长输管道地磁杂散电流干扰机理探讨.pdf
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1、TOTAL CORROSION CONTROLVOL.37 No.07 JUL.20238经验交流Experience Exchange技术长输管道地磁杂散电流干扰机理探讨刘文会1石胜明2徐苏宁3王 路2张连军2毕武喜1陈洪源2陈振华1吴长访1姜有文2(1.国家管网集团科学技术研究总院,河北 廊坊 065000;2.国家管网集团北方管道公司,河北 廊坊 065000;3.长庆油田公司第一采气厂作业八区,宁夏 银川 750000)摘 要:直流杂散电流干扰引起管道阴极保护电位异常波动,导致管道阴极保护欠保护或者过保护,增大外腐蚀风险。通过对管道阴极保护电位长期监测数据波动规律分析、频谱分析以及干扰
2、源调查分析,找出电位异常波动原因及干扰机理。生产实践发现,东北某长输管道k1k205段约200 km管道自投产以来管道阴极保护电位波动剧烈,监测期间管道阴极保护通电电位最正达9 VCSE,最负达-14 VCSE,远远超出正常的阴极保护电位水平。研究表明:该段管道直流杂散电流干扰具有长程(200 km)、低频直流特性(0.00010.001Hz)和全天候干扰的规律,分析该杂散电流干扰为地磁干扰;建议对k1k205段管道采用恒电流阴极保护,并加密埋设腐蚀试片或者腐蚀监测探针,长期监测腐蚀速率,评价地磁干扰的影响程度。关键词:长输管道阴极保护地磁干扰直流干扰频谱分析中图分类号:TE973 文献标识码
3、:A DOI:10.13726/ki.11-2706/tq.2023.07.008.05 Discussion on Interference Mechanism of Geomagnetic Stray Current in Long Distance PipelineLIU Wen-hui1,SHI Sheng-ming2,XU Su-ning3,WANG Lu2,ZHANG Lian-jun2,BI Wu-xi2,CHEN Hong-yuan3,CHEN Zhen-hua2,WU Chang-fang1,JIANG You-wen3(1.PipeChina Institute of Sc
4、ience and Technology,Langfang 065000,Chian;2.PipeChina North Pipeline Company,Langfang 065000,China;3.Changqing Oilfield Company No.1 Gas Production Plant Operation Area 8,Yinchuan 750000,China)Abstract:DC stray current interference causes abnormal fluctuation of pipeline cathodic protection potenti
5、al,resulting in under-protection or over-protection of pipeline cathodic protection,and increasing the risk of external corrosion.The reason of abnormal potential fluctuation and interference mechanism are found out by analyzing the fluctuation rule of long-term monitoring data of pipeline cathodic
6、protection potential,spectrum analysis and interference source investigation.It was found in production practice that the cathodic protection potential of 200 km k1-K205 section of a long distance pipeline in Northeast China fluctuated sharply since it was put into operation.During the monitoring pe
7、riod,the cathodic protection energized potential of the pipeline was up to 9 VCSE and negative to-14 VCSE,far beyond the normal cathodic protection potential level.The results show that dc stray current interference of the pipeline has the characteristics of long range(200km),low frequency DC charac
8、teristics(0.00010.001Hz)and all-weather interference.The stray current interference is analyzed as geomagnetic interference.It is suggested 作者简介:刘文会(1986),男,陕西榆林人,高级工程师,博士,主要研究方向为油气管道腐蚀与控制技术研究。全面腐蚀控制第37卷第07期 2023年07月9经验交流Experience Exchange技术0 引言截至2020年底,中国油气管道总里程已达14.5104km1,高压输电线路长度超过3.5104km,高铁运营
9、里程达到3.94104km,地铁(轻轨)长度达到8000km,由于地域的限制,油气管道与高压输电线路、铁路等存在大量的交叉或者并行,管道杂散电流干扰问题日益增多2,3。杂散电流干扰将引起管道阴极保护电位异常波动,导致管道阴极保护欠保护或者过保护,增大外腐蚀风险4-6。当干扰较大时,可能导致采用恒电位运行模式的恒电位仪无法正常运行;而对于牺牲阳极阴极保护系统,动态直流杂散电流干扰可能会使牺牲阳极发生极性逆转、降低牺牲阳极的电流效率,致使管道得不到有效的保护7。目前常见的交流干扰源有交流输电线路、电气化铁路等3,常见的直流干扰源有高压直流输电线路(HVDC)、地铁(轻轨)、矿山牵引车、潮汐干扰等8
10、-11。由于干扰机理不同,不同干扰源导致的管道电位波动规律不同12-15。东北某长输管道干线全长728km,包括6座站场、29座阀室,沿线设置8座阴保站。生产实践发现,东北某长输管道k1k205段约200km管道,自投产以来管道阴极保护电位波动剧烈,监测期间管道阴极保护通电电位最正达9VCSE(相对于饱和硫酸铜参比电极),最负达-14VCSE,远远超过正常的阴极保护通电电位水平。电位的剧烈波动将导致管道阴极保护效果过保护或者欠保护,增大了管道腐蚀风险。本文通过对管道阴极保护电位长期监测数据波动规律分析以及直流干扰源调查分析,结合监测电位频谱分析,找出管道电位异常波动原因及干扰机理,提出治理建议
11、,保障东北某长输管道管道安全高效运行。1 管道电位波动规律分析东北某长输管道沿线每隔35km设置1处智能测试桩17,可实时或定期对管道阴极保护通电电位、断电电位、交流干扰电压以及交直流电流密度等进行监测,电位采样频率最低为1s/个,并可通过远程监控平台对所有智能桩的采集参数进行设置。根据前期测量数据,中俄东线入境段管道阴极保护电位异常波动,图1和图2分别为东北某长输管道k1k205部分智能桩同步采集的管道阴极保护通电电位和交流干扰电压24h数据,采样频率为1s/个。从图1可以看出,监测期间k1k205范围内管道阴极保护通电电位无规律的异常波动,由正常的阴极保护通电电位-1.20VCSE,正向最
12、大偏移至4VCSE,负向最大偏移至-8VCSE,且在时间轴上无明显规律。从图2可以看出管道交流干扰电压较低,整体干扰电压小于4V,根据GB/T 50698,管道交流干扰程度低。为了进一步找出电位波动规律,关闭管道全线恒电位仪,并在停机24h后,采用智能测试桩监测管道沿线自然电位波动情况。图3为东北某长输管道k1k205部分智能桩同步采集的管道自然电位24h数据。分析可知,管道自然电位随时间波动明显,由正常的自然电位-0.8VCSE正向最大偏移至0.6 VCSE,负向最大偏移至-2.3VCSE。图4为典型智能测试桩同步监测的管道自然电位数据,进一步分析可以看出,k156k165段管道测试桩监测的
13、自然电位波动幅度比k1k156以及k165k205段较小,且k118与to adopt constant-current cathodic protection for k1-K205 pipelines,and embed corrosion test pieces or corrosion monitoring probes to monitor the corrosion rate for a long time and evaluate the influence degree of geomagnetic interference.Key words:long-distance pi
14、peline;cathodic protection;geomagnetic interferencs;dc interference;spectrum analysisTOTAL CORROSION CONTROLVOL.37 No.07 JUL.202310经验交流Experience Exchange技术k203测试桩监测的自然电位在通时刻呈“对称分布”。监测期间在k1k156段管道自然电位先负向偏移后正向偏移,在k165k205段管道自然电位先正向偏移后负向偏移。说明杂散电流在k156k165段管道之间,电流方向逆转。图1 管道阴极保护通电电位24h同步监测数据图2 管道交流干扰电压2
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