陳曦

國家管網(wǎng)集團東部?jì)�運嘉興輸油分公司

摘要：針對管道智能測試樁的零部件多、數據采集強度大、長(cháng)期暴露于戶(hù)外，導致故障率高的問(wèn)題，本文分析了智能測試樁常見(jiàn)的故障類(lèi)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(zhù)我國基礎設施如高鐵、城市軌交以及高壓電塔建設的快速發(fā)展，給埋地油氣管道腐蝕防護工作帶來(lái)了前所未有的挑戰。統計國內外近10年的管道失效案例可以發(fā)現，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。同時(shí)，配備遠程監測系統對管道保護效果進(jìn)行監測[1]。智能測試樁可以彌補普通測試樁的不足，采集大量數據，測量各類(lèi)陰極保護參數，實(shí)現無(wú)線(xiàn)遠程測量和實(shí)時(shí)傳輸，提高管道陰極保護水平[2]。

近年來(lái)智能測試樁逐步取代了傳統的電位檢測方法，給管道陰保檢測帶來(lái)便利并提供更為可靠的數據[3]。但是，隨著(zhù)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(xiàn)柱銹蝕、接線(xiàn)錯誤和松動(dòng)、采集儀故障等設備故障率也逐漸增大，影響數據采集。本文結合SN管道現場(chǎng)管理實(shí)踐，圍繞樁體內連接線(xiàn)、智能采集儀、參比電極和試片等重點(diǎn)，論述了智能測試樁故障排查與維修的方法。

1  測試樁內連接線(xiàn)

樁內連接線(xiàn)常見(jiàn)故障有接線(xiàn)頭銹蝕、測試線(xiàn)損壞以及接線(xiàn)問(wèn)題。日常管理中需要定期給接線(xiàn)柱和線(xiàn)頭進(jìn)行打磨處理，以確保接觸良好（圖 1）。事實(shí)證明，試片接線(xiàn)和參比接線(xiàn)的良好接觸以及是否松動(dòng)都會(huì )對設備檢測結果造成影響。圖 2 a為試片接線(xiàn)端打磨處理前后通斷電電位變化情況，圖 2 b為參比線(xiàn)重新連接前后通斷電電位變化情況。試片接線(xiàn)和參比接線(xiàn)失效，其后果等同于試片和參比失效（藍色線(xiàn)條為斷電電位，紅色線(xiàn)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(jiàn)問(wèn)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，根據檢修結果進(jìn)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定，則需更換電池。為了確保采集到足夠有效的電位數據，并保證遠傳樁電池壽命超過(guò)一年以上，SN管道上智能測試樁的工作模式設置為：采用長(cháng)效鋰電池供電，并選擇低功耗技術(shù)，對長(cháng)輸管道陰極保護通斷電電位實(shí)現自動(dòng)采集與判斷。

（3）傳輸問(wèn)題，檢測SIM卡、卡托和天線(xiàn)，并根據實(shí)際檢測結果更換相應部件。如更換配件無(wú)法解決測試樁的問(wèn)題，則需要更換整套采集終端設備。

圖 3 a為SIM卡接觸不良問(wèn)題整改前后通斷電電位變化情況。SIM卡接觸不良，將導致電位數據無(wú)法正常傳輸，整改后，重新上傳數據。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據處理中樞，校準或維修后電位值恢復正常。

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(jìn)行檢測，并記錄便攜參比的測量結果。對長(cháng)效參比直流電位（U1），應滿(mǎn)足以下標準：|U1| < 10 mV。測量前應對便攜式標準參比進(jìn)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。從數據對比可以看出，參比不同程度的失效會(huì )對檢測結果產(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(cháng)期埋設在地下，特別是在南方地區水位較高且長(cháng)時(shí)間泡在水中，會(huì )導致附著(zhù)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致試片與土壤之間出現間隙，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(wú)數據監測系統讀取一組斷電電位后，將試片接線(xiàn)端從管道上斷開(kāi)，將萬(wàn)用表的正極接到試片接線(xiàn)端，負極接到長(cháng)效參比接線(xiàn)端，測試試片從管道上斷開(kāi)時(shí)瞬間的電位值，并記錄萬(wàn)用表（建議采用FLUKE289 型萬(wàn)用表）讀取的第一個(gè)和第二個(gè)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(jìn)行下一組斷電電位測試，記錄5組數據。遠程無(wú)線(xiàn)數據監測系統讀取的斷電電位與萬(wàn)用表或記錄儀讀取數據的偏差應在±10mV 之內。

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，斷電電位恢復正常。

圖 6 參比試片更換前后通斷電電位變化圖

4  結語(yǔ)

鋼制埋地輸油管道智能測試樁為管道保護提供了數據基礎，但測試樁故障會(huì )造成陰保數據不準確�，F場(chǎng)實(shí)踐證明，不同部件的失效在電位曲線(xiàn)圖上會(huì )呈現不同的變化規律。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，對保證電位數據的真實(shí)性具有重要的意義。

參考文獻：

[1]張玉志．邵建，陳洪源.國內外管道外防腐層應用現狀與發(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測傳輸系統及其應用[J]. 油氣儲運，2015，34(005)：533-534.

[3]張玉星，邢琳琳，任建鑫，等.城鎮燃氣陰極保護遠傳應用及監測數據分析[J].煤氣與熱力，2019，39(10)：13-17.

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