張亞超

北京安科管道工程科技有限公司

摘要：在管道陰極保護(hù)效果評(píng)價(jià)及雜散電流干擾調(diào)查過(guò)程中，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。本文旨在歸納總結(jié)陰極保護(hù)有效性檢測(cè)和雜散電流干擾檢測(cè)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，分析相關(guān)影響因素，并提出相應(yīng)措施以減少對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，從而提升檢測(cè)工作的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：管道；陰極保護(hù)有效性檢測(cè)；雜散電流干擾檢測(cè)；CP-Thinker

管道陰極保護(hù)效果的評(píng)價(jià)方法主要包括通斷電位法和試片斷電法。當(dāng)管道不受直流雜散電流干擾時(shí)，通常采用通斷電位法；反之，則采用試片斷電法。在通斷電位法的測(cè)試過(guò)程中，沿線同步斷續(xù)器、電位記錄儀GPS未同步，以及同步斷續(xù)器的通斷周期、記錄儀的延遲時(shí)間設(shè)置不合理等會(huì)導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響陰極保護(hù)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果。試片斷電法的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性主要受檢測(cè)設(shè)備性能的影響。

管道受到的雜散電流干擾類型主要有交流干擾、直流干擾及交直流混合干擾。在交流干擾調(diào)查中，試片的埋設(shè)深度是影響檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要因素。在直流雜散干擾調(diào)查中，恒電位儀的性能及在外界干擾下的運(yùn)行穩(wěn)定性，則是影響檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要因素。

1  影響陰極保護(hù)有效性檢測(cè)質(zhì)量的因素

1.1  影響通斷電位法檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素

（1）同步斷續(xù)器、數(shù)據(jù)記錄儀GPS同步的影響。

在管道沿線恒電位儀上加裝GPS同步斷續(xù)器，并使用CP-Thinker記錄儀采集管道沿線的電位波形，需確保全線斷續(xù)器及記錄儀GPS同步。若未實(shí)現(xiàn)同步，采集到的通斷電位將出現(xiàn)偏差，可能導(dǎo)致對(duì)管道陰極保護(hù)有效性的誤判。圖 1分別展示了斷續(xù)器GPS不同步和同步情況下的電位波形。

圖 1 CP-Thinker記錄儀采集的管道電位波形 

（2）斷續(xù)器通斷周期及記錄儀延遲時(shí)間選擇的影響。

恒電位儀安裝同步斷續(xù)器后，使用CP-Thinker記錄儀采集管道沿線不同位置的波形。圖 2展示了同一條管道9個(gè)位置采集的波形，通斷周期為4 s，斷電時(shí)間為1 s。可見全線斷續(xù)器在同一時(shí)間導(dǎo)通和斷開，實(shí)現(xiàn)了GPS同步。由于各位置通斷瞬間的沖擊電壓持續(xù)時(shí)間存在差異，通斷電位的延遲時(shí)間需能夠避開所有位置通斷瞬間的沖擊電壓，因此，通斷電位的延遲時(shí)間分別選取20 000 ms和800 ms，若延遲時(shí)間不足以避開所有位置的沖擊電壓，采集的管道通斷電位數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。

圖 2 同一管道不同位置的電位波形 

圖 3展示了CP-Thinker記錄儀采集的恒電位儀在1 s、4 s、15 s通斷周期時(shí)的輸出電壓波形。在1 s及4 s周期下，恒電位儀能迅速?gòu)臄嚯娀謴?fù)到原始輸出；而在15 s周期且斷電3 s的工況下，恒電位儀約6 s才恢復(fù)到原始輸出。若采用12 s通電、3 s斷電的周期，通電電位的延遲時(shí)間需大于6 s，否則測(cè)試得到的通電電位偏正，因此，更推薦采用4 s或者1 s的較短周期，以確保恒電位儀響應(yīng)更及時(shí)，檢測(cè)效率也更高。

圖 3 同一恒電位儀不同周期的輸出電壓波形 

綜上，采用通斷電位法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，合理選擇通斷周期及延遲時(shí)間是確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提。

1.2  影響試片斷電法檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素

圖 4是DUL2和CP-Thinker記錄儀同一時(shí)間、同一位置測(cè)量的某管道直流電位和交流電壓的數(shù)據(jù)，DUL2的交流電壓最大量程為24 V，當(dāng)測(cè)量電壓超過(guò)24 V時(shí)，其直流電位測(cè)量不正確。而使用量程更大的CP-Thinker記錄儀測(cè)量時(shí)，所測(cè)得的交流電壓和直流電位均準(zhǔn)確。因此，選擇量程和精度合適的檢測(cè)設(shè)備，是保證試片斷電法測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

圖 4 UDL2和CP-Thinker同一位置/時(shí)段記錄的交流電壓及管地電位

2  影響雜散電流檢測(cè)質(zhì)量的因素

2.1  影響交流雜散檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素

圖 5展示的是在同一位置、同一時(shí)段下，不同埋設(shè)深度的試片所測(cè)得的交流干擾數(shù)據(jù)。兩個(gè)試片的交流電壓基本一致，交流電流密度存在明顯差異，評(píng)估的交流干擾腐蝕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也不同。這種差異源于不同土壤電阻率，導(dǎo)致試片發(fā)散電阻顯著不同。

圖 5 同一恒電位儀不同周期的輸出電壓波形 

進(jìn)行交流雜散測(cè)試時(shí)，應(yīng)將試片或探頭埋設(shè)于管道附近，深度在管道中心線以下，距離管道外壁100 mm～300 mm，冬季應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下。

2.2  影響直流雜散檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素

動(dòng)態(tài)直流雜散腐蝕風(fēng)險(xiǎn)通常通過(guò)管道的腐蝕速率、管道極化電位正向偏移量及時(shí)間比例來(lái)評(píng)級(jí)，在極化電位的測(cè)試過(guò)程中，恒電位儀的性能及其在動(dòng)態(tài)直流雜散干擾下運(yùn)行的穩(wěn)定性，是影響檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要因素。

在直流雜散的檢測(cè)過(guò)程中，用CP-Thinker記錄儀記錄恒電位儀的輸出電流和通電點(diǎn)電位。

A型號(hào)恒電位儀恒電位運(yùn)行時(shí)，受外界直流雜散干擾轉(zhuǎn)為恒流運(yùn)行（圖 6 a）。B型號(hào)的恒電位儀受到外界直流雜散干擾，當(dāng)通電點(diǎn)電位負(fù)于預(yù)置電位時(shí)，輸出為0；而當(dāng)外界直流雜散干擾使通電點(diǎn)電位正于預(yù)置電位時(shí)，恒電位儀無(wú)法及時(shí)調(diào)整輸出（圖 6 b）。在上述兩種情況下測(cè)試的通電電位和極化電位，是在恒電位儀運(yùn)行模式不穩(wěn)定或故障下測(cè)試的，不能全面準(zhǔn)確的評(píng)估動(dòng)態(tài)直流雜散的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響直流雜散消減設(shè)計(jì)方案。因此，進(jìn)行動(dòng)態(tài)直流雜散檢測(cè)時(shí)，同步監(jiān)測(cè)恒電位儀的輸出電流和通電點(diǎn)電位是十分必要的。

（a） A型號(hào)恒電位 

（b） B型號(hào)恒電位 

圖 6 CP-Thinker記錄儀監(jiān)測(cè)恒電位儀通電點(diǎn)電位和輸出電流曲線圖 

此外，檢測(cè)用的便攜參比電極的有效性、測(cè)試儀器儀表的精度、試片和土壤接觸是否良好等因素均能影響陰極保護(hù)有效性檢測(cè)數(shù)據(jù)及交直流雜散檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員應(yīng)注意識(shí)別這些影響因素，并嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3  結(jié)論

開展管道陰極保護(hù)效果評(píng)價(jià)及雜散電流干擾調(diào)查時(shí)，要識(shí)別各自的檢測(cè)數(shù)據(jù)影響因素并嚴(yán)格控制檢測(cè)質(zhì)量要點(diǎn)，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、結(jié)論可靠。應(yīng)選擇功能齊全的檢測(cè)設(shè)備，且具備GPS同步功能，能夠檢測(cè)管道的通電電位、斷電電位、試片極化電位及交直流電流密度，并具備高頻采集波形的能力。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行測(cè)試，不得為圖簡(jiǎn)便而簡(jiǎn)化測(cè)試步驟和降低測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

作者簡(jiǎn)介：張亞超，1983年生，工程師，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)從事管道腐蝕防護(hù)方面的工作。聯(lián)系方式：15901239554，zhangyc@ankopipe.com。