外防腐層和陰極保護是集輸管道腐蝕防護最經濟有效的方式，陰極保護是給管道施加陰極電流，使管道表面陰極極化，極化電位達到-0.85~-1.2 VCSE區間時能夠有效抑制腐蝕的發生。為使管道達到全面保護，陰極保護保護率 （管道達到有效保護距離占管道總長度百分比） 應達到100%。電絕緣是陰極保護必不可少的條件，為防止電流的流失要將保護構筑物與非保護構筑物進行電絕緣。和電絕緣相對應，被保護構筑物系統間的電連續性是陰極保護的又一條件。集氣管網中間串聯有眾多集氣站，新建管道多采取就近跨接的方式實行聯合陰極保護，被保護管道與站內接地系統之間的絕緣裝置有效性以及管線之間跨接質量是影響集氣管道陰極保護質量的主要因素。同時，對于陰極保護構成的其他關鍵要素，如恒電位儀、輔助陽極地床、長效參比，任何一個要素出現問題，都將影響陰極保護的正常運行。

本文通過一系列的現場測試、排查工作明確蘇里格典型區塊陰極保護存在的主要問題，進一步通過具有針對性的優化措施使得陰極保護有效性得到明顯提升。

1 蘇里格西區典型區塊陰極保護概況

蘇西區塊共有管線13條，其中干線3條，支線10條，共計288 km。共有三座外加電流陰極保護站，分別安裝于A處理廠、蘇47-a集氣站、B處理廠。據2015年管線始末點通電電位測試結果顯示 （詳見表1），共有蘇120-b站至蘇48-e站集氣支線、蘇120-c站至蘇48-e站集氣支線、蘇48-f至蘇48-c站集氣支線、蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線四條支線通電電位不達標，不達標管線里程為68.34 km;蘇A-4干線、蘇B-1干線C段、蘇48-a至蘇48-b站集氣支線、蘇48-c至蘇48-b站集氣支線、蘇48-cH至蘇48-b站集氣支線通電電位偏低，通電電位偏低管線里程為103.9 km。即便以通電電位作為評價標準，保護率也不足70%,如果以斷電電位作為評價標準，保護率更低。

2 陰極保護現場評價與問題分析

依據GB 21246-2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》中相關要求測試陽極地床接地電阻，結合恒電位儀輸出參數日常記錄數據，分析陽極地床接地電阻過高原因；采用電位法結合饋電試驗確定絕緣裝置有效性以及管線之間跨接質量。

2.1 輔助陽極地床

2.1.1 設計問題 在調研中發現，蘇47-a陰保站采用深井陽極地床，其內部鋼套管一直延伸至地面。按照如此設計，整個深井陽極都是陽極活性區。雖然該設計降低了深井陽極的接地電阻，但是會導致陰極保護系統保護范圍的減小，同時也會增大被保護管道電位的不均勻性。根據國家和行業相關標準GB/T 21448-2008《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》和SY/T 0036-2000《埋地鋼質管道強制電流陰極保護設計規范》的要求，深井陽極地床活性區頂端距離地面的深度不低于15 m。

節恒電位儀參比電位為-1.4 VCSE,在保證饋流點附近不會出現過保護情況下也能使保護管線全部達標，但過高的電流輸出會加快陽極地床的氣阻效應，接地電阻快速增加，降低其使用壽命，測試目前蘇47-a陰保站陽極地床接地電阻已達到5 Ω。在后續陰保站建設時，要進行合理設計，施工時進行嚴格的質量把關，避免此現象的再次發生。

2.1.2 接地電阻季節性變化 A處理廠陰極保護系統回路電阻過高，由于恒電位儀輸出電壓不得超量程工作，所以參比電位目前只能調至-1.1 VCSE左右。2017年4月份測試發現陽極地床接地電阻值為20 Ω。參考以往恒電位儀輸出數據計算陰極保護站的回路電阻，每個月恒電位儀回路電阻計算值如圖1所示，其值隨季節性變化，每年的12月份至次年的4月份回路電阻偏高，3月份達到最大，最大值為40 Ω左右，其余月份恢復至10 Ω以下水平。

回路電阻增大主要是由于陽極地床的接地電阻變大所導致，由焦炭填料和輔助陽極構成的陽極地床如果接地電阻過大，大大提高了CP系統的能耗要求，提高了對CP電源設備的容量要求，導致恒電位儀接近額定量程而限制輸出。

蘇里格氣田A處理廠由于氣候、地質條件的變化導致含水量降低、土壤電阻率變大，陽極地床發生了氣阻現象雙重因素導致陽極接地電阻變大,在現有數據基礎上由圖1可知，每年土壤電阻率都在冬季少雨或者凍土期時段明顯增加，每年的11、12月份由于季節變化導致土壤含水率降低，土壤電阻率變大，進入凍土期后，由于陽極表面產生的反應氣體無法及時排除，接地電阻進一步變大，隨著溫度回暖以及降雨使得土壤含水率增高，土壤電阻率變小，同時陽極表面反應產生氣體擴散完全，陽極地床的接地電阻恢復至較小值。

2.2 絕緣失效排查

蘇A-4干線部分管段和蘇120-b站至蘇48-e站集氣支線、蘇120-c站至蘇48-e站集氣支線陰極保護不達標，調節恒電位儀的輸出，保護電位沒有明顯變化，調節、測試過程測試數據如表2所示。

由于蘇48-e附近陰極保護幾乎沒有效果，管道通/斷電電位幾乎沒有變化，直接采用電位法并不能直觀反映出絕緣是否失效，采用直流電源給站外管道施加臨時陰極保護，再次采用電位法測試發現站內接地系統具有明顯的通斷變化，且站外管道難以極化，測試數據詳見表3,進一步排查發現管道保溫鋁板與抱箍扁鐵直接接觸，如圖2所示。

2.3電連接性效果測試

蘇47-d至蘇47-c站集氣支線和蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線在蘇47-d集氣站進行跨接?，F場測試發現：蘇47-d至蘇47-c站集氣支線在蘇47-d集氣站附近測試點通電電位為-1.120 VCSE,斷電電位為-1.020 VCSE,蘇47-d至蘇47-c站集氣支線在蘇48-d集氣站附近測試點通電電位為-0.950 VCSE,斷電電位為-0.700 VCSE。且通過電位法確定蘇47-d集氣站站內外絕緣良好，判斷蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線陰保不達標是由于跨接點接觸不良造成，現場跨接測試樁內接線實物圖如圖3所示。

3 優化處理與效果

3.1 絕緣失效整改

基于表3的測試數據，判斷管線保護端與非保護端絕緣失效，進一步查找搭接點，發現管道保溫鋁板與抱箍扁鐵直接接觸 （圖2），將此處搭接斷開后，絕緣法蘭外側管道電位明顯變負，直流電源輸出電流為0.6 A時測試管道極化電位負于-0.85 VCSE,絕緣法蘭內側電位恢復正常，且沒有通斷變化，具體測試數據如表4所示。

斷開管道保溫鋁板與抱箍扁鐵接觸點后，調節A處理廠恒位輸出，參比電位為-1.21 VCSE,對全線進行陰保效果測試，陰極保護效果得到明顯提升，全部達標，具體測試數據如表5所示。但受限于A處理廠淺埋陽極接地電阻過大影響，恒電位儀輸出不穩定，在恒電位儀輸出降低時，全線保護率將達不到100%。

3.2 增加陰保站

由于A處理廠陰保站陽極采用淺埋地床敷設方式，受到季節以及氣阻的影響，恒電位儀輸出受限，輸出電位為1A情況下，幾天內陽極地床接地電阻明顯升高，恒電位儀由于電壓超量程而報警，同時由于A處理廠保護管線較多，支干線合約150 km,即便更換深井陽極地床，陰保電流高輸出也會縮短陰保站的使用壽命，因此建議在48-e集氣站新建陰保站，前期進行饋電試驗并確定新建陰保站和A處理廠協同保護時輸出參數的選取以及保護效果，臨時陰保站和A處理廠陰保站陰保電流輸出均為0.5 A時，欠保護管道陰保效果達標，測試結果詳見表6。

3.3 跨接問題整改

蘇47-d至蘇47-c站集氣支線和蘇47-e站-蘇47-d站集氣支線在蘇47-d集氣站進行跨接，兩條管道各引出兩條連接線，在測試樁內通過搭片進行跨接。由于搭片上方的緊固螺母松弛，導致該跨接的電連續性不好，重新進行跨接后，蘇47-e至蘇47-d站之間支線起末點斷電電位均在-0.9 Vcse左右，陰保恢復正常，測試數據如表7所示。

4 結論

（1） 針對蘇里格氣田典型區塊陰極保護效果不達標問題，進行現場詳細測試，明確被保護管道與現有接地系統意外搭接，管線之間電連續性不良是導致保護電流漏失，陰保效果不佳甚至失效的主要因素，經過現場的優化處理后，研究區塊內管線保護率從不足70%提升到100%。

（2） 氣候、地質條件以及氣阻等綜合因素導致陽極接地電阻變大，并呈周期性變化，可通過開挖增加陽極埋深，使之處于凍土層以下；陽極表面添加降阻材料；周圍增加新的陽極等措施進行緩解。但為了實現陰極保護效果的長久有效，建議更換為深井陽極，通過合理設計有效避免季節、氣候、氣阻等產生的影響。