陳曦

國家管網(wǎng)集團東部儲運嘉興輸油分公司

摘要：針對管道智能測試樁的零部件多、數(shù)據(jù)采集強度大、長期暴露于戶外，導(dǎo)致故障率高的問題，本文分析了智能測試樁常見的故障類型，測試了不同零部件故障維修前后管道電位變化，驗證了不同故障對電位準確性造成的影響，總結(jié)了一套故障排查思路和具體的維修措施。

關(guān)鍵詞：鋼制埋地管道；保護電位；智能測試樁；參比電極；試片

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施如高鐵、城市軌交以及高壓電塔建設(shè)的快速發(fā)展，給埋地油氣管道腐蝕防護工作帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計國內(nèi)外近10年的管道失效案例可以發(fā)現(xiàn)，大部分的管道腐蝕都發(fā)生在具有交、直流等雜散電流干擾存在的情況下。為了防止管道腐蝕，通常采用防腐層和陰極保護系統(tǒng)。同時，配備遠程監(jiān)測系統(tǒng)對管道保護效果進行監(jiān)測[1]。智能測試樁可以彌補普通測試樁的不足，采集大量數(shù)據(jù)，測量各類陰極保護參數(shù)，實現(xiàn)無線遠程測量和實時傳輸，提高管道陰極保護水平[2]。

近年來智能測試樁逐步取代了傳統(tǒng)的電位檢測方法，給管道陰保檢測帶來便利并提供更為可靠的數(shù)據(jù)[3]。但是，隨著智能測試樁使用年限的增加，聯(lián)網(wǎng)異常、電池欠壓、參比失效、試片銹蝕、接線柱銹蝕、接線錯誤和松動、采集儀故障等設(shè)備故障率也逐漸增大，影響數(shù)據(jù)采集。本文結(jié)合SN管道現(xiàn)場管理實踐，圍繞樁體內(nèi)連接線、智能采集儀、參比電極和試片等重點，論述了智能測試樁故障排查與維修的方法。

1  測試樁內(nèi)連接線

樁內(nèi)連接線常見故障有接線頭銹蝕、測試線損壞以及接線問題。日常管理中需要定期給接線柱和線頭進行打磨處理，以確保接觸良好（圖 1）。事實證明，試片接線和參比接線的良好接觸以及是否松動都會對設(shè)備檢測結(jié)果造成影響。圖 2 a為試片接線端打磨處理前后通斷電電位變化情況，圖 2 b為參比線重新連接前后通斷電電位變化情況。試片接線和參比接線失效，其后果等同于試片和參比失效（藍色線條為斷電電位，紅色線條為通電電位，下同）。

圖 1 打磨接觸面

圖 2 通電/斷電電位變化圖

2  智能采集儀

智能采集儀常見問題包括采集卡、電池和傳輸附件故障等。具體檢查維修步驟如下：

（1）檢查采集卡是否工作正常，根據(jù)檢修結(jié)果進行程序升級或更換。

（2）檢測電池電壓，如果電池欠壓或電壓不穩(wěn)定，則需更換電池。為了確保采集到足夠有效的電位數(shù)據(jù)，并保證遠傳樁電池壽命超過一年以上，SN管道上智能測試樁的工作模式設(shè)置為：采用長效鋰電池供電，并選擇低功耗技術(shù)，對長輸管道陰極保護通斷電電位實現(xiàn)自動采集與判斷。

（3）傳輸問題，檢測SIM卡、卡托和天線，并根據(jù)實際檢測結(jié)果更換相應(yīng)部件。如更換配件無法解決測試樁的問題，則需要更換整套采集終端設(shè)備。

圖 3 a為SIM卡接觸不良問題整改前后通斷電電位變化情況。SIM卡接觸不良，將導(dǎo)致電位數(shù)據(jù)無法正常傳輸，整改后，重新上傳數(shù)據(jù)。圖 3 b為重新標定采集儀前后通斷電電位變化情況。圖 3 c為更換采集儀前后通斷電電位變化情況，采集儀屬于智能測試樁的數(shù)據(jù)處理中樞，校準或維修后電位值恢復(fù)正常。

圖 3 通電/斷電電位變化圖

3  校核參比電極、試片

（1）參比電極的檢測方法和標準。采用便攜式銅/飽和硫酸銅（CSE）參比電極進行檢測，并記錄便攜參比的測量結(jié)果。對長效參比直流電位（U1），應(yīng)滿足以下標準：|U1| < 10 mV。測量前應(yīng)對便攜式標準參比進行校準驗證。

圖 4為參比失效更換前后的通斷電電位變化情況。參比電極是檢測斷電電位和通電電位的基準，參比失效造成通/斷電電位均偏正。從數(shù)據(jù)對比可以看出，參比不同程度的失效會對檢測結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響。

圖 4 參比失效更換前后通斷電電位變化圖

（2）試片的檢測方法。為了消除IR降，以更準確地檢測出斷電電位，試片通常埋設(shè)在管道附近。SN管道上用于檢測直流斷電電位的試片面積為6.5 cm2。雖然試片與管道連接并受陰極保護，但由于長期埋設(shè)在地下，特別是在南方地區(qū)水位較高且長時間泡在水中，會導(dǎo)致附著物或沉淀物的形成，如圖 5所示。此外，地下水位的上升或者下降也可能導(dǎo)致試片與土壤之間出現(xiàn)間隙，從而影響斷電電位的準確性。

圖 5 新舊試片對比

通常采用如下測試方法：遠程無數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)讀取一組斷電電位后，將試片接線端從管道上斷開，將萬用表的正極接到試片接線端，負極接到長效參比接線端，測試試片從管道上斷開時瞬間的電位值，并記錄萬用表（建議采用FLUKE289 型萬用表）讀取的第一個和第二個電位值；測試完成后，將試片連接回管道極化3分鐘以后，再進行下一組斷電電位測試，記錄5組數(shù)據(jù)。遠程無線數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)讀取的斷電電位與萬用表或記錄儀讀取數(shù)據(jù)的偏差應(yīng)在±10mV 之內(nèi)。

圖 6為試片失效，在更換試片前后通斷電電位變化情況。試片失效嚴重影響斷電電位的準確性，通電電位不受影響，更換試片后，斷電電位恢復(fù)正常。

圖 6 參比試片更換前后通斷電電位變化圖

4  結(jié)語

鋼制埋地輸油管道智能測試樁為管道保護提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但測試樁故障會造成陰保數(shù)據(jù)不準確。現(xiàn)場實踐證明，不同部件的失效在電位曲線圖上會呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。做好智能測試樁樁體、智能采集儀、電源、參比電極、試片等零部件的故障排查與維護，對保證電位數(shù)據(jù)的真實性具有重要的意義。

參考文獻：

[1]張玉志．邵建，陳洪源.國內(nèi)外管道外防腐層應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].油氣儲運，2011，30(11)：845-847．

[2]陳江波.輸油管道陰極保護監(jiān)測傳輸系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 油氣儲運，2015，34(005)：533-534.

[3]張玉星，邢琳琳，任建鑫，等.城鎮(zhèn)燃氣陰極保護遠傳應(yīng)用及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析[J].煤氣與熱力，2019，39(10)：13-17.

作者簡介：陳曦，1991年生，碩士研究生，工程師，嘉興輸油分公司無錫作業(yè)區(qū)副主任，從事輸油管道管理工作。聯(lián)系方式：18551832141，chenxicn2005@qq.com。