绝缘接头非保护侧的腐蚀及预防

      阴极保护电流从地床中进入土壤,由于站场内接地极众多,接地电阻很小,部分阴极保护电流会通过站场内的接地极进入管道,并向绝缘接头处流动。如果绝缘接头处土壤电阻率低,绝缘接头非保护侧防腐层有漏点、或管道内部有导电介质,该电流将离开管道,跨过绝缘接头进入保护侧管道。在电流离开管道的位置,管道发生腐蚀。 绝缘接头阴极保护 一、  绝缘接头检测时的几种现象:

  1. 当管道内存在大量导电液体时(如油田集输管道),即便是绝缘性能良好的绝缘接头,当绝缘接头保护侧电位负向偏移时,其非保护侧电位也随之负向偏移,负向偏移的幅度在十几到几十毫伏之间,绝缘接头两侧也有明显的电位差。该现象说明,电流通过管道内的导电液体从非保护侧流向被保护侧,这将造成绝缘接头非保护侧内腐蚀。当外管道阴极保护阳极地床位于管道一侧时,多发生这种情况。因此,当输送介质中含有导电电解液时,管道阴极保护的地床位置至关重要,往往非保护侧管地电位并没有明显的负向偏移,但由于非保护侧一般有大量的接地,很小的负向电位偏移也意味着有大量的电流流入并从某一位置排出,而电流排出位置的腐蚀是非常严重的。
  2. 如果绝缘接头受保护侧电位负向偏移时而非保护侧正向偏移,偏移幅度在十几到几十毫伏之间,说明接头绝缘性能很好,管道内部介质导电性很差,电流从非保护侧外壁流出并通过周围土壤流向绝缘接头被保护侧,这将造成绝缘接头非保护侧外腐蚀。当外管道阴极保护阳极地床位于站场一侧时,多发生这种情况。
  3. 如果绝缘接头两侧电位差很小(小于10mV),说明绝缘接头短路或通过其他途径短路,此时,即便管道内有导电介质,绝缘接头也不会发生内腐蚀。将指南针放到绝缘接头正上方,如果有电流流经绝缘接头,指南针将发生偏移并指向管道横向。
  4. 当站场内有区域保护,区域保护系统开启时,绝缘接头外侧管道电位有时会负向偏移,多数情况下,是由于绝缘接头性能下降引起的。由于绝缘接头附近电场比较复杂,目前还不清楚在绝缘接头性能良好的情况下,会不会发生这种现象,因此,当发现站外管道电位随着站内区域保护投用而负向偏移时,如果绝缘接头性能没问题,可以怀疑是不是地电位梯度的变化引起的。辨别的方法是区域保护投用一段时间后,测量区域保护瞬时断电时,站外管道是否也发生了阴极极化。如果站外管道发生了阴极极化,说明有电流流入站外管道,并通过绝缘接头或管道内导电液体返回被保护侧管道,电位的变化不是地电位梯度变化引起的。将站外管道阴极保护系统的参比电极远离绝缘接头,以消除其对站外管道的影响。如果站外管道电位负向偏移是地电场变化引起的,可以将电位梯度变化量当成IR降,加到站外恒电位仪的控制电位中。

二、  绝缘接头非保护侧腐蚀的预防

  1. 尽量将绝缘接头安装在地面以上,或安装在阀井中,使绝缘接头两侧都处于空气中。如果绝缘接头是埋地的,建议在绝缘接头两侧安装接地电池(或在非保护侧安装牺牲阳极保护),而不是火花隙进行防雷保护。因为接地电池可以为进入非保护侧的阴极保护电流提供返回电源负极的通道,而不会使电流从管道防腐层破损处流出,减缓管道的腐蚀。但其排流效果还有争议,有待进一步验证。
  2. 如果管道内部存在导电液体,应该把绝缘接头安装在较高的部位或竖直安装,防止液体在绝缘接头处积聚。水分的积聚会造成绝缘接头非保护侧的快速内腐蚀。如果必须安装火花隙,建议在绝缘接头非保护侧安装牺牲阳极进行排流。采用加内衬的方式可以暂时减缓管道内壁的腐蚀,但内衬的使用年限还一直存在争议,有报道说,管内介质流速快时,几个月内衬就不存在了。另外,内衬要加到绝缘接头被保护侧,在非保护侧涂内衬,如果内衬出现破损点,由于电流集中在破损处,点蚀穿孔会更快。
  3. 尽量不要将阴极保护站设置在有绝缘接头的站场,尽量安装在没有绝缘接头的线路阀室。但阀室的防雷接地材料要选用电位较负的材料,如镀锌扁钢或锌接地极。必要时,用离开阀室一段距离处的管地电位作为控制恒电位仪输出的依据。哈中输油管道,阴极保护站设置在没有绝缘接头的阀室,在保证阀室接地极与干线管道绝缘的情况下,阴极保护能够正常工作。
  4. 新疆英买力气田联合处理站处的绝缘接头,在使用6个月后,壁厚26mm的绝缘接头腐蚀穿孔,就是因为管内积水,阴极保护电流从站场内通过管道内部介质跨过绝缘接头进入受保护干线而造成的。图中所示也是阴极保护自身干扰所导致的井口管道内腐蚀,腐蚀发生在6点位置,管道2周腐蚀6mm。最后用跨接线跨接法兰两侧的管道。
    不论绝缘接头非保护侧电位正向偏移还是负向偏移,当偏移幅度超出规范规定的数值时,都要采取排流措施。当输送介质导电性良好时,如果电流经过导电液体从非保护侧流向保护侧,由于非保护侧多数是站场一侧,多数情况下接地众多,管道管地电位可能没有变化或者稍微负向偏移,但此时经过导电液体流出管道的电流并不一定小,也会发生内腐蚀。为防止绝缘接头内、外侧的腐蚀,绝缘接头两侧最好都有阴极保护并保持跨过绝缘接头的电位差在最小值,在不影响站外管道阴极保护水平的前提下,尽量直接或用可调电阻跨接绝缘接头。

冯洪臣, NACE阴极保护专家、指导教师,河北廊坊市广阳道建业大厦, 电话13903168421, 邮箱[email protected]

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