韓嘯¹，潘永才²，劉暢²

　　1.廊坊百川燃氣公司，河北永清縣武隆路219號，中國，065600);

　　Email: hxbclf@263.net;

　　2.永新電子與電化學防腐蝕中心，北京，朝陽區(qū)北苑路拂林園20-904，100107)，

　　Email: pqcc@vip.Sina.com

　　作者簡介：

　　韓嘯，男，40歲，文學、理學學士，清華大學工程碩士在讀。1996年進入城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)，現供職于百川燃氣。具備注冊安全工程師、注冊建造師、注冊咨詢工程師等執(zhí)業(yè)資格，歷任燃氣公司工程師、項目經理、總工、副總經理等職，主持過多個城市燃氣項目的投資建設和運營工作。

　　摘要：本文介紹了在我國北方長輸管線陰極保護中，采用深陽極外加電流法方案施工及遙測遙控技術測量調控的一個成功工程案例。

　　關鍵詞：陰極保護；長輸管線；深陽極地床；遙測遙控

1引言

　　祖國建設一日千里，昨天的荒野，今天已經高樓林立。地下金屬設施也相應星羅密布。為了保護這些金屬設施采用陰極保護，已是家喻戶曉。為了減少陰極保護對臨近設施的干擾業(yè)內朋友深知，采用深陽極法進行陰極保護，由淺陽極方法所帶來的地表電流將較大減小，大量有色金屬將被節(jié)約，保護距離也會大大延長。2005年以來，我們采用了二個深陽極地床，妥善地解決了從天津武清，經香河、廊坊、大廠到燕郊等180公里的天然氣陰極保護問題。本文主要介紹永清至廊坊40公里管線采用深陽極地床陰極保護。

　　業(yè)內共知，陰極保護長輸管道沿線的電位測量工作，是一項麻煩和必須完成的工作。尤其是在人煙稀少的荒野及山區(qū)更加耗費時間和精力。GB T21448規(guī)定當管道穿過無人地區(qū)，或很難接近的地方，應當采用遠距離監(jiān)測、遙感技術或其他數據傳輸系統，國家重點工程如西氣東輸主體管線的陰極保護數據的測量與傳送，已經采用了遙測技術。可是地方支線與民營企業(yè)油氣管道陰極保護的項目，仍然難以已廣泛采用。主要因為這項技術造價很高，為了節(jié)省開支，我們采用了自己研制的GPRS模塊與恒電位儀遙控同步轉換接口。成功地實現了陰極保護用遙方法傳回的現場測量數據。遙控技術是電腦接到傳回的電位數據，會急速做出判斷，再通過同步器，控制恒電位儀的電流增加或減少，使管道沿線的保護電位達到標準數據，實現全線陰極保護達標的目的。遙控工作，雖沒有遙測急迫，也在進行中。

　　2 永-廊線土壤腐蝕情況調查:

　　2.1、管線概況：本管線為DN350 L360天然氣螺旋焊接埋地管道,全長40.77公里，沿線2米以上為沙質沖積潮土。主要部位土壤電阻率為25-80Ωm，防腐覆蓋層為三層PE結構，直埋為普通級，穿越段為加強級，交叉段為特加強級，彎管處為環(huán)氧粉末噴涂，外加聚乙烯熱收縮帶防腐結構，補口采用熱收縮帶防腐結構，管道穿越道路、河流45處共3168米，電氣化鐵道一處，管線10次與11萬伏以上高壓交流電網交叉及平行。本工程所經過的地理環(huán)境、沿線上部土壤為沖積潮土，多為沙質型，深處土壤可能為黏土型，部分管段或含水量較高。因此電阻率較低。管線經過地區(qū)主要為農田、河床、樹林。臨近本管道的地下管道和金屬構筑物相對城市較少。但沿線仍時有光纜、金屬管道、其他帶有陰極保護的油氣管線與其在地下交叉或相距較近。總之影響該管道安全運行的因素較多，土壤對管線的腐蝕性較強。沿線土壤電阻率測量結果見圖1.

　　2、2土壤化學元素分析

　　本人在2000年，曾對永清及廊坊相同部位進行一次土壤取樣分析，其結果見表1.可以借用其土壤分析為我設計參考。根據在廊坊末站、永清站外及高壓線下三處土壤取樣分析結果及土壤電阻率全部測量結果顯示：永廊管沿線土壤的腐蝕性屬于中等腐蝕等級。局部屬于較強腐蝕等級。

　　表1 永廊線土壤化學成分分析

　　
      
        2、3高壓線影響區(qū)：

　　表2 110kv以上 高壓線與管線交叉情況

　　2.4管線水平定向穿越部分

3陰極保護方案的選定

　　對本工程(長輸管道)來講適于采用強制電流法。強制電流法，根據陽極地床的不同，也有兩種方法(淺陽極地床法和深陽極地床法，或稱深井)可供選擇。因為強制電流法，可能會對地下臨近管道或金屬設施成干擾。但深井陽極地床的干擾相對較小。永清首站和廊坊末站的院內面積小，地下管道多，門站外的土地又不能借用，給陰極保護陽極的選擇工作增加了許多工作。不宜采用淺陽極地床法，滄海桑田，隨城市化進程的加快，為減少干擾，雖然增加一些投資，采用深井陽極地床法應當是該工程最合理的選擇。#p#副標題#e#

4設計方案

　　4.1、設計依據：主要依據GB/T 21448-2008及國內外陰極保護相關規(guī)范

　　4.2、陰極保護設計參數

　　4.3保護站位置的選定：最佳位置應當是韓莊村(管線中心位置)，但，該處無電源，無支管，無人員，無房屋;在永清佃莊站內或廊坊市北旺西村門站內，電源、房屋、值班人員等一切完備，與甲方商定，保護站的位置就選定在這二處的一處。根據建設方意見選定在廊坊西村設保護站。

　　4.4深井陽極設計

　　陰極保護設計參數見表4

　　表4 強制電流陰極保護系統設計參數

　　4.5強制電流深井陽極系統設計計算

　　
       管道陰極保護的工藝計算及結果見及工程設計見表5～表6

　　表5 工藝計算結果

項目	計算公式	結果
保護長度		141 km
立式陽極 接地電阻		5.74Ω
組合接地電阻	Rg=F·Rv1/N	0.63Ω
輸出電流	I=πD?Js?L	0.3A
輸出電壓	V=I（Ra+Rc+RL）+ Vr	4.25V
陽極壽命	G=(T·g·I)/K	»30a

　表6 主要工程設計

5遙測遙控設備的制作

　　遙測遙控設備的制作，硬件制作主要是無線電位采集儀、智能測試樁、遙控同步控制器的制作。軟件編制重點界面顯示面板，是把分散采集的數據編成1~若干個界面顯示圖。傳送技術不斷發(fā)展，現在多是采用IP無線傳播技術。這一整套傳遞系統，屬于我們制作的設備，主要的是無線電位采集儀，統稱RTU. GPRS模塊等，需要根據國家GB標準，同時進行相應的嚴格試驗，表7列出了對于安裝技術性能要求，用于安裝模塊的測試樁也要達到結構防雷的相應要求。

　　表7 GPRS模塊技術性能的設計要求

6陰極保護及遙測效果及分析

　　表8~表11為實現陰極保護及遙測運行前后時間的各項測量數據 。#p#副標題#e#

　　表8 施工現場參數測測

          表9 施工后陰極保護站數據測量

　　表10 啟動恒電位儀保護后(設計參數：30V/15A)

          表11 采用遙測RTU遠傳與現場用常規(guī)數字電表測出保護電位數據比較

　　1、全部數據顯示埋地管道全線都得到了陰極保護;而且由于保護電壓降很小，說明還可以大大延長保護距離;原設計計算保護距離可以達到141公里，表及曲線2顯示，二次全程電壓降為0.04~0.05V，40~50 mV也能說明，全線40Km的保護消耗的功率不到1瓦;

　　2、采用深陽極地床后，經實測，陽極地床站內地面金屬管道的電位沒有變化，顯示深陽極地床上100米范圍內，不對地面產生電場干擾;

　　3.圖2顯示當給定電位1.17V;1.24V.終點的保護電位分別為1.13V與1.20V都可以達到全線完全保護;

　　4、取樣模塊發(fā)回的數據，與實測一致，說明遙測模塊采集數據準確無誤，工作正常，可以代替人工工作，可以減少管理人員，節(jié)約運行成本。采用人工加專車需要二天才能完成的全線測量工作，采用遙測瞬間可以完成。遙控部分已經安裝上備件,有關調試安裝效果.將再次撰文報道。

References(參考文獻)

　　[1] GB/T 21448-2008《埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范》

　　[2] SY/T0017-96《埋地鋼質管道直流排流保護技術標》

　　[3] SY/T0096-2000《強制電流深陽極地床技術規(guī)范》

　　[4] 埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準

　　[5] 部分參照西氣東輸二線GPRS電位采集儀及測試樁性能描述的說明書，

　　[6] 《百川燃氣永廊天然氣管道工程施工圖》