埋地长输管道阴极保护测试.docx

埋 地 长 输 管 道 阴 极 保 护 测 试职成权 1摘 要 国内天然气长输管道阴极保护无论采用牺牲阳极还是外加电流形式, 在施工过程中和投产前后都需要进行测量。文章介绍了天然气管道阴极保护测量方法、施工过程中的注意事项以及测量中出现不符合项的处理 方法, 并列举了一些经验数据。关键词 长输管道 阴极保护 测量 方法国内埋地长输钢质管道阴极保护通常采用牺牲阳极或外加电流的方法。对于一些较大工程则往往 把这两种方法结合起来使用。管道阴极保护施工完 毕后进行测量是一项必不可少的内容, 同时, 测量 数据也是检验工程是否合格、是否满足设计要求的 量化指标。下面就管道阴极保护测量以及测量中出 现的常见问题及处理方法作一介绍。可在很大程度上减少土壤电阻产生的电压200 mm)降干扰, 提高管道保护电位测量的准确性和有效性。对于采用外加电流阴极保护系统的,当测试中发现管道电位比最大阴极保护电位大很多时,要及时减小整流器输出电流,H+ + e- H H + H H2否则将发生析氢反应:(1)(2)这对于( 1) 式产生的氢原子将导致氢脆破坏,一、电位测试高强度钢和对氢脆或氢致应力腐蚀开裂敏感的其他金属将是危险的。1. 直接参比法在 埋 地 管 道 阴 极 保 护 设 计 中 , 一 般 在 分 输 站 、 阀室均设有电位采集点, 并在电位采集点附近埋设 了长效参比电极。用直接参比法进行管地电位测试 时, 只需在测试 桩 上 用 电 压 表 正 极 接 管 道 连 接 端 , 负极接参比电极连接端即可。如站内没有测试桩也 可在电位传送仪或者变压整流器 ( 恒电位仪) 上找 到对应的端子直接测量电位差。这种测量方法简便有效, 而且由于参比电极紧靠管道埋设 ( 一般间距2) 式产生的氢分子在涂覆层下聚集,可产生(很高的氢气压, 从而破坏涂覆层的黏结力, 进而降低其与金属表面的附着强度, 最终使涂覆层从金属 管道表面剥离。最大保护电位受管道涂覆层种类制 约, 现在使用较多的三层 PE 虽然抗阴极剥离较强, 但补口所使用的热缩套却较差, 因而最大保护电位只要不超过 - 1.5V,都认为是安全的。测试管道保护电位应以极化稳定后的保护电压为准, 其极化时间应不小于 3 天。作者简介: 职成权, 1961 年生, 工程师, 1990 年毕业于电子科技大学电子技术专业 ( 自学考试) , 现从事电气、仪表、管道阴极保护施工技术工作。1. 四川石油管理局油建公司7 6/Natural Gas Technology高阻电压表V参比电极 ( CSE)管道高阻电压表V参比电极 ( CSE)管道电差计位+-abI总第 3 期天然气技术安全与环保2007 年!此测试方法由于土方开挖工作量大,到一定制约, 使用不多。实际测试中受2. 地表参比法主要用于测量管道自然电位和牺牲阳极的开路二、电流测试电位,也可用于测量管道保护电位和牺牲阳极的闭路电位。地表参比法的测试接线如图 1。1. 直接测量法将一只低阻抗的电流表直接串联到牺牲阳极输出电流回路中,电流表的示值即为牺牲阳极的输出电流。此法操作简单,也是工程测量牺牲阳极输出电流的主要方法。其前提是电流表的内阻需足够小,例如 DT 830 数字万用表, 直流 200 mA 档的内阻 为 1.545 , 10 A 档的内阻为 0.0138 。10 A 档虽 然内阻符合要求但灵敏度 ( 分辨率) 却高达 10 mA, 也同样影响测量的准确性。DT 930 数字万用表 10图 1地表参比法测试接线图测量时参比电极安放在管道顶端上方地表面处,A 档的内阻为 0.0132 ,灵敏度 (分辨率) 为 1 mA,一般离测试桩 1m 以内。置于潮湿土壤地表处,如果这样的误差对于电流测量是完全可以接受的。土壤很干燥可在插 CSE 的地方倒些水,以减小参比2. 电阻法电极与土壤的接触电阻, 提高测量准确性。该方法在实际测量中广泛使用,但由于存在土壤 IR 降,所在牺牲阳极与管道组成的闭合回路中串联一个小于回路电阻 5%的标准电阻 R ( 通常选用电阻值为测电位值有一定误差。如果测试牺牲阳极保护电位达不到最低保护电位 - 0.85V,很可能是牺牲阳极填0.1, 精度为 0.02 级的标准电阻) ,再用高阻电压包料浸泡不充分,数目不够等因素,措施处理。土壤电阻率高或者设计牺牲阳极需要进一步查找原因并采取相应表测量标准电阻上的电压降 U。通过欧姆定律计算出牺牲阳极的输出电流 I。I=U/ R采用标准电阻法测量电流时,要求串联的测试3. 近参比法导线长度不应大于 1m, 截面积不宜小于 2.5mm2,以为了更精确地测量管地电位,要求尽可能地降减小导线电阻对测量产生的影响。当测量管内通过的是直流电流时, 同样可把某一管段看成一个电阻, 用电位差计精确测定出这一管段的电压降后按下式 计算出管内电流 ( 图 3) 。低土壤欧姆电压降的影响,为此将参比电极尽量靠近被测管道表面,如图 2 所示。图 3测量管内直流电流法图 2近参比法测试接线图I = Vab(D - )/ Lab在管道上方距测试桩 1m 范围内挖一个安放参比式中:I 为管内电流, A; Vab 为 a、b 间测得的电压电极的深坑,将参比电极置于管道上方距管壁 35cm 的土壤上, 测量电位的方法与地表参比法相同。降,V; D 为管道外径, mm; 为管道壁厚, mm; 天然气技术 /7 7ZC8C1P1P2C2babZC8E1P1Cd12d13第 1 卷职成权:埋地长输管道阴极保护测试第 3 期!为 管 材 电 阻 率 , .mm2/度, m。m; Lab 为 a、 b 间 管 道 长量不同深度土壤的电阻 R, 然后按 = 2aR 换算成土壤电阻率 。用不等距法测量时电极间距 b 相当于被测土壤 的深度, 所测得的土壤电阻率是从地表至深度 b 这 一土层范围中的平均电阻率。不等距法适用于大深度电阻率的测量, 实际测 量中 b 值往往按 a 的倍数递增选取和操作。土壤电阻率的测定结果可能受土壤中裸露金属为保证电压降测量精度,要求 Vab 不小于50V。管 内 电 流 一 定 时 , Vab 是 与 管 段 长 度 Lab 成 正 比 的 ,因此一般对于 DN 700 mm 以下管径,Lab 选取30 m;大 于DN 700 mm 管 径 ,选 取大 于Lab50 m;1 000 mm 的管径, Lab 选择 100 m 为宜。实际施工中应将其测量管段长度的对应电阻标示在电流测试桩 铭牌上, 以便于测量时换算出电流密度。结构物的影响,尤其是在建筑密集地区有时测得的数值过小。但在与绝缘良好的管线平行处或者与塑料包覆的电缆平行处进行测量时, 其测定结果并无 任何差别。三、电阻测试1. 土壤电阻率测试我国行业标准 SY/T 0023 1997 把测量土壤电 阻率的四极法分为等距法和不等距法两种。现以 ZC 8 接地电阻测量仪为例说明使用方法 ( 图 4) 。2. 接地电阻测试测量一个接地体的接地电阻, 最常用的仪器是ZC8 接地电阻测量仪, 测试方法也很简单。按图 5 方法把探针插入地中, 接好电流极 C1、电位极 P1 和 被测接地体 E1 ( C2、P2 用连接片短接) 连线, 一般 d13 取 40 m, d12 取 20 m。测试中应注意仪表水平放置,调整零位和保持旋转发电机的速度均匀并达到120 r/ min。图 4土壤电阻率测试1当 a = b 时为等距法, ab 时为不等距法,其中C1、C2 为馈送电流的电极; P1、P2 为测试电压降的电极。等距法测量时要求 4 支电极沿一直线分布,选图 5接地电阻测试定等间距 a, 这时 b = a, 电极入土深度为 a/ 20。根据测量的 C1、C2 两电极间流过的电流和 P1、P2 两电 极间电压降即可测得土壤电阻 R=V/ I, ZC- 8 可直 接读出测定电阻 R, 然后按式 = 2aR 换算成土壤 电阻率 。采用等距测量时的电极间距 a 相当于被测土壤 的深度, 测得的土壤电阻率是从地表至深度 a 这一 土层的平均电阻率 。不等距法与等距法的区别就在于电极间距离不当测量小于 1 的接地电阻时, C2、P2 间的短接片断开, 分别用导线连接到被测接地体上, 以消 除测量时连接导线电阻的附加误差。对于延展性结构物 ( 如阳极地床)它们各自的最小距离应当达到结构物最大延展尺寸的大约两倍左右。此外, 对于平面状结构物或接地装置还应当 考虑将电位极和辅助接地极总是设置在与结构物延 展方向相背 ( 垂直) 一侧的土壤中。实际测试中发现阳极地床接地电阻大于设计要求时, 应采取措 施 降 低 电 阻 , 比 如 换 土 、 加 盐 等 。相等,且 ba,其他测试操作要求与等距法相同。采用不等距法测量时, 4 支电极中的中间两支电极即P1、P2 固定不变 ( 间距为 a) , 而改变间距 b 就可测另外阳极立式安装的接地电阻小于卧式安装,这一7 8/Natural Gas Technology125mm2总第 3 期天然气技术安全与环保2007 年!点在施工中应引起足够重视。化, 用万用表负极接参比电极,正极接螺栓测量电位。如果螺栓上的电位和管道电位相同或接近, 说明此螺栓绝缘不良, 需撤下更换绝缘套管。正常螺3. 绝缘接头 ( 法兰)测试( 1) 对 组 装 好 的 绝 缘 法 兰 或 整 体 型 绝 缘 接 头 ,在安装到管道上之前可用 500 V 兆欧表直接检测其 绝缘电阻值。一般电阻值至少应大于 2 M。栓 上 的 电 压 应 非 常 小 , 经 验 值 0.2 V ( 绝 对 值)下。以阴极保护使用的各种电缆颜色应区分开,以便对已安装到管道上的绝缘接头 ( 法兰)可于检测。一般阳 极 电 缆 用 红 色 , 阴 极 电 缆 用 绿 色 ,参比电缆用黑色。( 2)使用电位法测量 ( 图 6) 。首先在测试桩内把管道和四、阴保设备测试阴极保护设备主要有整流器与电位传送仪, 除向管道馈送阴极保护电流外, 当输入管地电位为 02.5 V ( DC) , 电 流 接 口 输 入 0 至 额 定 直 流 电 流 时 , 经内部电位转换器转换成 420 mA 的 DC 远程信号 送至 SCADA 系统作为远程监控信息。在整流器或者 电位传送仪上对应端子上用万用表测量无 420 mA 信号时, 应首先检查电源, 电源电压正常情况下应 逐一排查其它电子元器件, 一般运算集成电路损坏 偏多。在测量管道保护电位中发现管道保护电位消失而只有管道自然电位时, 要立刻检查整流器,如图 6绝缘法兰测试整流器面板上电 压 表 有 指 示 而 电 流 表 指 示 为 零 时 ,一般是输出熔断器损坏, 应立即更换。参考文献锌接地电池相连的铜制连接片断开, 数字万用表负表笔接参比电极,正表笔分别接管道端内外侧接线柱, 当绝缘接头 ( 法兰) 两侧电位相差较大时,说吴荫顺, 郑家燊. 电化学保护和缓蚀剂应用技术 M . 北京: 化学工业出版社, 2006. 1明绝缘接头 ( 法兰) 性能良好。实际安装中绝缘法兰性能不良往往是由于螺栓绝缘套和垫片磨破、老( 收稿日期:2007-05-10编辑:胡应富)天然气技术 /7 9全球 LNG 竞争将加剧德意志银行首席能源经济师西敏斯基在美国能源信息署举办的 2007 能源展望会议上表示, 由于全球 LNG 进口增加, 出口项目接应不上, 从现在起到 2030 年, LNG 可能会遇到与原油相似的地缘政治问题。仅 美国的 LNG 日进口量就将从 2005 年的 0.48108m3 上升到 2017 年的 3.74108m3 和 2025 年的 5.26108m3。业内人士认为, 影响 LNG 供应的主要瓶颈是天然气液化和再气化能力。LNG 生产国和世界主要大油气 公司拟建造更多的 LNG 设施, 但由于项目建造成本和其他开支增加, 以及投资、气价波动、未来需求、项 目选址、供货合同及政治不稳定性等因素, 都会影响 LNG 项目建设和市场供应。影响 LNG 供应的另一个重 要问题是运输。LNG 船的安全运营时间已成为业内人士越来越关心的问题。LNG 船的最长服役期为 40 年左 右, LNG 运输业尚处于起步期。2000 年世界 LNG 日生产能力为 4108m3, 预计 2010 年可达 12108m3, 2015 年将增至 18108m3。美国的 天然气再气化能力将出现过剩, 可能会超过 5.66108m3/d。估计欧洲的 LNG 进口能力也将过剩, 亚洲的天然气再气化能力可以满足市场需求。显然, 全球 LNG 竞争将进一步加剧。 ( 钱伯章译自 Platts, 2007- 04- 25)!dition of CHUAN YU natural gas pipeline network is introduced,and the safety problems of those pipeline is analyzed from the nat- ural disaster, pipeline essential potential safety hazard and environ- ment potential safety hazard as well as natural gas peak shaving, and some measures is developed to enhance the protection for those pipes.ing resistance for cathode protection, we put forward some coun-termeasures.KEY WORD: AnodeGrounding resistancecurrent cathodic protectionImpressedS tu d yo nCo m b in e dFo re ca s tso fCh o n g q in g sm a n d Du rin gNa tu ra l Ga sMa rke tDe -11th Five - Ye a r Pla n Pe rio dKEY WORD: Sichuan and Chongqing areaN atural gaspipelinetionSecurity managementGas transmission and distribu-By WAN Xi, LI Bi- xin, YAN Yi, JIAN G Jing- dongABS TRACT: By means of combined predication, GM (1,1) was combined with the Markov chain to predicate ChongQ ing gas de- mand during the 11th five plan. Through the predication, there is a growing tendency for Chongqing natural gas demand whichwould reach 41.35108m3 above in 2010.ProblemCountermeasuresGre e n Ph ilo s o p h y a n de ry De s ig nBy XU Q ian, ZHAN G Ming- hongOil - Ga sMa ch in -ABS TRACT: Green design is an important way to solve problemsof environmental pollution with technology methods, which has got more and more peoples attention. The concept and main content of green design are introduced. At the same time, we putforward green design criterions about petroleum mining machinery by analyzed the oil and gas industry characteristic and influences of oil and gas industry for environment. To explain our opinion, we introduced an application example of green design in petroleum machinery design.KEY WORD: Green design O il - Gas chemical industryPetroleum machinery Environment protection Debris postpro- cessorKEY WORD: Chongqing City N atural gas Demandbined ForecastsCom-An a lys is o f Na tu ra l Ga s De m a n d a n d Af-fo rd a b le Price in Yu n n a n Pro vin ceBy LI Huai- ming, LI WeiABS TRACT: An analysis on the market demand for natural gas in Yunan province and the reasonable price for the users has been undergone. It is predicted that by 2010, the market demand fornatural gas in Yunan province will be 20.37108m3, by 2015 29.3108m3, by 201529.3108m3, by 202038.88108m3. City gas indus- try can withstand higher gas prices, users of natural gas chemicalfertilizer and methanol are relatively weak to afford. Affordable gas prices of industrial fuel gas projects can be greatly affected by the prices of alternative energy projects and their own market.KEY WORD: Yunnan N atural gas market demandGas price Oil a n d Ga s Re s o u rce s in Africa a n d Its Ma jo r Pro d u cin g Co u n trie sBy HUA Ai- gang, GUAN Zeng- miao, GUAN HuiABS TRACT: The growth rate of oil and gas production output in Africa is higher than that in other continents, but the degree of oil and gas exploratory development of Africa is lower. The layer types and basin types in Africa, the main oil and gas production ar- eas in Africa and the development foreground of natural gas of Africa as well as the summary of nine main oil and gas production countries are introduced in this paper. Those showed as follows: four kinds of basins in five kinds of basins in Africa have oil or gas resources, the oil resources distributes mainly the north areas andthe west areas in Africa, the reserves is 140.52108 t; The naturalgas resources distributes mainly the north areas and east areas in Africa, the reserves is 13.761012 m3; The oil production output of Africa is 4.42108 t in 2005, and the natural gas production output is 1 408.12108 m3 in 2005. By analyzed the relationship of China and Africa now, that showed Africa is very important for Chinasenergy stratagem in future.Ca th o d ic Pro te ctio n Te s tta n ce Bu rie d Pip e lin eBy ZHI Cheng- quano nLo n g - d is -ABS TRACT: For construction of long- distance natural gas trans-portation pipeline in China, we should test cathodic protection during, before and after the operation, no matter we adopt sacrifi- cial anode method or impressed current method. The cathodic protection testin