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摘要：本文详细分析了长输管道阴极保护系统中出现的各类故障，并根据各类故障的特点，将阴极保护故障共分为三类。恒电位仪故障和电缆、参比、阳极故障属于第一类，绝缘法兰故障和防腐覆盖层故障属于第二类；外部交、直流电干扰与其它金属体搭接和外部工程造成的故障属于第三类。分别对这三类故障提出了不同的排除方法。
关键词：长输管道 故障类型 阴极保护 排除方法
1 基本概况
阴极保护防腐蚀技术应用领域涉及到地下、水中及化工介质中的管道、容器、港口码头、船舶、电缆金属护套、混凝土构筑物及化工设备等诸多方面。尤其在埋地管道、港口码头和船舶方面， 防腐蚀效果更加显著。
以魏岗-荆门输油管道为例，1978年投产运行后，由于一线工人阴极保护技术掌握的不熟练， 全线阴极保护运行经常出现故障，截止2008年就发生腐蚀漏油事故25次。之后通过提高阴极保护技术，建立了规章制度，使全线阴极保护管理水平不断提高，从而减少了腐蚀漏油事故的发生，最近6年仅发生4起腐蚀漏油事故。
2 阴极保护的故障类型
现以魏岗-荆门输油管道为例，说明阴极保护系统中出现故障的种类和频率。
2.1恒电位仪的故障
恒电位仪的故障包括恒电位仪内部各部分出现的各种故障和外电源造成恒电位仪不能正常工作的故障。这类故障是阴极保护系统中出现最多的，河南油田某管道共出现这类故障380次，大约每年出现10多次。
2.2电缆、参比和阳极的故障
这种故障主要由电缆、参比和阳极故障所组成。这种故障在长输管道阴极保护系统中占第二位。
（1）电缆故障在外加电流系统中，有4根电缆即阳极电缆、阴级电缆、零位接阴电缆和参比电缆。无论哪根电缆断路都会影响恒电位仪自控运行。阳极和阴极电缆断路将直接导致恒电位仪无法输出。阳极与阴极电缆错位还将加速长输管道的腐蚀。
（2）参比电极故障参比电极是恒电位仪自控运行必不可少的基准电极。参比电极一旦出现故障，将会影响恒电位仪的正常运行。参比电极故障一般有流空、冰冻、接触不良等。
（3）阳极故障阳极故障主要表现在， 恒电位仪输出电压升高，阳极接地电阻增大。造成阳极接地电阻增大的主要原因有：由于埋设深度不够，冬季阳极被冻土包围造成接地电阻成倍增加；施工不合理造成的气阻也会使阳极接地电阻增大；阳极表面的腐蚀产物导致电流障碍等。
2.3绝缘法兰故障
河南油田某管道投产20多年来，还没有出现过绝缘法兰故障。仅发生过一次绝缘法兰失效的故障。这足以说明，绝缘法兰故障是阴极保护系统中故障率最低的。
判断绝缘法兰的故障比较复杂，一般选用排查法，当来自各方面的搭接可能性都被排除后，方能确认绝缘法兰失效。
2.4防腐覆盖层故障
通常所说的防腐搜盖层故障是指广义的故障，就是说，当两座阴极保护站之间管段整体防腐覆盖层绝缘电阻小于防腐覆盖层极限电阻时，两座阴极保护站提供最大的保护电流都已无法满足最小阴极保护电位标准，在这种情况下，一般认为防腐覆盖层出现了故障。
构成防腐筱盖层故障的因素有两个，一是防腐筱盖层整体性能老化，导致绝缘电阻下降；二是管理部门对防腐覆盖层放松管理，长期不对防腐覆盖层进行检漏、修补，致使防腐夜盖层的破损点积少成多， 最后泛滥成灾。
魏岗-荆门输油管道发生的防腐覆盖层故障6次，截止到2008年底管道由于防腐覆盖层故障而增设中间阴极保护站12座。
防腐夜盖层故障主要发生在防腐覆盖层接近使用寿命并开始出现明显老化趋势的管道上。采取中间增设阴极保护站，还是采取对防腐覆盖层进行更换应作经济比较后确定。
2.5外部交、直流电干扰
长输管道点多、线长，难免会与某些交、直流干扰源发生不可避免的联系，从而产生交、直流干扰。
受到直流杂散电流干扰的地区，阴极保护系统将会遭受严重冲击。恒电位仪自控运行儿乎是不可能的，但要根据干扰程度积极采取各种排流措施。恒电位仪可采用手控运行。
判断和处理交、直流干扰可按SY/T0017《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》和SYJ一32《电力线路对埋地钢质管道交流电干扰测试方法》执行。
2.6埋地管道与其它金属搭接
在阴极保护恒电位仪系统正常运行的条件下，突然出现了在规定的通电点电位下，输出电流增大直至全输出，而保护距离却缩短的现象。发生这种故障的原因主要是被保护的金属管道与未保护的金属体搭接所致。
这种故障出现次数少，说明这种故障出现的频率是比较低的。但是一旦出现这类故障时，查找也比较困难。需要管道保护工与工程技术人员配合，利用地面检漏仪或测定管道内电流大小的方法寻找搭接点。
2.7外部工程引起的故障
外部工程是指阴极保护系统之外的施工、改造工程等， 东北管道中绝大部分外部工程引起的故障来自本单位的生产设施技术改造工程。阴极保护虽然在管道企业中发挥着很重要的作用，但只占很小的比例。因此在输油站生产设施技术改造过程中，均以技术改造为重，人为地造成了许多技术改造影响阴极保护系统正常运行的事件。
3 故障分类及故障排除方法
综上所述，长输管道阴极保护故障主要有7种，为了便于管理，有必要对长输管道阴极保护故障进行科学的分类。
3.1第一类故障
第一类故障（恒电位仪故障，电缆、参比、阳极故障）是由于外加电流阴极保护系统本身原因造成的。这类故障的特点是突发性强，对阴极保护运行影响大，一旦出现故障，可导致阴极保护系统瘫痪。这类故障的特点为故障频率高，但故障的判断和排除比较容易。
根据这类故障的特点，在管理上应该定为“随时发现，随时排查恢复”的故障。也就是说，出现这类故障，不能影响到阴极保护管理指标的实现，即阴极保护率10 %，恒电位仪运行率在98 %以上。
3.2第二类故障
第二类故障（绝缘法兰故障，防腐覆盖层故障）是由于阴极保护系统中绝缘性能下降所造成的。这类故障经常发生在进人老龄期的管道上，特点为，发生故障的频率比较低，判断和排除比较困难。
3.3第三类故障
第三类故障（外部交、直流电干扰，与其他金属搭接，外部工程所致故障）是由于外界于扰所引起的阴极保护系统不能正常运行的故障。这类故障可定为“重点控制”故障。一旦发现这类故障， 应及时向上级主管部门详细汇报。上级管理部门应根据上报的资料，及时、认真地分析故障原因，制定出切实可行的治理措施。
3.4 阴极保护效果
经过对A（城市）至B（城市）长输管线阴极保护系统工程中的97个测试桩的管道保护电位进行测量，测量结果为-0.95～-1.20 V（相对硫酸铜参比电极）。由以上数据可知，A（城市）至B（城市）长输管道对地电位均低于-0.85 V（相对硫酸铜参比电极），符合设计和规范的要求。
（1）每月测量一次全线管道保护电位，每季度测量一次阳极床接地电阻；（2）每天记录一次阴保间恒电位仪的保护电位、输出电压及输出电流，每月可交换A/B机工作，延长仪器工作寿命；（3）管道电流、电位测试桩注意保护，防止人为破坏，并且每年保养一次；（4）所有测量数据需填写记录表，存档，以便查阅。
4 结束语
本文联系阴极保护系统的理论与实际，分析了长输管道阴极保护系统中出现的各类故障，并根据各类故障的特点，将阴极保护故障共分为三类。恒电位仪故障和电缆、参比、阳极故障属于第一类，绝缘法兰故障和防腐覆盖层故障属于第二类；外部交、直流电干扰与其它金属体搭接和外部工程引起的故障属于第三类。分别对这三类故障提出了不同的排除方法。
参考文献
[1]闫勇 田光.天然气长输管道外加电源阴极保护故障治理.《科技信息》2012年14期
作者简介：常麟（1975.05-）男，项目经理，2010.07毕业于长江大学，专业：机械设计制造及其自动化。
关键词：长输管道 故障类型 阴极保护 排除方法
1 基本概况
阴极保护防腐蚀技术应用领域涉及到地下、水中及化工介质中的管道、容器、港口码头、船舶、电缆金属护套、混凝土构筑物及化工设备等诸多方面。尤其在埋地管道、港口码头和船舶方面， 防腐蚀效果更加显著。
以魏岗-荆门输油管道为例，1978年投产运行后，由于一线工人阴极保护技术掌握的不熟练， 全线阴极保护运行经常出现故障，截止2008年就发生腐蚀漏油事故25次。之后通过提高阴极保护技术，建立了规章制度，使全线阴极保护管理水平不断提高，从而减少了腐蚀漏油事故的发生，最近6年仅发生4起腐蚀漏油事故。
2 阴极保护的故障类型
现以魏岗-荆门输油管道为例，说明阴极保护系统中出现故障的种类和频率。
2.1恒电位仪的故障
恒电位仪的故障包括恒电位仪内部各部分出现的各种故障和外电源造成恒电位仪不能正常工作的故障。这类故障是阴极保护系统中出现最多的，河南油田某管道共出现这类故障380次，大约每年出现10多次。
2.2电缆、参比和阳极的故障
这种故障主要由电缆、参比和阳极故障所组成。这种故障在长输管道阴极保护系统中占第二位。
（1）电缆故障在外加电流系统中，有4根电缆即阳极电缆、阴级电缆、零位接阴电缆和参比电缆。无论哪根电缆断路都会影响恒电位仪自控运行。阳极和阴极电缆断路将直接导致恒电位仪无法输出。阳极与阴极电缆错位还将加速长输管道的腐蚀。
（2）参比电极故障参比电极是恒电位仪自控运行必不可少的基准电极。参比电极一旦出现故障，将会影响恒电位仪的正常运行。参比电极故障一般有流空、冰冻、接触不良等。
（3）阳极故障阳极故障主要表现在， 恒电位仪输出电压升高，阳极接地电阻增大。造成阳极接地电阻增大的主要原因有：由于埋设深度不够，冬季阳极被冻土包围造成接地电阻成倍增加；施工不合理造成的气阻也会使阳极接地电阻增大；阳极表面的腐蚀产物导致电流障碍等。
2.3绝缘法兰故障
河南油田某管道投产20多年来，还没有出现过绝缘法兰故障。仅发生过一次绝缘法兰失效的故障。这足以说明，绝缘法兰故障是阴极保护系统中故障率最低的。
判断绝缘法兰的故障比较复杂，一般选用排查法，当来自各方面的搭接可能性都被排除后，方能确认绝缘法兰失效。
2.4防腐覆盖层故障
通常所说的防腐搜盖层故障是指广义的故障，就是说，当两座阴极保护站之间管段整体防腐覆盖层绝缘电阻小于防腐覆盖层极限电阻时，两座阴极保护站提供最大的保护电流都已无法满足最小阴极保护电位标准，在这种情况下，一般认为防腐覆盖层出现了故障。
构成防腐筱盖层故障的因素有两个，一是防腐筱盖层整体性能老化，导致绝缘电阻下降；二是管理部门对防腐覆盖层放松管理，长期不对防腐覆盖层进行检漏、修补，致使防腐夜盖层的破损点积少成多， 最后泛滥成灾。
魏岗-荆门输油管道发生的防腐覆盖层故障6次，截止到2008年底管道由于防腐覆盖层故障而增设中间阴极保护站12座。
防腐夜盖层故障主要发生在防腐覆盖层接近使用寿命并开始出现明显老化趋势的管道上。采取中间增设阴极保护站，还是采取对防腐覆盖层进行更换应作经济比较后确定。
2.5外部交、直流电干扰
长输管道点多、线长，难免会与某些交、直流干扰源发生不可避免的联系，从而产生交、直流干扰。
受到直流杂散电流干扰的地区，阴极保护系统将会遭受严重冲击。恒电位仪自控运行儿乎是不可能的，但要根据干扰程度积极采取各种排流措施。恒电位仪可采用手控运行。
判断和处理交、直流干扰可按SY/T0017《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》和SYJ一32《电力线路对埋地钢质管道交流电干扰测试方法》执行。
2.6埋地管道与其它金属搭接
在阴极保护恒电位仪系统正常运行的条件下，突然出现了在规定的通电点电位下，输出电流增大直至全输出，而保护距离却缩短的现象。发生这种故障的原因主要是被保护的金属管道与未保护的金属体搭接所致。
这种故障出现次数少，说明这种故障出现的频率是比较低的。但是一旦出现这类故障时，查找也比较困难。需要管道保护工与工程技术人员配合，利用地面检漏仪或测定管道内电流大小的方法寻找搭接点。
2.7外部工程引起的故障
外部工程是指阴极保护系统之外的施工、改造工程等， 东北管道中绝大部分外部工程引起的故障来自本单位的生产设施技术改造工程。阴极保护虽然在管道企业中发挥着很重要的作用，但只占很小的比例。因此在输油站生产设施技术改造过程中，均以技术改造为重，人为地造成了许多技术改造影响阴极保护系统正常运行的事件。
3 故障分类及故障排除方法
综上所述，长输管道阴极保护故障主要有7种，为了便于管理，有必要对长输管道阴极保护故障进行科学的分类。
3.1第一类故障
第一类故障（恒电位仪故障，电缆、参比、阳极故障）是由于外加电流阴极保护系统本身原因造成的。这类故障的特点是突发性强，对阴极保护运行影响大，一旦出现故障，可导致阴极保护系统瘫痪。这类故障的特点为故障频率高，但故障的判断和排除比较容易。
根据这类故障的特点，在管理上应该定为“随时发现，随时排查恢复”的故障。也就是说，出现这类故障，不能影响到阴极保护管理指标的实现，即阴极保护率10 %，恒电位仪运行率在98 %以上。
3.2第二类故障
第二类故障（绝缘法兰故障，防腐覆盖层故障）是由于阴极保护系统中绝缘性能下降所造成的。这类故障经常发生在进人老龄期的管道上，特点为，发生故障的频率比较低，判断和排除比较困难。
3.3第三类故障
第三类故障（外部交、直流电干扰，与其他金属搭接，外部工程所致故障）是由于外界于扰所引起的阴极保护系统不能正常运行的故障。这类故障可定为“重点控制”故障。一旦发现这类故障， 应及时向上级主管部门详细汇报。上级管理部门应根据上报的资料，及时、认真地分析故障原因，制定出切实可行的治理措施。
3.4 阴极保护效果
经过对A（城市）至B（城市）长输管线阴极保护系统工程中的97个测试桩的管道保护电位进行测量，测量结果为-0.95～-1.20 V（相对硫酸铜参比电极）。由以上数据可知，A（城市）至B（城市）长输管道对地电位均低于-0.85 V（相对硫酸铜参比电极），符合设计和规范的要求。
（1）每月测量一次全线管道保护电位，每季度测量一次阳极床接地电阻；（2）每天记录一次阴保间恒电位仪的保护电位、输出电压及输出电流，每月可交换A/B机工作，延长仪器工作寿命；（3）管道电流、电位测试桩注意保护，防止人为破坏，并且每年保养一次；（4）所有测量数据需填写记录表，存档，以便查阅。
4 结束语
本文联系阴极保护系统的理论与实际，分析了长输管道阴极保护系统中出现的各类故障，并根据各类故障的特点，将阴极保护故障共分为三类。恒电位仪故障和电缆、参比、阳极故障属于第一类，绝缘法兰故障和防腐覆盖层故障属于第二类；外部交、直流电干扰与其它金属体搭接和外部工程引起的故障属于第三类。分别对这三类故障提出了不同的排除方法。
参考文献
[1]闫勇 田光.天然气长输管道外加电源阴极保护故障治理.《科技信息》2012年14期
作者简介：常麟（1975.05-）男，项目经理，2010.07毕业于长江大学，专业：机械设计制造及其自动化。