于海涛 大庆油田工程有限公司

一种多通电点且各点电位可调的阴极保护设计

于海涛 大庆油田工程有限公司

哈拉哈塘油田哈6联合站储罐和埋地钢质管道采用强制电流阴极保护，每套系统采用多通电点设置，并使每个通电点均可以作为恒电位仪电位反馈点，通电点处输出电压和输出电流通过恒电位仪进行调节。以保护2座700 m3回收水罐和1座400 m3净化水罐阴极保护系统为例，每座水罐均设置1个通电点。系统运行2年后的测试结果说明，多通电点阴极保护设计可以有效解决以往阴极保护系统中单通电点的局限性和阴极保护电流分布不均匀的问题。

哈6联合站；强制电流阴极保护；多通电点设置；电位调节；电流分布

哈拉哈塘油田哈6区块为哈拉哈塘油田主产区，哈6联合站为该区块中心处理站。哈6联合站由原油脱水单元、天然气处理单元、火炬单元、空氮站单元、污水处理及回灌单元和导热油单元组成。哈6联合站共有立式和卧式容器59台，储罐5座。哈6联合站与哈拉哈塘临时设施毗邻，临时设施建有2套阴极保护系统，来保护5座储罐底板下表面和埋地管道外壁。

1 阴极保护分析

哈6联合站场区建构筑物和容器储罐采取联合接地极，埋地管道种类多且走向分散，站场平面布置紧凑。阳极地床不能设置在最合理的位置，同时也无法准确预测埋地设施对阴极保护电流的影响。

通常1台恒电位对应1个通电点。阴极保护一旦投入使用，再调整通电点的位置以改变电流分布不均匀的问题，将破坏厂区地面并重新敷设电缆，调整电缆走向，因此改变通电点的位置很困难。

结合站场区域性阴极保护和保护效果问题，本工程阴极保护设计的主要任务是解决阴极保护系统中单通电点的局限性和阴极保护电流分布不均匀的问题。

2 阴极保护方法

哈6联合站主要被保护体见表1和表2。

经过核算并结合站场平面布置，本工程采用4套系统保护哈6联合站站内被保护体。每套系统采用多通电点设置，并使每个通电点电位均可以作为恒电位仪电位反馈点，通电点处输出电压和输出电流通过恒电位仪进行调节。

阴极保护系统多通电点设计原理如图1所示，设计方法如下：

表1 哈6联合站储罐统计

表2 哈6联合站埋地管道统计

图1 阴极保护系统多通电点设计原理

深井阳极地床引出阳极电缆接至恒电位仪阳极接线柱。恒电位仪阴极接线柱、参比电极接线柱和零位接线柱分别接出一根电缆接至相应的阴极电缆分线箱、参比电缆分线箱和零位电缆分线箱。

阴极电缆分线箱、参比电缆分线箱和零电缆分线箱按通电点设置的数量，从分线箱分别引出相应数量电缆连接至每个通电点测试箱的接线柱，被保护体通电点处设置的阴极电缆、零位电缆和参比电极电缆连接至测试箱接线柱。其中测试箱内两个阴极电缆接线柱用铜连接片连接，使其处于连通状态。

恒电位仪需要哪一通电点处被保护体反馈电位，就接通哪点的零位电缆和参比电缆，此时恒电位仪显示的是该点的输出电压、电流和通电点电位。

这样实现了一套阴极保护系统有多个通电点，并且每个通电点处参比电极都可以作为恒电位仪的电位信号反馈源，可以分别调试每一个通电点电位。通过每一通电点电位调试对比，选择阴极保护系统保护效果最好的通电点作为恒电位仪的电位信号反馈源。

为了减少阴极保护“盲点”，在站场埋地管道较多且交叉、站场角落处易受接地极影响的管道或储罐设置测试桩，监测被保护体保护电位。在强制电流阴极保护保护不到的“盲点”处设置牺牲阳极进行补充保护。

通过多通电且各点电位可调的强制电流阴极保护和辅助性牺牲阳极保护可以使站场被保护体最大限度得到保护。

3 阴极保护设计实例

以保护2座700 m3回收水罐和1座400 m3净化水罐阴极保护系统为例，每座水罐均设置1个通电点。阴极保护投产调试时，在1#测试箱将来自零位电缆分线箱电缆与罐底板零位电缆用窥口铜接端子（俗称“铜鼻子”）连接，同时将来自参比电缆分线箱电缆与罐底板参比电极电缆用窥口铜接端子连接。此时恒电位仪显示的输出电压、输出电流和通电点电位反映的是1#通电点。同理，按照相同方法操作，恒电位仪可以显示2#和3#通电点处输出电压、输出电流和通电点电位。每个通电点调试过程中，记录该系统各测试桩保护电位。通过调节3个通电点，比较被保护体保护电位，选择保护电位较理想的通电点作为恒电位仪的电位信号反馈源。

哈6联合站4套阴极保护系统运行2年后，恒电位仪输出和各测试桩电位见表3和表4。

表3 恒电位仪统计

强制电流阴极保护投运调试后，通过测试桩检测，排泥泵出口去排污池管线和部分热网管线电位未达到保护。通过在管道两侧补充锌合金阳极补充保护，“盲点”部分被保护体电位均达到保护要求。

站场阴极保护设计达到标准对于被保护体保护电位要求。

表4 测试桩电位统计

4 结语

阴极保护系统通过采用多通电点及各通电点电位可调的设计方法，有效解决了以往阴极保护系统中单通电点的局限性和阴极保护电流分布不均匀的问题，减少了因被保护体达不到保护电位而增加的阴极保护系统，避免单一通电点过大电流输出造成被保护体局部过保护和离通电点较远处被保护体受埋地钢结构影响达不到保护电位要求的情况。

由于仪表专业和电力专业共用接地极，为满足接地电阻值要求，场区通常采取联合接地保护，使阴极保护系统电流消耗量大[1]。在功能集中、平面布局复杂、埋地钢结构密集的油气站场，使各被保护体达到保护要求，是站场阴极保护设计的难题。现阶段各专业对阴极保护存在认识上偏差，容易导致各专业只完成本专业设计任务，而对阴极保护缺少统一考虑。在今后的工程设计中需要腐蚀防护专业与工艺专业、电力专业、仪表自控专业和土建专业对站场阴极保护有统一的设计思想。

[1]雷鸣．阴极保护技术在接地网防腐中的应用[J]．油气田地面工程，2014，33（6）：44.

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.035

于海涛：毕业于哈尔滨理工大学材料物理与化学专业，硕士研究生。从事防腐保温设计工作。参与过新疆塔里木油田标准化设计、哈拉哈塘油田一期二期开发设计和漠大线二期设计。

2015-03-04

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