哈得四联合站阴极保护整改及效果测试分析
1 概况
随着对站场阴极保护减缓埋地管道腐蚀的必要性认识的提高,近年来国内新建站场在建设时就计安装了阴极保护,已建站场也逐步增加了站场区域阴极保护[ 1]｡站场内并行埋地管道多､储罐多､接地管网复杂,且施工位置受限,深井阳极由其占地小,可以避免管道之间互相屏蔽､保护电流均匀等特点在站场阴极保护使用较多[ 2]｡
哈得四联合站是哈得油田的其中一个联合站,该站前后历经三次扩建,在联合站扩建的同时阴极保护系统也同步进行了三次整改,站内阴极保护系统情况较为复杂｡目前哈得四联合站阴极保护系统共设深井阳极地床 9 组,浅埋阳极地床 1 组｡阴保间内共有 11 台恒电位仪,其中 10 台恒电位仪为运行状态,1 台备用｡恒电位仪所使用的参比电极均为双陶型长效饱和硫酸铜参比电极｡
2 哈得油田阴极保护失效状况
阴极保护对象为哈得四联合站内所有埋地设施外表面,包括储罐底板外表面､工艺管网､避雷防静电接地网､排污系统以及放空系统等｡哈得四联合站直接保护面积约为 14143m2｡哈得四联合站失效情况有:
( 1)其中 3 组深井阳极地床由于接地电阻太大不能正常工作;
( 2)有 1#､2#､4#､8#共计 4 台恒电位仪不能工作;
( 3)哈四联站内6个黄色的钢测试桩,测试桩处长效参比电极均失效｡
( 4)哈得新､老外输管线和哈一联至哈四联输油､输气管线受站内阴极保护系统干扰存在过保护｡
3 哈得油田阴极保护整改方法
哈得四联合站在充分修复利用原有阴保系统深井阳极地床的基础上,本系统采用外加电流和牺牲阳极联合保护方式｡外加电流保护为主,个别保护不足点利用镁合金牺牲阳极提供补充保护｡具体整改方法有:
( 1)辅助阳极及牺牲阳极系统改造由于哈四联保护区域生产设施密集,为减少施工影响,同时降低工程费用,全部采用利用原深井阳极地床为主,浅埋阳极地床保护为辅的方式;全系统原设深井阳极地床 9 组,浅埋阳极地床 1 组,需修复原三组深井阳极地床,即将深井阳极地床作废,改为新装的浅埋阳极地床｡在外加电流保护不够的地方,增加镁合金阳极进行补充保护,牺牲阳极的数量为 20 支 22.5kg 的镁合金阳极｡
( 2)恒电位仪更换哈四联合站更换原有的(1#､2#､4#､8#)阴极保护系统恒电位仪,恒电位仪采用单回路型,安装于现有阴保间内;其安装包括:恒电位仪与阳极电缆﹑阴极电缆﹑零位接阴电缆﹑参比电极电缆连接﹑设备机壳接地｡
( 3)接地极系统改造对哈四联 2 座 3000m3 储罐﹑2 座 200m3 原水罐﹑2 座 300m3 注水罐﹑2 座 700m3 消防水罐及其余 3 座 100m3 储油罐等接地进行改造,将原扁钢接地极改造为锌合金接地极,共计 45 处 90 支锌合金阳极;
( 4)测试系统改造对哈四联站内 6 个黄色的测试桩更换成防爆检测桩,并增加 3 个防爆检测桩,安装位置分别位于消防水罐通电点处﹑3000 方事故罐区通电点处,三相分离器至分离脱水器区域管线｡
( 5)长效参比电极更换对哈四联站内原检测桩附近埋设的已失效参比电极进行更换,全部更换为双陶型长效硫酸铜参比电极,共计 9 支｡
( 6)排流接地极安装在哈一联至哈四联输油﹑输气管线绝缘接头两侧各安装一组接地极,哈得新﹑老外输管线与塔轮线连接绝缘法兰处两侧各安装一组接地极,接地极埋设于管道两侧 2m 处;管线与接地极之间用 VV221/35 电缆接入接线箱进行连接｡
4 整改后效果测试
为了评估哈得四联合站阴极保护系统的保护效果,2012 年 3 月 13,14 日对站内及站周边区域进行了现场数据检测[ 3]｡13 日上午 10 台恒电位仪运行正常(见表 1)｡10 台恒电位仪在下述运行状态下,总的阴极保护电流为 252.3A｡
表 1 哈得四联合站站内恒电位仪运行状况
为了能全面说明站内埋地设备的保护情况,既测试了测试桩的电位(使用测试桩处埋设的长效参比电极),还测试了大罐周边､接地体､均压线处和通电点处的阴极保护电位｡按照各恒电位仪通电点保护范围,1#~10# 恒电位仪保护范围内的阴极保护电位数据如下表所示｡
表 2 哈得四联合站站内 1#~10# 恒电位仪保护区域电位测试记录
根据 GB/T21448-2008《埋地钢制管道阴极 保护技术规范》 [ 4]中 4.3 条阴极保护准则的规定,从表 3 数据可以看出,1# 恒电位仪､2# 恒电位､5# 恒电位仪､6# 恒电位仪､7# 恒电位仪､9# 恒电位仪和 10# 恒电位仪保护范围内的阴极保护电位均达到阴极保护准则规定的保护效果 (-850 mV ~·188·1200mV)｡
3# 恒电位仪通电点保护电位为 -0.984V,达到保护效果;2# 消防水罐西南侧测得电位为 -0.695V,而在 2# 消防水罐其它方向测得的罐体保护电位和接地极的保护电位均在正常保护范围 内,分析认为是由于消防罐是个大的接地体,阴极保护电流分布不均匀造成的｡
4# 恒电位仪保护电位除 2# 注水罐北侧电位为 -0.732V,其他点的数据都达到国标要求的保 护效果(-850mV~1200mV),也是由于辅助阳极在罐体的一边导致阴极保护电流分布不均匀造成的[ 5]｡另外参考当地的自然腐蚀电位数据,以及利用 GB/T 21448-2008中100mV 准则,该点的电位也达到了保护准则的要求｡
8# 恒电位仪保护电位均达到保护效果;绝缘法兰内侧均为“过保护”,需加装排流装置,使得管线保护电位在阴极保护准则规定的范围内,确保管线的安全运行｡
为了研究站内外阴极保护干扰问题,使用便携参比测试了哈得四联合站 5 条来油管线绝缘法兰､2 个站内与外输管线连接处的绝缘法兰两端的保护电位｡为了验证绝缘法兰的性能,还使用兆欧表测试了绝缘法兰是否通路,测试结果如下表所示｡
表 3 哈得四联合站站内部分绝缘法兰电位及通断性测试记录
从上述测试数据可以看出,8# 恒电位保护范围内的站外管线的保护范围正常,而站内阴极保护电位过负;兆欧表测试结果表明 HD4-8H 绝缘法兰和 HD402H 绝缘法兰是通路,说明站内外存在阴极保护直流干扰,站内需要采取直流排流措施,降低站内管线的保护电位,另外HD4-8H 绝缘法兰和 HD402H 绝缘法兰虽然是通路,但是都还有一定的绝缘阻隔能力｡
1# 和 9# 恒电位仪保护范围内的两个绝缘法兰都是一端保护电位正常,另外一端保护电位偏正,没有达到保护效果,兆欧表测试结果表明这两个绝缘法兰都是通路,说明绝缘法兰虽然是通路,但是也还有一定的绝缘阻隔能力,另外在保护不足的一端需要增加牺牲阳极,使得管道得到有效的保护｡
5 结束语
( 1)通过阴极保护整改,站内埋地设备基本得到了有效的阴极保护,大罐个别地方由于屏蔽作用,使得电流分布不均匀,没有达到有效保护,可以通过在这些未到达保护的位置增加牺牲阳极的方法来解决这个问题｡
( 2)站内阴极保护电流消耗巨大(达到252A),且部分绝缘法兰绝缘性能不佳,导致绝缘法兰内外管线存在阴极保护直流电流干扰,需要采取直流排流保护措施｡
参考文献:
[ 1] 杜艳霞,张国忠,李蓉蓉.区域性阴极保护的发展概况及实施过程中的注意事项[ C]//2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集.
[ 2] SY-T0096-2000 强制电流保护深井阳极地床施工规范[ S].
[ 3] GB/T 21246-2007 埋地钢制管道阴极保护参数测量方法[ S].
[ 4] GB/T21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范[ S].
[ 5] 杜艳霞,张国忠,刘刚.罐底外侧深井阳极阴极保护电位分布规律研究[ J].电化学,2006,12( 1):55-59.
Cathodic Protection Rectificationand Result Testing of the Forth UnionStation Hade
RUAN Jing -hong,LI Lei,LIUGuo,WANG Xiu -yun,GE Cai -gang,ZHANG Xiao - j un
( Bei j ing Safetech Pi pelineCo.,Ltd.,Bei j ing 100083,China)
Abstract:This paper introduced cathodic protection rectification and result testing of the forth union station of Hade,shows that through the shallow buried auxiliary anode and sacrificial anode reasonable layout,can solve the regional cathodic protection existing problems,inaddition because station cathodic protection required huge current,
station inside and outside existing cathodic protection dc current interference.
Key words:cathodic protection;failure rectification;cathodic protection interference of station inside and outside; deep-well anod
