埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準
2021-04-03 16:05:27
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中華人民共和國
中華人民共和國住房和城鄉建設部 聯 合 發 布中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 2012-05-01實施 201×-××-××發布 埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準Standard for AC interference mitigation of buried steel pipelines GB /T50698—2011 SY 中華人民共和國國家標準 UDC
埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準
Standard for AC interference mitigation of buried steel pipelines
GB/T50698—2011
主編部門:中國石油天然氣集團公司
批準部門:中華人民共和國住房和城鄉建設部
施行日期:2012年 5 月 1 日
本標準是根據住房和城鄉建設部《關于印發<2009年工程建設標準規范制訂、修訂計劃>的通知》(建標[2009]88號)的要求,由中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司會同有關單位編制完成的。
本標準在編制過程中,編制組經廣泛調查研究,認真總結實踐經驗,參考有關國際標準和國外先進標準,并在廣泛征求意見的基礎上,最后經審查定稿。
本標準共分8章和2個附錄,主要技術內容包括:總則、術語、基本規定、調查與測試、交流干擾防護措施、防護系統的調整及效果評定、管道安裝中的干擾防護、運行與管理等。
本標準由住房和城鄉建設部負責管理,由石油工程建設專業標準化委員會負責日常管理,由中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司負責具體技術內容的解釋。執行過程中如有意見和建議,請寄送中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司(成都市小關廟后街25號,郵編610017)。
本標準主編單位:中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司
本標準參編單位:中國石油天然氣管道工程有限公司
中國電力科學研究院
本標準主要起草人員:張 平 向 波 龔樹鳴 黃留群 陸家榆 李英義 齊 磊
程 明 蔣 俊 竇宏強 湯曉勇 傅賀平 馮 琦 黃春蓉
本標準主要審查人員:李紹忠 盧綺敏 葛艾天 歐 莉 陳敬和 曹靖斌 許 敬
薛志遠 崔 典 周鳳山 毛 麗 肖丁銘
目 次
附:條文說明
4 Investigation and measurement
4.2 Items for investigation and measurement4
4.3 Classification and application of measurement
5 Mitigation measures for AC interference
5.2 Mitigation measures for fault and lightning
5.3 Mitigation measures for steady AC interference8
6 Adjustment and assessment for the mitigation system
6.1 Adjustment for the mitigation system
6.2 Assessment the mitigation system
7 Mitigation during the pipeline construction9
8.1 Examination and measurement
8.2 Excavation and investigation0
Appendix A Measurement for AC corrosion assessment1
A.2 Measurement of AC influence voltage11
A.3 Measurement of AC current density2
Appendix B Identification of an AC corrosion case13
Explanation of Wording in this code14
Addition:Explanation of provisions
1 總 則
1.0.1 為有效地控制高壓交流輸電系統和交流牽引系統對埋地鋼質管道(以下簡稱管道)的交流干擾腐蝕危害,減輕交流干擾和雷電對腐蝕控制系統的影響,規范交流干擾防護工程的技術要求,制定本標準。
1.0.2 本標準適用于管道交流干擾的調查與測量、交流干擾腐蝕防護工程的設計、施工和維護。
1.0.3 在干擾區域,宜由被干擾方、干擾源方及其他有關各方的代表,組成防干擾協調機構,按統一測試、統一評價、分別實施和管理的原則,聯合設防、協調、處理,減輕干擾問題。
1.0.4 埋地鋼質管道交流干擾防護技術要求除應執行本標準外,尚應符合國家現行有關標準的規定。
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2 術 語
2.0.1 交流干擾 AC interference
由交流輸電系統和交流牽引系統在管道上耦合產生交流電壓和電流的現象。
2.0.2 交流干擾源 source of AC influence
能對埋地鋼質管道造成交流干擾的高壓交流輸電線路、設施和交流電氣化鐵路、設施,統稱交流干擾源,或簡稱干擾源。
2.0.3 管道交流干擾電壓 pipeline AC influence voltage
由交流干擾產生的管道對地交流電壓。也稱為管地交流電位。
2.0.4 交流電流密度 AC current density
交流電流在防腐層破損點處單位面積的漏泄量。
2.0.5 故障屏蔽fault shield
在輸電線路桿塔、變電站等的接地體與管道之間設置淺埋接地體,當輸電系統發生故障時,可為管道和防腐層局部位置提供防護的措施。
2.0.6 去耦隔直裝置 DC decoupling device
允許交流電流雙向流動、切斷或極大地降低直流電流流動的裝置。包括極化電池、接地電池和固態去耦合器等。
2.0.7 固態去耦合器 solid-state DC decoupler
由固態電子元器件組成的干型去耦隔直裝置。它具有在低壓直流時的高電阻和交流時的低電阻的特性。
2.0.8 集中接地 lumped ground
在受附近輸電系統干擾的管道的某些重要位置設置的深埋或淺埋接地,為管道和防腐層提供持續干擾或瞬間干擾防護。
3 基本規定
3.0.1 管道與高壓交流輸電線路、交流電氣化鐵路宜保持盡可能大的間距。
3.0.2 在路徑受限區域,相關建設單位在系統設計中應充分考慮管道可能受到的交流干擾,并對管道上可能產生的交流腐蝕和對腐蝕控制系統的影響程度進行分析和評估。
3.0.3 對管道造成交流干擾的干擾源,應根據國家現行有關標準采取減輕交流干擾的措施。
3.0.4 當確認管道受交流干擾影響和危害時,必須采取與干擾程度相適應的防護措施。
3.0.5 當管道上的交流干擾電壓不高于4V時,可不采取交流干擾防護措施;高于4V時,應采用交流電流密度進行評估,交流電流密度可按下式計算:
……………………………………(3.0.5)
式中:
JAC——評估的交流電流密度(A/m2);
V ——交流干擾電壓有效值的平均值(V);
ρ——土壤電阻率(?·m);
d ——破損點直徑(m)。
注:1 ρ值應取交流干擾電壓測試時,測試點處與管道埋深相同的土壤電阻率實測值;
2 d值按發生交流腐蝕最嚴重考慮,取0.0113。
3.0.6 管道受交流干擾的程度可按表3.0.6交流干擾程度的判斷指標的規定判定。
表3.0.6 交流干擾程度的判斷指標
交流干擾程度 | 弱 | 中 | 強 |
交流電流密度(A/ m2) | <30 | 30~100 | >100 |
3.0.7 當交流干擾程度判定為“強”時,應采取交流干擾防護措施;判定為“中”時,宜采取交流干擾防護措施;判定為“弱”時,可不采取交流干擾防護措施。
3.0.8 在交流干擾區域的管道上宜安裝腐蝕檢查片,以測量交流電流密度和對交流腐蝕及防護效果進行評價。檢查片的裸露面積宜為100mm2,安裝按本規范附錄A進行。
3.0.9 從事交流干擾和雷電影響防護設施安裝、調試、測試、維修的人員應受過電氣安全培訓,并掌握相關電氣安全知識。
3.0.10 本標準應在有資格的腐蝕工程師或具有實踐經驗的腐蝕專家指導下使用。
4 調查與測試
4.1.1 當管道與高壓交流輸電線路、交流電氣化鐵路的間隔距離大于1000m時,不需要進行干擾調查測試;當管道與110kV及以上高壓交流輸電線路靠近時,是否需要進行干擾調查測試可按管道與高壓交流輸電線路的極限接近段長度與間距相對關系圖(圖4.1.1)確定。
圖4.1.1極限接近段長度(L)與間距(a)相對關系圖
4.1.2 當管道與高壓交流輸電線路的相對位置關系處于需要進行干擾調查測試區時,對已建管道應進行管道交流干擾電壓、交流電流密度和土壤電阻率的測量;對在設計階段的新建管道可采用專業分析軟件,對干擾源在正常和故障條件下管道可能受到的交流干擾進行計算。
4.2.1 交流干擾源的調查測試應包括下列內容:
1 高壓輸電系統應包括下列內容:
1) 管道與高壓輸電線路的相對位置關系;
2) 塔型、相間距、相序排列方式、導線類型和平均對地高度;
3) 接地系統的類型(包括基礎)及與管道的距離;
4) 額定電壓、負載電流及三相負荷不平衡度;
5) 單相短路故障電流和持續時間;
6) 區域內發電廠(變電站)的設置情況。
2 電氣化鐵路應包括下列內容:
1) 鐵軌與管道的相對位置關系;
2) 牽引變電所位置,鐵路沿線高壓桿塔的位置與分布;
3) 饋電網絡及供電方式;
4) 供電臂短時電流、有效電流及運行狀況(運行時刻表)。
4.2.2 被干擾管道的調查測試應包括下列內容:
1) 本地區過去的腐蝕實例;
2) 管道外徑、壁厚、材質、敷設情況及地面設施(跨越、閥門、測試樁)等設計資料;
3) 管道與干擾源的相對位置關系;
4) 管道防腐層電阻率、防腐層類型和厚度;
5) 管道交流干擾電壓及其分布;
6) 安裝檢查片處交流電流密度;
7) 管道沿線土壤電阻率;
8) 管道已有陰極保護和防護設施的運行參數及運行狀況;
9) 相鄰管道或其他埋地金屬構筑物干擾腐蝕與防護技術資料。
4.3 測試工作的分類及應用
4.3.1 測試工作應分以下三種:
1 普查測試:用于初步調查干擾程度及管地交流電位分布情況,為詳細測試提供依據;
2 詳細測試:提供實施干擾防護措施所需的技術參數;
3 防護效果評定測試:用于調整交流干擾防護系統運行參數及評定防護效果。
4.3.2 對本規范第4.2.1和4.2.2條所規定的調查測試項目,可以根據具體干擾狀態、測試工作種類確定對全部或部分項目進行測試。一般情況下,調查與測試項目宜按表4.3.2的規定進行。
表4.3.2 調查與測試項目
實施 方面 | 調查、測試項目 | 測試分類 | ||||
普查測試 | 詳細測試 | 防護效果 評定測試 | ||||
干 擾 源 側 | 高壓輸電系統 | 管道與高壓輸電線路的相對位置關系 | ○ | ○ | — | |
塔型、相間距、相序排列方式、導線類型和平均對地高度 | √ | ○ | — | |||
接地系統的類型(包括基礎)及與管道的距離 | ○ | ○ | — | |||
額定電壓、負載電流及三相負荷不平衡度 | △ | ○ | — | |||
單相短路故障電流和持續時間 | √ | ○ | — | |||
區域內發電廠(變電站)的設置情況 | √ | ○ | — | |||
電氣化鐵路 | 鐵軌與管道的相對位置關系 | ○ | ○ | — | ||
牽引變電站位置,鐵路沿線高壓桿塔的位置與分布 | ○ | ○ | — | |||
饋電網絡及供電方式 | ○ | ○ | — | |||
供電臂短時電流、有效電流及運行狀況(運行時刻表) | √ | ○ | — | |||
被 干 擾 側 | 本地區過去的腐蝕實例 | △ | △ | — | ||
管道外徑、壁厚、材質、敷設情況及地面設施(跨越、閥門、測試樁)等設計資料 | √ | ○ | — | |||
管道與干擾源的相對位置關系 | ○ | ○ | — | |||
管道防腐層電阻率、防腐層類型和厚度 | △ | ○ | — | |||
管道交流干擾電壓及其分布 | ○ | ○ | ○ | |||
安裝檢查片處交流電流密度 | — | √ | △ | |||
管道沿線土壤電阻率 | ○ | ○ | ○ | |||
管道已有陰極保護防護設施的運行參數及運行狀況 | △ | ○ | △ | |||
相鄰管道或其他埋地金屬構筑物干擾腐蝕與防護技術資料 | △ | △ | — |
注:○——必須進行的項目; △——應進行的項目; √——宜進行的項目。
4.4 測試工作的要求
4.4.1 普查測試應遵循下列原則:
1 測試點應選在與干擾源接近的管段,間隔宜為1km,應盡量利用現有測試樁;
2 對與高壓交流輸電線路接近的管段,各點測試時間不短于5min;對與交流電氣化鐵路接近的管段,測試宜選擇在列車運行的高峰時間段上;
3 應記錄每次測量的時間和位置。
4.4.2 詳細測試應遵循下列原則:
1 測試點應根據普查測試結果布設在干擾較嚴重的管段上,干擾復雜時宜加密測試點;
2 測定時間段應分別選擇在干擾源的高峰、低峰和一般負荷三個時間段上,測定時間段一般為60min,對運行頻繁的電氣化鐵路可取30min;對強度大或劇烈波動的干擾,普查測試期間測得的交流干擾電壓最大和交流電流密度最大的點,以及其他具有代表性的點,應當進行24h連續測試,或者直到確立和干擾源負載變化的對應關系;
3 每次測試的起止時間、測定時間段、讀數時間間隔、測試點均應相同;
4 各測試點以相同的讀數時間間隔記錄數據。
4.4.3 防護效果評定測試應遵循下列原則:
1 防護效果評定應在所有詳細測試點進行,測定時間段一般為8h;
2 接地點、檢查片安裝點、干擾緩解較大的點和較小的點,測定時間段為24h;
3 在安裝檢查片的測試點應進行交流電流密度的測量;
4 在安裝減輕干擾的接地點應測量接地線中的交流電流;
5 其他原則與詳細測試相同;
6 應繪制實施干擾防護措施前、后,原干擾段的管地交流電位分布曲線和測試點的電壓-時間曲線。
4.4.4 上述各類測試中,讀數時間間隔一般為10s~30s,干擾電壓變動劇烈時,宜為1s。
4.4.5 測試時應斷開臨時性陰極保護和臨時防護接地體。
4.4.6 土壤電阻率的測試應與管道交流電壓測試同時、同位置進行。
4.4.7 交流干擾測量方法及數據處理應按本標準附錄A執行。
5 交流干擾防護措施
5.1.1 防護措施設計應根據調查與測試的結果,對下列各項進行預測和評估:
1 干擾源在正常運行狀態下對管道的交流腐蝕;
2 故障情況或雷電狀態下對管道防腐層和金屬本體、陰極保護設備和干擾防護設施的損傷;
3 操作和維護人員及公眾的接觸安全等影響。
5.1.2 對存在交流干擾的管道,在陰極保護系統設計中應給予更大的保護電流密度;在運行調試中應使管道保護電位(相對于CSE,消除IR降后)比陰極保護準則電位(一般土壤環境中-850mV,在厭氧菌或硫酸鹽還原菌及其他有害菌土壤環境中-950mV)更負。
5.1.3 在同一條或同一系統的管道中,根據實際情況可采用一種或多種防護措施;但所有干擾防護措施均不得對管道陰極保護的有效性造成不利影響。
5.1.4 管道與輸電線路桿塔、通信鐵塔等及其接地裝置間應盡可能地保證足夠的安全距離。在路徑受限地區難以滿足安全距離時,應采取故障屏蔽、接地、隔離等防護措施;宜根據工程實際情況,在分析計算的基礎上進行管道安全評估。
5.1.5 埋地管道與高壓交流輸電線路的距離宜符合下列規定:
1 在開闊地區,埋地管道與高壓交流輸電線路桿塔基腳間控制的最小距離宜不小于桿塔高度;
2 在路徑受限地區,埋地管道與交流輸電系統的各種接地裝置之間的最小水平距離一般情況下不宜小于表5.1.5的規定。在采取故障屏蔽、接地、隔離等防護措施后,表5.1.5規定的距離可適當減小。
表5.1.5 埋地管道與交流接地體的最小距離(m)
電壓等級(kV) | ≤220 | 330 | 500 |
鐵塔或電桿接地 | 5.0 | 6.0 | 7.5 |
5.1.6 管道與110kV及以上高壓交流輸電線路的交叉角度不宜小于55°。在不能滿足要求時,宜根據工程實際情況進行管道安全評估,結合防護措施,交叉角度可適當減小。
5.1.7 陰極保護設備應配有雷電和電涌保護裝置。
5.1.8 交流干擾防護設施的所有永久性電纜連接件應仔細檢查,確保連接點具有良好的機械強度和導電性,并在回填前做好防腐密封。
5.1.9 所有交流干擾防護設施的安裝中,應首先把接地電纜連接到接地極上,然后再連接到受干擾的管道上。拆下的順序相反,連接接地極的一端應最后拆卸。操作中應使用適當的絕緣工具或絕緣手套來減少電擊危險。
5.2 故障和雷電干擾的防護措施
5.2.1 故障屏蔽應符合下列規定:
1 在管道鄰近架空輸電線路桿塔、變電站或通訊鐵塔、大型建筑的接地體的局部位置處,可沿管道平行敷設一根或多根淺埋接地線作屏蔽體,減輕在電力故障或雷電情況下,強電沖擊對管道防腐層或金屬本體的影響;
2 屏蔽線宜通過固態去耦合器與受影響的管道連接且連接點不少于兩處。
5.2.2 集中接地應符合下列規定:
1 在進、出工藝站場、監控閥室的管道上或監視閥室安裝有絕緣接頭的放空管等位置處,宜設置集中接地,減輕在電力故障或雷電情況下,強電沖擊對管道輔助設施、陰極保護設備和線路管道防腐層的影響;
2 集中接地可利用就近的管道系統共用接地網接地。在需單獨設置接地的位置,應根據現場環境條件接地體采用淺埋或深埋方式;
3 接地體宜通過去耦隔直裝置與受影響的管道連接。
5.2.3 接地墊應符合下列規定:
1 在操作人員與管道輔助設施(如閥門、陰極保護檢測裝置)接觸區域內可能存在危險的接觸電壓和跨步電壓時,可采用接地墊,避免接觸電壓和跨步電壓對操作人員的危害;
2 接地墊面積應足夠大,并盡量靠近地面安裝;
3 接地墊與受影響的構筑物連接點應不少于兩處,可通過去耦隔直裝置連接,以減輕陰極保護屏蔽、電偶腐蝕,以及對陰極保護同步瞬間斷電測量的不利影響;
4 接地墊上方宜鋪一層干凈的、排水良好的礫石層,礫石層的厚度不應小于8cm,礫石粒徑不小于1.3cm。
5.2.4 固態去耦合器、極化電池、接地電池及其他裝置應符合下列規定:
1 在受強脈沖和過高感應交流電壓影響的管道和適當的接地裝置之間,可裝設固態去耦合器、極化電池、接地電池或其他裝置,以有效隔離陰極保護電流,將管道瞬間干擾電壓降到容許值以下;
2 當使用固態去耦合器、極化電池、接地電池以及其他裝置時,應當正確選擇其規格、位置、連接方式,并能安全承載最大沖擊電流。
5.2.5 管道與防護裝置和接地裝置連接電纜的截面積應與泄放電流強度相匹配,宜采用35mm2的多股銅芯電纜,電纜敷設應當盡可能的短直。
5.3 持續干擾的防護措施
5.3.1 可采取在長距離干擾管段的適當部位設置絕緣接頭的分段隔離措施,將與交流干擾源相鄰的管段與其他管段電隔離,以簡化防護措施。
5.3.2 在進行持續干擾防護措施的設計時,應根據調查與測試結果的分析,結合對陰極保護效果的影響等因素,選定適用的接地方式。持續干擾防護常用的接地方式應符合表5.3.2的規定。
表5.3.2 持續干擾防護常用的接地方式
方 式 | 直接接地 | 負電位接地 | 固態去耦合器接地 |
示 意 圖 | |||
特 點 及 適 用 范 圍 | 適用于陰極保護站保護范圍小的被干擾管道。具有簡單經濟、減輕干擾效果好的優點,缺點是應用范圍小,漏失陰極保護電流。 | 適用于受干擾區域管道與強制電流保護段電隔離,且土壤環境適宜于采用犧牲陽極陰極保護的干擾管道。具有減輕干擾效果好、向管道提供陰極保護的優點;缺點是管道進行瞬間斷電測量與評價陰極保護有效性實施困難。 | 適用范圍廣。能有效隔離陰極保護電流,啟動電壓低,可將感應交流電壓降到允許的極限電壓內,減輕干擾效果好;額定雷電沖擊及故障電流通流容量大,裝置抗雷電或故障電流強電沖擊性能好。缺點是價格高。 |
5.3.3 接地點的設置應根據詳細測試或計算結果分析確定,通常情況下,可按下述條件綜合確定:
1 相互位置條件:
1) 被干擾管道首、末端;
2) 管道接近或離開干擾源處;
3) 管道與干擾源距離最小的點;
4)管道與干擾源距離發生突變的點;
5)管道穿越干擾源處。
2 技術條件:
1) 交流電流密度較大的點;
2) 管道交流干擾電壓較高、且持續時間較長的點;
3) 高壓輸電線導線換位處;
4)土壤電阻率低,便于接地體設置的場所。
5.3.4 干擾防護設施中所有的連接點應安全可靠;所有電纜、連接件和裝置部件等應能承受預期的最大沖擊或故障電流。
5.3.5 在存在直流雜散電流影響的管段進行持續交流干擾防護時,宜采用去耦隔直裝置。去耦隔直裝置的直流反向啟動電壓必須高于管道可能出現的對地負向直流電壓。
6 防護系統的調整及效果評價
6.1.1 交流干擾防護工程安裝完畢后,應立即投入試運行,并進行全面綜合調整,使防護系統達到最佳效果。
6.1.2 防護系統的調整,可采用以下措施:
1 改變防護接地點位置,或增設防護接地點及其設施;
2 分段隔離措施。絕緣接頭兩端應跨接去耦隔直裝置或避雷器等防電涌裝置。
6.2.1 防護效果的評價應符合以下原則:
1 防護效果的評價點應包括防護接地點、檢查片安裝點、干擾緩解較大的點、干擾緩解較小的點,其他評定點可根據實際情況選擇;
2 在測取干擾防護措施實施前、后參數時,應統一測量點、測定時間段、讀數時間間隔、測量方法和儀表設備。
6.2.2 防護效果應符合下列規定:
1 在土壤電阻率不大于25Ω?m的地方,管道交流干擾電壓低于4V;在土壤電阻率大于25Ω?m的地方,交流電流密度小于60A/m2;
2 在安裝陰極保護電源設備、電位遠傳設備及測試樁位置處,管道上的持續干擾電壓和瞬間干擾電壓應低于相應設備所能承受的抗工頻干擾電壓和抗電強度指標,并滿足安全接觸電壓的要求。
7 管道安裝中的干擾防護
7.0.1 鄰近交流輸電系統的管道在施工期間應指定專人負責電氣安全。安全負責人應熟悉輸電線路對管道的電磁影響及其防護的規定。
7.0.2 管道施工開始前,宜與鄰近干擾源方的主管部門商議,共同制定適當的施工程序,保證管道施工安全順利進行。
7.0.3 在進行與交流干擾區域內管道接觸的任何作業前,應進行管道交流干擾電壓的測量。
7.0.4 在交流干擾區域內進行管道施工時,應符合下列規定:
1 長度為300m與大地絕緣的管段兩端應裝設臨時接地極;長度超過300m與大地絕緣的管段,應由一端開始,每隔300m裝設單獨的臨時接地極。接地極接地電阻應小于30Ω;
2 臨時接地極可以是接地棒、裸露的套管或其他適宜的金屬接地體,但不得與鄰近的輸電線路接地極相連;
3 臨時接地極與管道的連接線應采用截面積不小于10mm2多股銅芯導線,各連接點應具有良好的機械強度和導電性;
4 所有臨時接地極應保持到管道回填,如無特殊要求,回填時應予以拆除。
7.0.5 當車輛及其他施工設備在輸電線路附近工作時,應遵守現行電氣安全規程。金屬工棚或拖車應接地。
8 運行與管理
8.1.1 交流干擾防護系統的常規功能性檢測內容及周期,按表8.1.1的規定進行,以確認防護系統是否運行正常,防護效果是否符合指標要求。
表8.1.1常規功能性檢測內容及周期
設施 | 檢測內容 | 周期 |
犧牲陽極防護設施 | 陽極交流排流量、陽極輸出電流、陽極開路電位;管地交流電位和直流電位 | 每月一次 |
測試樁 | 管地交流電位(每月一次);通過檢查片檢測:管地斷電電位、交流電流密度 | 至少每年一次 |
防護設備 | 防護設備的運行和狀況;交流排流量、接地極接地電阻 | 根據運行條件,每一個月至三個月一次 |
防護系統全面維護 | 防護系統全面檢查;各主要元件性能檢測;失效元件的更換 | 每年一次 |
8.1.2 應對檢查與測量所得的數據和所發現情況進行分析,進而指出可能存在的異常以及改進措施,說明對管道狀況進行更詳細評價的必要性。
8.1.3 當干擾環境發生較大改變時,應及時進行各項調查,對防護設施進行調整或改進防護措施。當防護設備主要元件進行維修或更換后,應進行接地點管地交流電位的24h連續測試。
8.2.1 在可能存在交流腐蝕的管段,宜定期對管道或腐蝕檢查片進行開挖調查,以對交流腐蝕進行確認。對檢查片的開挖調查宜在埋設12個月后進行,交流腐蝕的識別應符合本規范附錄B的規定。
8.2.2 管道開挖檢測應符合現行行業標準《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》SY/T0087.1-1的有關規定。檢查片的制備、腐蝕產物清除和腐蝕速率計算應按現行行業標準《埋地鋼質檢查片腐蝕速率測試方法》SY/T0029的有關規定執行。
8.3.1 處于輸電線路、電氣化鐵路及其接地體附近的管道應加強管理,防止對管道維護人員的傷害。
8.3.2 交流干擾防護設施和陰極保護設施應設置警示標志。
8.3.3 掌握鄰近高壓輸電系統、交流牽引系統的主要電氣參數及防護措施的現狀。
8.3.4 在管道檢修期內或開挖管道、接觸管道的各種作業時,應與電力或鐵路部門加強聯系,并指定有經驗人員隨時監護,避免發生電擊危害。
8.3.5 在進行干擾測試和防護設施維護及其他防護作業時的安全守則應符合現行行業標準《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》GB/T 21246的有關規定。
8.3.6 雷雨期間,不得進行交流干擾電參數測試或類似性質的工作。
8.3.7 站在接地墊上的操作、維護人員和接地墊以外人員之間,不得傳遞金屬器具。
A.1.1 對已建管道現場測量的主要參數應為管道交流干擾電壓、保護電位和土壤電阻率。當安裝了檢查片,所測參數尚應包括檢查片交流電流密度。
A.1.2 測量儀表應符合下列規定:
1 測量儀表應具有防電磁干擾性能;
2 測量儀表及測量導線應符合現行國家標準《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》GB/T 21246的有關規定。
A.1.3 參比電極應符合下列規定:
1 參比電極可采用鋼棒電極、硫酸銅電極。采用鋼棒電極時,其鋼棒直徑不宜小于16mm,插入土壤深度宜為100mm;
2 參比電極放置處,地下不應有冰層、混凝土層、金屬及其他影響測量的物體;
3 土壤干燥時,應澆水濕潤。
A.1.4 測量工作的安全守則應符合現行國家標準《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》GB/T 21246的有關規定。
A.2.1 管道交流干擾電壓測量應按本標準第4.4節的有關規定執行。對短期測量可使用交流電壓表;對長期測量應使用存儲式交流電壓測試儀。
A.2.2 測量步驟應包括:
1將交流電壓表與管道及參比電極相連接,接線方式見管道交流干擾電壓測量接線(圖A.2.2);
2 將電壓表調至適宜的量程上,記錄測量值和測量時間。
圖A.2.2 管道交流干擾電壓測量接線圖
1—交流電壓表;2—參比電極;3—埋地管道;4—測試樁;5—測試導線
A.2.3 數據處理應符合下列規定:
1 測量點干擾電壓的最大值、最小值,從已記錄的各次測量值中直接選擇。平均值應按下式進行計算:
……………………………………(A.2.3)
式中:UP —測量時間段內測量點交流干擾電壓有效值的平均值(V);
—測量時間段內測量點交流干擾電壓有效值的總和(V);
n—測量時間段內讀數的總次數。
2 繪制出測量點的電壓—時間曲線圖;
3 繪制出干擾管段的平均干擾電壓—距離曲線,即干擾電壓分布曲線圖。
A.3.1 檢查片安裝應符合下列規定:
1 在進行詳細測試時,可使用裸露面積為100mm2的便攜式棒狀探頭。將便攜式棒狀探頭插入靠近管道的土壤中,并通過測量電纜與管道電連通;
2 在進行監測及評估管道運行期間交流腐蝕影響的測量時,應使用腐蝕檢查片組(如:3片),其中應至少有一個檢查片通過測量電纜與管道電連通。檢查片與管道的凈距約0.5m,各檢查片間的間距約3m。檢查片除裸露面積為100mm2的金屬表面外,其余部位應作好防腐絕緣。檢查片的制備應符合現行行業標準《埋地鋼質檢查片腐蝕速率測試方法》SY/T0029的有關規定。
A.3.2 測量步驟應包括:
1將交流電流表串入回路與管道及檢查片相連接,接線方式見交流電流密度測量接線圖(圖A.3.2);
2將交流電流表調至適宜的量程上,記錄測量值和測量時間。
圖A.3.2 交流電流密度測量接線圖
1—腐蝕檢查片;2—埋地鋼質管道;3—交流電流表;4—測試樁;5—銅質連接片
A.3.3數據處理應將直接測量獲得的交流電流值(IAC)除以檢查片裸露面積即為交流電流密度值(JAC)。
附錄B 交流腐蝕的識別
B.0.1 在對評估為存在交流腐蝕可能性高的管段或預埋的腐蝕檢查片進行開挖檢測中,現場開挖后宜采用PH試紙及時測量缺陷與土壤界面的PH值,并測量附近土壤電阻率。
B.0.2 根據現場檢測的情況,交流腐蝕評估按表B.0.2規定的評估項目對腐蝕類型進行評價,當大多數評估項目結論為肯定時,可以判定為交流腐蝕?,F場不能識別的,應做好記錄,提交相應的專業技術人員處理。
表B.0.2 交流腐蝕評估表
序號 | 評 估 內 容 | 是 | 否 |
1 | 管道上存在大于4V的持續交流干擾電壓 | ||
2 | 防腐層單個破損點面積為1~6平方厘米的小缺陷 | ||
3 | 管壁存在腐蝕 | ||
4 | 測得的管道保護電位值在陰極保護準則允許的范圍內 | ||
5 | PH值非常高(典型情況大于10) | ||
6 | 腐蝕形態呈凹陷的半球圓坑狀 | ||
7 | 腐蝕坑比防腐層破損面積更大 | ||
8 | 腐蝕產物容易一片片地清除 | ||
9 | 腐蝕產物清除后,鋼鐵表面有明顯的硬而黑的層狀痕跡 | ||
10 | 管道周圍土壤電阻率低或者非常低 | ||
11 | 防腐層下存在大面積的剝離(在腐蝕坑周圍有明顯的暈輪痕跡) | ||
12 | 在腐蝕區域的遠處,出現分層或腐蝕產物中含有大量碳酸鈣 | ||
13 | 腐蝕產物里存在四氧化三鐵 | ||
14 | 管道附近土壤存在硬石狀形成物 |
1 為便于在執行本規范條文時區別對待,對要求嚴格程度不同的用詞說明如下:
1)表示很嚴格,非這樣做不可的用詞:
正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴禁”。
2)表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的用詞:
正面詞采用“應”,反面詞采用“不應”或“不得”。
3)表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的用詞:
正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”;
4) 表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的用詞,采用“可”。
2 本規范中指明應按其他有關標準執行的寫法為“應符合……的規定”或“應按……執行”。
1《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》GB/T 21246
2《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》SY/T 0087.1-1
3《埋地鋼質管道檢查片腐蝕速率測試方法》SY/T 0029
中華人民共和國國家標準
埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準
Standard for AC interference mitigation of buried steel pipelines
GB××××—201×
制訂說明
本標準是根據建設部《關于印發<2009年工程建設標準規范制訂、修訂計劃>的通知》(建標[2009]88號)的要求,由主編單位會同參編單共同編制而成。
制訂過程中,經過調研,比較廣泛地征求了有關單位意見,總結了多年來管道交流干擾防護的實踐經驗,以原行業標準SY/T0032-2000《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》為基礎,同時參考了歐洲標準CEN/TS 15280-2006《埋地陰極保護管道交流腐蝕可能性評估》、美國NACE SP0177-2007《減輕交流電和雷電對金屬構筑物和腐蝕控制系統影響的措施》和ISO 15589-1:2003《管道輸送系統的陰極保護》(第一部分:陸上管道)標準,根據當前工程建設中在管道外防腐層、高壓輸電線路電壓等級等方面的發展變化情況,結合現階段國內在管道建設方面出現的新需求,為體現當今技術進步和經濟發展與對標準的需求相適應的原則,使國內標準與國際標準接軌,對原行業標準在規范結構、條文內容進行了較大的調整和補充、完善。除按建設部的《工程建設標準編寫規定》在章節編排、文字敘述上的相應調整和修改外,主要依據國際標準、國外先進標準和研究報告,結合近年來國內工程在交流干擾防護上應用的成熟的新技術和實踐經驗,對:交流干擾程度的判斷、交流腐蝕的識別、調查與測試、監測方面內容,以及減輕交流電和雷電對管道腐蝕控制系統影響的防護技術方面的內容,進行補充和完善。
為便于有關人員在使用本規范時能正確理解和執行條文規定,根據《工程建設標準編寫規定》編寫了《條文說明》。
鑒于本規范系初次編制,為了提高標準的質量,請各單位在執行本標準的過程中,注意總結經驗,積累資料。隨時將有關意見反饋給中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司(成都市小關廟后街25號,郵編610017),以便今后修訂時參考。
目 次
1 總 則
1.0.1 本條明確了本標準制定的目的。目前工程建設中,管道主要采用的是以擠壓聚乙烯三層結構防腐層(3LPE)、熔結環氧粉末等為主的高絕緣性能的防腐層,輸電線路等級更高,出現了500kV甚至750kV或1000kV,交流電氣化鐵路里程快速增長,三者間受空間限制的情況也越來越多,受交流干擾源電磁耦合影響,管道更容易感應上持續的高電壓,所引發的交流干擾問題更加劇了管道交流腐蝕及電危害的風險;而三者都是國民經濟的重要動脈,在公用走廊中的安全運行異常重要。因此,應通過既保證安全又節約投資的技術手段,合理地解決公用走廊中三者間在空間上的矛盾,有效減輕交流電和雷電對管道造成的交流腐蝕和對腐蝕控制系統的影響。編制本標準,就是為了通過規范交流干擾防護的技術要求,體現當今技術進步和經濟發展與對標準的需求相適應的原則,從交流干擾防護的實際需要出發,做到技術先進,經濟合理,安全適用,達到有效減輕交流干擾源對管道電磁耦合影響,延長管道使用壽命的目的。本標準提及的高壓交流輸電線路為架空輸電線路,絕緣良好且有鎧裝的埋地高壓輸電電纜無論正常情況還是短路情況下對管道的電磁耦合干擾影響均較小,德國AFK NO.3中也明確了不予考慮。
1.0.2 明確了本標準的適用范圍,著重于交流電干擾腐蝕危害的控制,以及交流電和雷電對埋地鋼質管道腐蝕控制系統(外防腐層、陰極保護設備和檢測設施等)的影響及減輕措施。但持續或瞬間干擾下對操作和公眾人員的安全電壓指標,不屬于金屬防腐技術范疇。
1.0.3 公用走廊中的相互影響與防護涉及相關行業之間、不同產權歸屬單位間的有效協調,為了在國民經濟的整體利益中找到一個既能將解決技術問題的費用降到最低限度,又能保證安全可靠性的解決辦法,平衡各方面的利害關系,協調解決不同行業或產權隸屬部門之間出現的技術、經濟、義務和責任問題是有必要的,交流電干擾的特點是影響范圍廣、狀態多變,并且對特定環境、對象干擾程度往往不同,所以在采取防干擾措施上,需與現場實際密切結合,干擾源方與被干擾方“綜合治理”、“共同防護”才能會起到事半功倍的效果。
1.0.4 指出本標準與其他有關規范、標準的關系。
2 術 語
2.0.1~2.0.3 《油氣田及管道腐蝕與防護工程基本術語》SY/T0030-2008標準中已有的術語在本標準中不列入。該術語按《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》SY/T0032-2000給出。
2.0.5~2.0.8 按美國腐蝕工程師協會標準《減輕交流電和雷電對金屬構筑物和腐蝕控制系統影響的措施》NACE SP0177-2007中的定義給出。
3 基本規定
3.0.1 減緩相互影響最有效的措施是從間距上保證,在系統設計中盡可能地遠離干擾源是原則,本條依據加拿大國家標準《管線和輸電線路兩者間電協調的原則和應用》CAV/CSA-C22.3 NO.6-M91(1999修訂版)總則第3.1.3條給出。
3.0.2 提出相關建設單位在交流電干擾環境中應遵守的基本要求,在對線路路由走向、廠站和導線換位的設置、饋電方式等方案的系統設計中就應對所有影響進行考慮,這是今后工程建設與運行管理中合理協調與順利實施的前提。本條是參照NACE SP0177-2007第6.2.1條和國際大電網組織(CIGRE)報告《高壓電力系統對金屬管線的影響導則》制定的。
3.0.3 ~3.0.4 本條引自SY/T0032-2000第 3.0.3條和1.0.7條。
3.0.5 采用4V電壓指標先于其他指標進行評估是按歐洲技術委員會標準CEN/TS 15280:2006中在使用管道交流干擾電壓的評估指標的相應規定。對一些低土壤電阻率區域,采用單一交流電流密度來評估存在局限性;同樣對一些高土壤電阻率區域采用單一電壓指標也存在局限性,本標準體現了以電壓來先行判斷,并綜合電流密度指標評估的指導原則。金屬管道發生AC腐蝕的前提條件是存在持續的高的感應交流電壓,該指標是國外基于大量現場測量和案例分析、實驗和基礎研究以及工程應用的基礎上的總結。
影響交流腐蝕現象的主要參數:感應的交流電壓;裸露金屬上的交流電流密度;管道直流電流的極化程度;防腐層破損點尺寸;周圍的土壤電阻率;周圍的土壤化學成份。本條中式(3.0.5)是依據殼牌DEP標準(陰極保護DEP 30.10.73)、國際大電網委員會(CIGRE)同歐洲管線腐蝕與保護委員會(CEOCOR)合作的研究驗證報告《陰極保護管道上的交流腐蝕—對腐蝕風險評估和減緩措施的指導書》,以及美國腐蝕工程師協會的《陰極保護技術教程》CP-3等給出。破損點直徑(裸露面積)的規定引自CEN/TS 15280:2006第6.1的相關規定,同時也包括:ISO 15589-1:2003、NACE技術報告《交流腐蝕:腐蝕速率、機理、減緩要求》(NACE 327工作組)中都說明了裸露面積為100mm2的缺陷具有代表性和最有可能發生交流腐蝕。
3.0.6 交流腐蝕發生的可能性與防腐層破損點的電流密度及相伴隨的管道與外界的電流流動相關聯,交流電流密度指標是經國內、外實驗室確認,同時本標準也是按CEN/TS 15280:2006及BS EN12954:2001、ISO15589-1:2003等國外標準中公認的準則制訂的。早在1975年中科院福建物質結構研究所二部的實驗研究報告就指出,當電流密度為3~5mA/cm2時,其腐蝕大約分別為自然腐蝕的2~5倍,交流腐蝕已不容忽視。如果相應于100mm2裸露面上的交流電流密度低于30 A/ m2;并且管/地電位滿足保護準則電位,則腐蝕風險是可忽視的。當交流電流密度大于100 A/ m2時,即使達到預期的陰極保護準則電位,也存在高的交流腐蝕風險。
3.0.8 裸露金屬上的交流電流密度的實測只能借助于檢查片來進行,在目前國際上對交流腐蝕的認知水平下,推薦對交流干擾的管道應使用檢查片,定期對管道或永久性腐蝕檢查片進行開挖調查,以對交流腐蝕和防護效果進行確認。
3.0.9 本條引自NACE SP0177-2007的相關規定,對施工與維護中操作人員的基本要求作出了明確規定。
3.0.10 本條是與國際標準接軌的作法,編寫本條文是為了將來更好的執行本標準。
4 調查與測試
4.1 一般規定
4.1.1 管道受干擾的程度與許多因素有關,見4.2節中調查的內容,為工程實際中方便初步判斷,增強本標準的可操作性,依據CEN/TS 15280:2006第7.2.3條及德國腐蝕問題工作協會標準《高壓三相電流裝置和交流路軌設備影響范圍內的管線安裝和操作措施》(Afk NO.3-82)的相關規定給出了管道極限接近段長度與間距的相對關系圖。
4.1.2 對已建管道推薦采用實測,對處于設計階段的新建管道或干擾源未運行情況,系統設計中可按國際大電網委員會(CIGRE)報告《高壓電力系統對金屬管線的影響導則-1995》進行計算或采用一些專用軟件進行建模計算分析。如:用于公用走廊電磁干擾和接地分析的CDEGS軟件。美國雪佛龍公司標準《AC干擾抑制系統》(CPM-DU-6020)中明確規定了對新建管道在設計中必須采用專業軟件(SES-CDEGS和Right-of-Way)進行AC干擾建模計算。對已建管道交流電流密度可根據4.4.6條測得數據計算,也可直接測試。
4.2 調查與測試的項目
4.2.1~4.2.2 本節調查與測量的項目按NACE SP0177-2007第6.2.4條及SY/T0032-2000給出,這些項目是影響干擾程度的主要因素,也滿足行建模計算所需參數的要求。
4.3 測試工作的分類及應用
4.3.1~4.3.2 測試管道交流干擾電壓是掌握管道交流干擾情況最基本、最直接的手段,又是對防護措施及效果評定的可靠依據,條文的規定按SY/T0032-2000給出,分為三個階段:首先是普查測試,粗略地了解管道被干擾的情況,并據此確定下一步的工作方向和內容;詳細測試是盡可能地、周詳地掌握被干擾的具體情況和程度,并以此決定所采取的防護措施;防護效果評定測試是完成了防護措施之后,反過來檢查效果,看減輕交流干擾達到了怎樣的程度,這三個階段中所進行的測試,雖然測試內容都相同,但深度和目的、用途不同。三個測試階段中,以詳細測試和防護效果評定測試為重要,是必須進行的。對采用軟件進行建模計算的新建管道,可直接按詳細測試中的內容收集基礎資料后建模計算。
4.4 測試工作的要求
4.4.1~4.4.7 對測試的具體要求規定是根據工程經驗及參考NACE SP0177-2007第6.2節及SY/T0032-2000的主要內容對測量的具體要求做出。
1 為了獲得足夠可靠的、具有代表性的數據,應增加測試點,延長測量時間,減小數據的讀取時間間隔。另外需根據干擾源的變化情況,以某一個或幾個能代表干擾源負荷長期變化規律的時間段取平均值,以反映被干擾管道的長期干擾狀態。根據交流電氣化鐵路干擾的特殊性及國內已具備可1s間隔24h連續采集數據的儀器,將SY/T0032-2000中的10s修改為1s。交流電流密度測量的規定是參考ISO 15589-1:2003附錄B3.3節及歐洲管線腐蝕與保護委員會(CEOCOR) 《陰極保護管道上的交流腐蝕—對腐蝕風險評估和減緩措施的指導書》的規定給出。在本標準中,對測試點的布置、測試時間段、讀數時間間隔及24h的連續測試等,都作了相應的規定。其具體值均采用了國內外習慣的作法和數值。
2 測試工作的技術要求,分別在4.4.1~4.4.6條中作了具體的規定。只有正確地掌握被干擾管道全線的狀況和變化規律,才能保證交流干擾防護工程設計合理,措施得當。
5 交流干擾防護措施
5.1 一般規定
本節對減輕交流干擾所應考慮的內容和基本措施做了基本規定。
5.1.1 列出了持續及瞬間干擾情況下,需考慮的對管道腐蝕控制系統各方面的影響,明確了應制定緩解目標的基本要求。由于持續干擾下的交流腐蝕與防腐層類型、土壤電阻率、土壤特性等相關;瞬間干擾與管道特定位置、管道參數及電流大小等相關,往往隨著干擾源與被干擾體的具體情況而變化,因此,緩解目標應根據工程具體情況制定明確的目標。本條參考NACE SP0177-2007第4.1節給出。
5.1.2 本條引自BS EN12954:2001。沒有實施陰極保護的管道更易遭受交流腐蝕危害,陰極保護對交流腐蝕有一定的抑制作用,但程度是有限的,并與破損點處的交流電流密度/直流電流密度有關,破損點處的交流電流密度/直流電流密度比值越小腐蝕風險越小,保護電流密度大意味著計算保護范圍小,設計在保護范圍及運行調式中應考慮陰極保護系統盡可能使管地斷電電位向負方向偏移,但應注意不能比管道的極限保護電位更負。俄羅斯聯邦國家標準P51164-98《鋼質干線管道防腐蝕基本要求》第5.1中規定,對存在交流干擾(50HZ)腐蝕風險管道的最小保護電位為-0.95V。
5.1.3本條引自SY/T0032-2000和ISO 15589-1:2003第5.6節,給出減輕設施設置的基本要求。
5.1.4~5.1.5 為與2010年6月25日頒布的《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》相一致,表5.1.5中對≤220kV的最小距離統一為5m。在管道靠近桿塔接地處,受阻性耦合和感性耦合影響,由于雷電電流或故障電流泄放引起的地電位升高或電弧影響,瞬間強電流沖擊則可能造成對外防腐層甚至管道本體金屬、管道附屬設備、陰極保護設備、排流保護設施的毀壞。損毀的程度取決于多種因素,包括:
管道與桿塔接地體之間的距離;
對地故障電流或雷電流的大??;
故障持續時間;
土壤電阻率;
管道防腐層電氣強度。
在這些影響因素中,對具體工程而言影響參數都是不同的,隨地點而變,因此對每一特定位置安全距離應通過計算確定。在此局部位置處從距離上盡可能地保證足夠的安全距離是避免或減輕這一有害影響的基本措施。為使標準可操作性強,指導設計與運行管理,表5.1.5中給出的是一般情況下避免擊穿外防腐層的最小凈距。需說明的是,管道防腐層電氣強度與材料類型和厚度相關,一些薄涂層(工頻耐壓遠低于三層PE),在很高土壤電阻環境,表5.1.5 的距離就可能不適合,需計算分析。另外,防腐層性能優異的管道高電壓可能會傳輸在數千米的距離內,表5.1.5 的距離并不包括影響區域內瞬間干擾下對設備和操作人員接觸電壓的安全性。
5.1.6 交叉角度的規定與德國腐蝕問題工作協會標準Afk NO.3-82第5.1節的規定一致。
5.1.7 為保護陰極保護設備免遭沿管道傳送而來的電力故障或雷電強電沖擊影響而毀壞,根據運行管理經驗及參考NACE SP0177-2007第6.3.3.1款,作此規定。
5.2 故障和雷電干擾的防護措施
本節吸收了NACE SP0177-2007第4章和AS/NZS 4853:2000附錄J的主要內容,結合國內重點工程中的運用經驗,列出了國內外公認的減輕交流電和雷電對金屬構筑物及腐蝕控制系統瞬間干擾影響的技術措施,同時這些方法對減輕干擾源在正常工作狀態下對管道的阻性耦合、感性耦合和容性耦合影響在一定距離范圍內也有作用。
5.2.1 本條采用了NACE SP0177-2007第4.2.1條中的方法。與GB15599-2009《石油與石油設施雷電安全規范》第4.7.5 條中規定一致。
5.2.2集中接地防護技術在工程中應用普遍:在線路監視閥室、監控閥室及進出工藝站場處設置低電壓電涌保護裝置與接地連接的集中接地排流防護,以減輕雷電與故障電流對絕緣接頭(法蘭)、陰極保護設備的強電沖擊影響,同時也可有效減輕雷電對沿線管道防腐層的擊穿影響。與AS/NZS 4853:2000、NACE SP0177-2007中的集中接地的措施一致。
5.2.3~5.2.5 采用了NACE SP0177-2007第4.3節、4.10節和5.3.5條中的相應方法。
5.3 持續干擾的防護措施
5.3.2 接地是減輕持續干擾直接而有效的一種措施。對管道交流干擾的防護,標準的遵旨是鼓勵和促進管道保護新技術的研究開發和推廣應用,表5.3.2列出的是工程中常用的有效的方式。直接接地、負電位接地是保留SY/T0032-2000的方式,固態去耦合器接地方法是NACE SP0177-2007中給出的方法,在國外減緩交流干擾工程中應用普遍;同時近年來在國內大型長輸管道工程也成功應用的干擾防護新技術,為體現技術先進、安全適用的原則予以列入。鉗位式排流器符合固態去耦合器定義范圍,但應滿足5.2.4和5.3.4條要求。
5.3.3 接地點的位置、數量和接地電阻需根據測試或計算的排流前管道干擾電壓分布與程度等為依據,通過計算并優化后確定,在滿足將管地交流電壓降到減緩目標內的前提下,合理確定,達到技術可靠、經濟合理的目的。本條參照SY/T0032-2000的有關規定及工程經驗制定。
5.3.5本條采用NACE SP0177-2007第4.12.1的相應規定。在直流雜散電流影響的區域,犧牲陽極接地或直接接地方式都可能吸收雜散電流,在雜散電流的流出處造成管道腐蝕,同樣管道也可能吸收雜散電流后通過直接接地極流出,造成接地極的加劇腐蝕,因此宜采用隔直去耦裝置,但在雜散電流流入端應注意其直流反向啟動電壓必須高于管道可能出現的對地負向直流電壓。
6 防護系統的調整及效果評價
6.1 防護系統的調整
6.1.1~6.1.2本節參照SY/T0032-2000的有關規定及工程經驗規定了調整的內容和方法,降低管道干擾電壓的效果取決于接地點設置的位置、數量與接地電阻,由于感性耦合的特點和產生干擾的外部環境的復雜性,因此,應根據測試結果綜合分析,進行合理調整。
6.2 防護效果評價
6.2.1參照SY/T0032-2000的有關規定和工程經驗制定,設計中應根據干擾源分布和管道的具體情況分析確定分段隔離的可行性與防護效果。
6.2.2 本條第1款是針對持續干擾下減輕交流腐蝕風險所規定的,防護效果應以有效減輕腐蝕風險并合理投資為原則,低土壤電阻率環境,交流腐蝕風險高,減輕干擾到允許電壓的接地電阻易滿足,而高土壤電阻率環境,交流腐蝕風險相對較低,干擾電壓要減輕達到低的程度工程成本高,60 A/ m2根據案例數據分析和國外研究文獻,綜合腐蝕風險程度和經濟性確定。第2款中對公眾或維護操作人員的所允許的安全接觸電壓,以及瞬間干擾電壓尚應滿足有關安全規范、條例的要求;對陰極保護電源設備、電位遠傳設備,國內產品目前基本要求是:抗電強度1000V,抗工頻干擾電壓30V。
7 管道安裝中的干擾防護
7.0.1~7.0.5對管道施工與安裝干擾防護設施期間所應采取的安全防護措施和要求進行了規定。本章參照NACE SP0177-2007和SY/T0032-2000的有關規定制定。在施工和安裝期間,由于接觸受到交流電或雷電流影響的金屬構筑物,人員會有電擊危險,必須識別這類危險并采取措施減輕這種危險。人員電擊危險的嚴重性通常和構筑物與大地間或構筑物之間的電位差大小成正比,電擊危險的嚴重程度還取決于暴露在這種危險環境的持續時間。在施工開工前,應當與該地區相應的公用供電部門進行協調,以便制定恰當的工作程序,使這樣施工不會損壞或干擾其他公用供電設備的運行(某些情況下,公用供電部門可以切斷輸電設施或者鎖住重合閘部件)。在與輸電桿塔靠近處,應確認接地體與管道的相對位置,當距離不能滿足最小凈距時,應與電力主管部門商議將接地體向遠離管道方向遷移,并采取防護措施。
8 運行與管理
8.1 檢查與測量
8.1.1~8.1.3 參照SY/T0032-2000和GB/T21448-2008的有關規定制定。本節的規定也僅是原則性的,各管理單位應依據本標準編制細則。當發現陰極保護系統管地電位或輸出電流等參數出現異常時,應及時檢查固態去耦合器等防護設施是否正常。
8.2 開挖調查
8.2.1破損點處交流腐蝕的程度受破損點尺寸物理參數;特定的土壤電阻率、堿金屬與堿土金屬陽離子(Ca2+、Mg2+)的濃度、陰極保護電流生成的氫氧化物數量及交流電流引起防腐層破損點附近化學變化的化學參數控制,是多因素影響決定的,直接的開挖調查是最可靠驗證方法。
8.2.2 管道探坑的開挖、土壤的取樣分析、腐蝕狀況的檢查、PH值測試及收集腐蝕產物和記錄彩照等應按SY/T0087.1-1的規定進行。
A.1~A.2參照SY/T0032-2000制定。
A.3 交流電流密度測量參照歐洲管線腐蝕與保護委員會(CEOCOR) 《陰極保護管道上的交流腐蝕—對腐蝕風險評估和減緩措施的指導書》制定。電流密度的理論計算值與實際測量值卻可能因土壤特性(Ca2+和Mg2+在管道表面附近沉積),擴散電阻變化而存在差異。
附錄B 交流腐蝕的識別
B.0.1在測量PH值時,及時測量缺陷與土壤界面的PH水平是極其重要的。由于堿性的裸露表面會非??斓睾涂諝庵械亩趸贾泻?,因此掛片挖出來后應立即測量PH值。實際中最好的方法是使用精度為0.5個單位的PH試紙。
B.0.2交流腐蝕評估表參照了歐洲管線腐蝕與保護委員會(CEOCOR) 《陰極保護管道上的交流腐蝕—對腐蝕風險評估和減緩措施的指導書》制定。