摘要：电绝缘装置的作用是保障有限长管道上阴极保护的电流密度充分有效，同时隔断与其他相连的金属设备或构筑物的电连接。实际生产中，管道输送的气质中容易包含卤水及沉积物，它们会吸附在管道金属内表面，形成导电介质，造成绝缘装置失效，致使阴极保护效率降低。为此，对中国石油西南油气田公司金山输气站所辖的4条管线的绝缘装置电性能进行了检测，分析了造成管道阴极保护绝缘失效的原因，发现绝缘装置失效后的危害是可能造成管道阴极保护低效和管道腐蚀。进而提出了控制腐蚀的方法：从设计上将绝缘接头放在不易积水的位置、施工安装要避开低洼积水段、定期清管排污以防止管道电连接短路等。上述对策解决了长期困扰输气生产的技术难题。
关键词：输气管道 绝缘失效 积垢物 阴极保护 电流密度 腐蚀控制
埋地输气管道大多采用了阴极保护加涂层对管道实施保护，而阴极保护则是给被保护管道施加电流，使管道表面不断得到电子而产生极化，极化结果是使管道表面电位负向偏移到-850~ - 1200mV(CSE)范围从而抑制管道腐蚀[1]。由于长输管道沿线设置有输气站场等不需要或不能保护的设备装置，为了防止阴极保护电流的漏失和管段与管段之间造成干扰腐蚀，所以在管道与设备装置、管段与管段之间采取了电绝缘措施。绝缘装置的作用就是阻断管道上的阴极保护电流流入与其相连的金属设备或构筑物上，阻断受干扰管段杂散电流流人其他管段。四川油气田从20世纪60年代埋地输气管道实施阴极保护开始，管道沿线就采用了绝缘装置来阻断阴极保护电流的漏失。当时主要采用组装式绝缘法兰装置，其主要以聚乙烯或环氧树脂胶木衬垫为绝缘材料，由于绝缘法兰是多个绝缘散件组装而成，在大口径绝缘法兰组装好后，存在因受力不均匀或在运输过程中振动而造成法兰漏气，再就是因某个绝缘垫片挤压坏而造成漏电等问题。20世纪90年代初，开始采用绝缘接头代替绝缘法兰，绝缘接头采用绝缘密封件、绝缘填料和绝缘零件的形式实现密封绝缘，绝缘接头具有绝缘性能好、整体性好、现场安装方便等特点。在目前输气管网中大多采用绝缘接头装置来实现电绝缘，以达到提高管道阴极保护效率和隔断杂散电流干扰的目的。
1 绝缘装置的失效检测
绝缘装置出厂前通过了严格的绝缘检测试验，安装后检测比较困难。绝缘装置会受到安装位置、管输介质、管道外围金属构筑物等因素的影响，导致阴极保护电流增大，管道保护效率降低等绝缘装置失效的现象。下面以中国石油西南油气田公司金山输气站绝缘装置失效为例进行检测分析。
1.1绝缘装置失效的现象
金山输气站是麻柳场气田进气的集输站，日输气量100×104m3，共有4条输气管线，建有l座阴极保护站，分别向“威五线(三江)”、“威五线(金粟)”、“麻金线”、“金沙线”4条管线送电，在各条管线的进出站端安装有绝缘接头装置。从表l中可见绝缘接头失效后阴极保护系统出现的现象。
1.2绝缘装置失效的原因
麻金线是一条矿区进气管线，由于管道输送气质中带有大量卤水，在管道内壁表面形成以晶体盐为主的积垢物，以及腐蚀产物所形成的积垢物。图l所见是2008年麻金线在用绝缘接头割除后绝缘接头内壁形成的积垢物。这些积垢物都属强导电介质，它们吸附在绝缘接头两端的金属和绝缘环上，组成一个完整的电解质将绝缘环两端的金属短接，致使大量的极保护电流漏失。
1.3绝缘接头失效的检测判断
利用RD-PCM埋地管线外防腐层检测仪查找通电管线与站场管线(如排污、放空、用户管线等)是否存在交叉搭接情况，未发现有任何短路故障。
采用RD PCM埋地管线外防腐层检测仪测试绝缘接头的漏电比率。将RD PCM仪器的发射机架设在绝缘接头保护端，输送300mA的PCM电流，利用接收机检测出有很大部分PCM电流经绝缘接头流人非保护端(如图2中威五线(金粟)绝缘接头两端的PCM电流显示绝大部分PCM电流流入了非保护一端的站场)。
采用电位比较法判断阴极电流的方向。将数字万用表红表笔连接在绝缘接头非保护端处，黑表笔连接在距离绝缘接头5m以外的站场任意管线上，此时万用表出现一个负的电位值，可以判定有阴极电流由绝缘接头端流向站场内的其他管线。
通过采用以上检测方法，判定了金山阴极保护系统故障现象属绝缘接头失效所致。
2 绝缘装置失效后的危害
2010年3月威五线(金粟)管线发生了建管以来的第一次外壁腐蚀穿孔，腐蚀发生在绝缘涂层破损的管道底部。根据调查，泄漏点自2005年绝缘接头失效由于输出电流的增大，造成地表电位增高，绝大部分阴极电流却通过失效后的绝缘接头漏失到站场接地装置，而流人被保护管道的电流却是很少的一部分，形成阴极保护电位测量参数IR降大、管道极化电位低、管道保护效率低的状况。
2.1对邻近金属构筑物造成干扰腐蚀
由于输出电流的增大，使其他金属周围地电位发生更大的偏移，因而将造成干扰腐蚀。
2.2减小辅助阳极使用寿命
由于输出电流的增大，致使阳极每年消耗增大，缩短了阳极使用寿命。以金山站阳极为例，原设计寿命20年，由于绝缘接头失效，造成流过阳极装置电流增大数倍，从而使阳极使用寿命降低6年左右。
2.3增加维护费用
由于输出电流的增大，增大了设备的输出功率，致使设备经常出现故障需要维修、耗电量执大，保护站的维护费用增加.
3 预防绝缘接头失效的对策
通过金山站绝缘接头失效所造成的危害事例分析，说明输气管道在输送含有卤水等导电介质的天然气时，会因为这些介质在管道内形成的积垢物(电解质)，造成绝缘接头两端的金属导通，使大量的阴极保护电流漏失，给阴极保护系统、邻近金属构筑物和管道企业效益带来严重危害。因此，管道企业应从设计、安装、管理等方面采取相应对策[3-4]，从根本上防止绝缘装置的失效。
1)目前绝缘接头普遍安装在站场进、出管线人地端低洼处，卤水易沉积在低凹的绝缘接头管段表面，形成积垢物导电体。设计部门在新建管道绝缘装置时，应根据输送介质状况选择采用绝缘接头或是绝缘法兰，同时应考虑将绝缘装置安装在不易积水的位置。
2)修改完善阴极保护管道电绝缘标准。生产厂家在绝缘接头组装、管道短接焊接、试压完成后，在绝缘接头及管道短节内壁采取涂敷绝缘涂层，是管道内的积垢物不能直接与绝缘接头两端金属接触，形成导电体[5] 。
3)加强进气气质的管理和监控，尽可能将气田卤水清除干净，杜绝大量的卤水源进入长输管道。
4)定期使用清管器对管道进行清管，及时清除管道内积水；管道内已形成结晶盐积垢物时，采取注入淡水与清管器加钢丝刷相结合的方法进行清管。针对天然气含卤水情况，向管道注入既能溶解卤水结晶盐又能减缓卤水对管道腐蚀的添加剂，解决管道内垢物。
4 结束语
综上所述，在管道输送天然气时，气质中所含卤水及其他矿物质会在管道内壁形成导电的积垢物，造成管道绝缘装置严重失效和管道内壁的严重腐蚀。因此，应将脱水装置、添加剂装置、管道绝缘装置等工艺设备设施统一纳入初期的规划、设计和建没中，加强管道日常管理，定期排放卤水，定期使用清管器清除管道讽职水和积垢物，才能南效地提高管道绝缘装置的效率和延长管道的使用寿命。
参考文献
[l]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 21448-2008埋地钢质管道阴极保护技术规范[s].北京：中国标准出版社，2008.
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 21246-2007埋地钢质管道阴极保护参数测量方法[s].北京：中国标准出版社，2007.
[3]张增刚，李继志.基于概率论的油气管道腐蚀安全评估与维修优化[J].天然气工业，2010，30(4)：91-95.
[4]王坤，黄松岭，赵伟，等.高清晰度油气管道腐蚀检测器数分析系统设计[J].天然气工业，2007，27(1)：108-110.
[5]中华人民共和国国家经济贸易委员会，中国石油天然气总公司.SY/T 0086-2003阴极保护管道的电绝缘标准[S]北京：石油工业出版社，2003.
(曾刚勇 韩兴平 中国石油西南油气田公司输气管理处
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