近测试点外，其余4处测试点实测法测得的交流电流密度值略大于公式法测得的交流电流密度值，但从总体数据分析来看，公式法得到的交流电流密度对管道受交流干扰程度分级相对保守。

3.3西北地区某长输管道测试点数据分析

表3.3-1：试片测试点数据表

所属管线

测量位置

土壤电阻率

交流干扰电压

计算得出的交流电流密度

实测交流电流

实测交流电流密度

地貌

（Ω·m）

（V）

（A·㎡）

（mA）

（A·㎡）

西北地区

GX-150

50.24

0.29

1.301458315

0.132

1.32

砂土

GX-150

50.24

0.29

1.301458315

0.092

0.92

砂土

GX-150

50.24

0.29

1.301458315

0.106

1.06

砂土

GX-301

69.8

0.35

1.130562347

0.115

1.15

砂土

GX-301

69.8

0.35

1.130562347

0.186

1.86

砂土

GX-301

69.8

0.35

1.130562347

0.143

1.43

砂土

184#

90.18

0.305

0.762555581

0.068

0.68

砂土

184#

90.18

0.305

0.762555581

0.121

1.21

砂土

184#

90.18

0.305

0.762555581

0.082

0.82

砂土

小结：在西北地区某长输管道周边设置试验点共9处。试验点均设置在戈壁沙质土壤环境中，在试验点测得土壤电阻率较高，各试验点土壤腐蚀性为弱。从表3.3-1中可以看出，这次设置的试验点通过两种方法获得的交流电流密度差距不大，但从总体数据分析来看，实测法测得的交流电流密度值还是稍微大于公式法测得的交流电流密度值，公式法测得的交流电流密度对管道受交流干扰程度分级相对保守。

4 结论

（1）从实测法与公式法测得的交流电流密度比值分析，实测法测得的交流电流密度值要略大于公式法测得的交流电流密度，公式法对管道受交流干扰程度分级相对保守。

（2）从实测交流电流密度和公式法得到的交流电流密度的比值和各个参数之间的关系分析，当交流干扰程度较高或土壤电阻率较小时，实测的交流电流密度略小于或等于公式法交流电流密度，两者数据相近。

（3）从实测交流电流密度和公式法得到的交流电流密度的比值和各个参数之间的关系分析，当交流干扰程度较小或土壤电阻率较高时，实测的交流电流密度远高于公式法交流电流密度，计算交流电流密度较为保守，但是两者之间的差距较大，需要进一步检测对比研究。

 

参考文献：

[1] 毕武喜.腐蚀与防护.油气管道阴极保护阳极干扰检测与分析. 2013年12期

[2] 常守文.材料保护.地下金属阴极保护效果评价准则的研究进展.2007年1期

第一作者简介：

王飞、男、工程师，主要从事长输管道建设、腐蚀防护工作和研究。

 


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