某埋地管道外加電流陰極保護系統失效分析及對策

1、24 全面腐蝕控制2004年第18卷第6期某埋地管道外加電流陰極保護系統失效分析及對策孟超曲政(鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所,青島266071摘要:結合某污水處理廠埋地海洋放流管的外加電流陰極保護系統,對可能造成系統失效的原因進行分析,查明失效原因,并且將系統恢復到原設計的狀態(tài)。關鍵詞:外加電流陰極保護系統失效InvalidationAnalysisandImprovedMeasuresofBuriedPipelineImpressedCurrentC athodicP rotectionS ystemMengChaoQuZheng(QingdaoResearchInstituteforMa

2、rineCorrosion,CISRI,Qingdao266071Abstract:Impressedcurrentcathodicprtectionsystemofonesewagetreatmentplantwasdisabled,weanalyzedinvalidation resultsandmadethesystemrecoverd.Keywords:impressedc urrent;c athodicp rotections ystem;i nvalidation1前言某污水處理廠海洋放流管為DN2400碳鋼管道,總長約1610m,其中陸上埋地管道長480m,并且外壁套有DN26

3、00的鋼筋混凝土管道,其余約1130m 管道位于海底,相對現在的路面,整條管道埋深約20m。管道埋設采用石塊、沙土等回填,透水性很強,距離海岸又非常近,因此整條管道外壁基本處于海水環(huán)境中,為了保證該管道的長期使用壽命,在管道建設時就對其實施了外加電流陰極保護,整個項目于1998年初完工,并投入使用。該外加電流陰極保護系統正常運行四年后,檢查發(fā)現無輸出電流,至2003年7月系統已停運一年多時間,應用戶單位的邀請,我們于2003年9月對該系統進行了檢測。2外加電流陰極保護系統的組成通過現場的檢查及查閱早期施工的圖紙資料,發(fā)現該系統由六個陽極井、兩個參比井和六臺恒電位儀組成。六個陽極井分別位于放流管

4、的兩側,距放流管距離分別為30m 和23.5m,每側三口,同側陽極井之間的間距為6m,每口陽極井中有單重80kg的高硅鑄鐵陽極9支。兩個參比電極井位于放流管的同側,相距約30m,每口井中有兩支飽和銅/硫酸銅參比電極。六根陰極電纜匯在一起,接至管道的同一位置。3失效原因分析3.1控制儀器檢查檢查恒電位儀的狀況,可用負載模擬外接系統(見圖1對設備進行調試,調試模擬系統運行正常,排除恒電位儀的因素,斷定失效原因為外加電流陰極保護系統回路出現故障。圖1模擬外接系統圖3.2陰極電纜檢查測量引出的六根陰極電纜中任意兩根之間的電阻值,檢測數據見表1。該項目的交工資料中指出,六根陰極電纜是匯在一起然后焊接到管

5、道上的,而從以上數據可以看出,任意兩電纜間電阻值均在千歐級,表明電纜間均不導通,即原來的焊點出現問題造成陰極電纜斷路。全面腐蝕控制TOTALCORROSIONCONTROL 第18卷第6期2004年12月Vol.18No.6Dec.2004表1陰極電纜間電阻值(kB C D E FE-3.23.3參比電極性能測試用便攜式硫酸銅參比電極(以下稱為標準參比電極來校核原系統埋設的A、B兩支飽和Cu/CuSO4參比電極,A參比電極相對于標準參比電極電位為-41m V,B參比電極相對于標準參比電極電位為5mV,兩支參比電極均可正常工作。3.4陽極井性能測試用ZC-8型接地電阻測量儀測量陽極井的接地電阻,

6、六個陽極井(A-F的接地電阻分別為:1.90、1.90、1.90、2.00、1.95、1.90,接地電阻值表明陽極井是可以正常使用的。在過去,國內不少單位都強制規(guī)定了陽極接地電阻不得大于1,在鋼管陽極時代似乎很有必要,而且也很容易做到,但到1978年以后,輔助陽極已進入了難溶陽極時代,石墨、高硅鑄鐵以及混合金屬氧化物陽極的相繼開發(fā)和利用,這一規(guī)定就顯得不夠科學、合理,而且也不必要。國外文獻中有美國哥倫比亞氣體公司建設的12組陽極地床的數據,其接地電阻小于1的只有一組,在12之間的有七組,在3.811之間的有四組。在國內管道建設中,首次采用招標形式,由西德PLE公司和中國石油天然氣管道勘察設計院

7、聯合承包的南海石油瓊深輸氣管道設計中,其接地電阻為3和11兩種。因此輔助陽極設計壽命是主要的,接地電阻不應做硬性規(guī)定。3.5模擬輸出測試為了更準確的判斷系統失效的原因,利用原有的恒電位儀、陽極井,以就近的來水管道作為陰極建立外加電流陰極保護系統并運行,記錄儀器輸出電壓和輸出電流,數據見表2。并且從甲方的運行維護資表2模擬系統輸出參數表3運行初期輸出參數從以上兩表可以看出,運行初期陽極井回路電阻在0.30.7之間,兩運行四年后陽極井回路電阻在0.60.7之間,兩者相比只有A陽極井回路電阻增大較多,但均符合陰極保護規(guī)范中對回路電阻的要求,因此我們認為陽極井能正常工作,可以繼續(xù)使用。3.6系統綜合評

8、定經過對放流管外加電流陰極保護系統各組成部分的分項檢測,得出結論如下:系統中的控制電源、陽極井及參比電極均能正常工作,可以繼續(xù)使用,系統的失效是由于陰極電纜焊接點的斷開而造成系統回路斷路,從而沒有輸出電流。在檢測過程中發(fā)現的問題:埋地部分管道外壁套有厚度約27cm的鋼筋混凝土管道,由于混凝土管道對內部鋼管的屏蔽作用使得這部分管道的外壁得不到陰極保護,并且兩支飽和Cu/CuSO4參比電極均埋設在混凝土管道外側,其檢測到的電極電位并不是管道的實際保護電位。料中得到了運行初期輸出電壓和輸出電流的數據,見表3。254系統恢復4.1回路恢復要恢復陰極保護系統的回路必須重新從管道上焊接陰極電纜?？孛鞴艿赖拇_定位置,在管道正上方人工開挖1500mm的井直到挖到管道,焊接五根VV22116的電纜,為避免陰極電纜的失效,五根電纜焊接在管道的不同點,并用環(huán)氧樹脂和玻璃絲布作防腐密封處理。4.2系統調試由于參比電極無法準確地檢測管道的保護電位,只能對系統進行恒電流控制,根據管道的實際情況進行計算,管道所需保護電流為120A,對系統的各部分及電纜線路進行檢查后,恒電位儀開機調試,觀察48小時無異常情況,六口陽極井由四臺儀器控制,輸出參數見表4。表4系統修