儲(chǔ)油罐雜散電流干擾檢測(cè)與評(píng)價(jià)

1、儲(chǔ)油罐雜散電流干擾檢測(cè)與評(píng)價(jià)胡博馨 趙曉隆摘要： 介紹了儲(chǔ)油罐直流雜散電流干擾檢測(cè)和交流雜散電流干擾檢測(cè)的方法及評(píng)價(jià)準(zhǔn)側(cè)，以某油庫(kù)儲(chǔ)油罐為例，評(píng)價(jià)其在干擾源下的運(yùn)行狀況，為其腐蝕防護(hù)系統(tǒng)改造及安全運(yùn)行提供依據(jù)和參考。關(guān)鍵詞：雜散電流；檢測(cè)；評(píng)價(jià)Stray Current Interference Detection and Evaluation on Storage TanksHu Boxin ， Zhao XiaolongAbstract: Detection method and evaluation standards are introduced in storage tank det

2、ection ofDC stray current disturbance and AC stray current disturbance. Taking an oil storage tank as an example, evaluates its operating status under interference sources and provides the basis and references for its corrosion protection system reform and safe operation.Key words: Stray current; De

3、tection; Evaluation1 引言近年來(lái)， 大型石油儲(chǔ)油罐在國(guó)家儲(chǔ)備、石化和煉廠企業(yè)及航空油庫(kù)等行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，儲(chǔ)油罐設(shè)備運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到行業(yè)領(lǐng)域的生成效率和安全1。儲(chǔ)油罐腐蝕穿孔是導(dǎo)致泄漏的主要原因，目前關(guān)于儲(chǔ)油罐腐蝕防護(hù)方法主要有陰極保護(hù)和罐底涂層聯(lián)合保護(hù)，有關(guān)儲(chǔ)油罐雜散電流干擾檢測(cè)及排流研究的相對(duì)較少。有關(guān)埋地鋼制管道研究結(jié)果表明2，埋地金屬管道與高壓線平行或交叉時(shí)，管道有較強(qiáng)的雜散電流干擾，甚至導(dǎo)致其腐蝕穿孔，因此有必要檢測(cè)和分析儲(chǔ)油罐在干擾源環(huán)境下的安全狀況。以某油庫(kù)2 × 104m 3儲(chǔ)油罐為例，油罐周圍有高壓線、電纜、電力設(shè)施等干擾源，儲(chǔ)油罐采用犧牲

4、陽(yáng)極陰極保護(hù)法，平均保護(hù)電位為-0.805V，儲(chǔ)油罐處于欠保護(hù)狀態(tài)34。分別采用直流雜散電流干擾檢測(cè)和交流雜散電流干擾檢測(cè)對(duì)儲(chǔ)油罐進(jìn)行評(píng)價(jià)，為油庫(kù)儲(chǔ)油罐的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)改造及安全運(yùn)行提供依據(jù)和參考。2 直流雜散電流檢測(cè)與評(píng)價(jià)依據(jù)埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)GB/T19285-2014 3，直流雜散電流干擾檢測(cè)包括罐和地表的電位波動(dòng)法（以下簡(jiǎn)稱罐地電位波動(dòng)法）和地表土壤電位梯度法。2.1 罐地電位波動(dòng)法罐地電位測(cè)試如圖1 所示， 分別測(cè)試儲(chǔ)油罐正東、正西、 正南和正北四個(gè)方向電位波動(dòng)值，測(cè)試點(diǎn)示意圖如圖2 所示。采樣間隔為20 秒，測(cè)試時(shí)間為1 小時(shí)，測(cè)試過(guò)程中需保持四個(gè)方向測(cè)試時(shí)間相同，持續(xù)時(shí)間

5、相同。（ 1 ）參比電極為：飽和硫酸銅參比電極；（ 2）萬(wàn)用表為：福祿克儲(chǔ)存數(shù)據(jù)多功能表。1- 儲(chǔ)油罐2-萬(wàn)用表 3-導(dǎo)線4-參比電極1 罐地電位測(cè)試示意圖圖 2 儲(chǔ)油罐四個(gè)方位測(cè)試點(diǎn)示意圖Fig.2 Storage tank four directions test point diagram2.2 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及測(cè)試結(jié)果（ 1 ）評(píng)價(jià)準(zhǔn)則依據(jù)埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)GB/T19285-2014 直流雜散電流干擾程度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，如表1 所示。表 1 管地電位波動(dòng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則Table 1 Pipe ground potential fluctuation evaluation criteria雜散

6、電流干擾腐蝕危害程度弱中強(qiáng)管地電位波動(dòng)值（mV）< 50 50350> 3502）測(cè)試結(jié)果儲(chǔ)油罐四個(gè)方位電位波動(dòng)曲線如圖3 所示，測(cè)試結(jié)果如表2 所示。-74010000-74020003000400050006000時(shí)間， 9:3010:30W 測(cè) 試 點(diǎn)-罐地 電 位平均波動(dòng)電位-760E測(cè) 試 點(diǎn)-罐地 電 位 -740平均波動(dòng)電位-760-780V-820-840m（位電地S測(cè) 試 點(diǎn) -罐 地 電 位 平均波動(dòng)電位0100020003000400050006000時(shí)間， 11:0012:00-760-740-760-780-800-820-840N 測(cè)試點(diǎn)-罐地電位平均波

7、動(dòng)電位01000200030004000500060000100020003000400050006000時(shí)間， 14:0015:00時(shí)間， 17:0018:00圖 3 儲(chǔ)油罐四個(gè)方位測(cè)試電位波動(dòng)圖Fig.3 Storage tank four directions test potential fluctuations表 2 電位波動(dòng)測(cè)試結(jié)果Table 2 Potentiometric test results測(cè)試位置管道電位波動(dòng)值（ mV）波動(dòng)幅度（ mV）平均波動(dòng)電位（ mV）雜散電流干擾程度E 測(cè)試點(diǎn)-827 -79235-812弱S 測(cè)試點(diǎn)-810 -79515-801弱W測(cè)試點(diǎn)-8

8、09 -8009-804弱N 測(cè)試點(diǎn)-802 -7957-799弱由圖 3 可知， 儲(chǔ)油罐四個(gè)測(cè)試點(diǎn)罐地電位隨測(cè)試時(shí)間上下波動(dòng)，波動(dòng)幅度不大，最大波-827 -792mV，位于E 測(cè)試點(diǎn)，最小波動(dòng)范圍為-802 795mV，位于N測(cè)試點(diǎn)，表明E 測(cè)試點(diǎn)和S 測(cè)試點(diǎn)波動(dòng)范圍明顯比W測(cè)試點(diǎn)和N 測(cè)試點(diǎn)幅度大，結(jié)合儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境，在儲(chǔ)罐的東30°方向有高壓電線架空穿過(guò)，距儲(chǔ)罐水平距離約290m，垂直高度為20m左右，有關(guān)埋地鋼制管道的雜散電流研究表明，當(dāng)管道與高壓線平行或交叉時(shí)，管道有較強(qiáng)的雜散電流，并且隨高壓線的距離減小而增強(qiáng)2，因此導(dǎo)致E測(cè)試點(diǎn)和S測(cè)試點(diǎn)波動(dòng)范圍相對(duì)較大。根據(jù)幅度較大

9、且處于平均電位之上，是由于距干擾源相對(duì)較遠(yuǎn)。測(cè)試點(diǎn)波動(dòng)幅度明顯較小和上文分析相吻合；由平均波動(dòng)電位可知，W測(cè)試點(diǎn)前2 可知， E 測(cè)試點(diǎn)、-805mV 相差不大，從陰極保護(hù)腐蝕防護(hù)角度分析干擾程度是最低的。另外根據(jù)波動(dòng)電50 分鐘電位波動(dòng)幅度總體處于平均電位之下，后 10 分鐘波動(dòng)表明是有瞬時(shí)干擾引起的；N 測(cè)試點(diǎn)總體電位波動(dòng)相對(duì)較小，S 測(cè)試點(diǎn)、W測(cè)試點(diǎn)和N 測(cè)試點(diǎn)波動(dòng)幅度依次降低，且W和NW測(cè)試點(diǎn)和儲(chǔ)油罐平均位評(píng)價(jià)準(zhǔn)側(cè)這四處測(cè)試點(diǎn)電位波動(dòng)幅度均小于50mV，干擾程度均為弱。2.3 地表土壤電位梯度法土壤表面電位梯度測(cè)試連線如圖4 所示，分別測(cè)試儲(chǔ)油罐4 個(gè)方位地表電位梯度。采用萬(wàn)用表電位差

10、進(jìn)行測(cè)量，將兩支飽和硫酸銅參比電極插入土壤中，兩參比電極間距為20m，讀取兩電極間電位差U，再除以兩電極間距離L，即為土壤電位梯度G： G=U/L，測(cè)量時(shí)要同時(shí)讀取電壓表A和B的數(shù)值，ac 與 bd 距離相等，且垂直對(duì)稱布設(shè)，ac 或 bd 與儲(chǔ)油罐中心線平行。參比電極 a導(dǎo)線2.4 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及測(cè)試結(jié)果1）評(píng)價(jià)準(zhǔn)則參比電極dVA4 儲(chǔ)油罐地表電位梯度示意圖萬(wàn)用表B參比電極參比電極 bFig.4 Storage tank surface potential gradient diagram直流雜散電流地表電位梯度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則如表3 所示。表 3 土壤表面電位梯度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則雜散電流干擾腐蝕危害程度弱中強(qiáng)

11、Table 3 Soil surface potential gradient evaluation criteria土壤表面電位電位梯度（mV/m）< 0.5 0.5< 5.0 5.02）測(cè)試結(jié)果Fig.5 Storage tank soil surface potential gradient size and direction diagram 表 4 土壤表面電位梯度檢測(cè)結(jié)果儲(chǔ)油罐四個(gè)方位土壤表面電位梯度示意圖如圖5 所示，測(cè)試結(jié)果如表4 所示。圖 5 儲(chǔ)油罐土壤表面電位梯度大小及方向示意圖Table 4 Soil surface potential gradient te

12、st results檢測(cè)位置電位梯度大小（ mV/m）雜散電流方向（°相對(duì)于儲(chǔ)油罐水平中心線自西向東）雜散電流干擾程度E 測(cè)試點(diǎn)0.2537.8弱S 測(cè)試點(diǎn)0.15321.5弱W測(cè)試點(diǎn)0.119弱N 測(cè)試點(diǎn)0.1231.2弱圖 5 中， 箭頭指向代表雜散電流干擾的方向，長(zhǎng)度代表土壤電位梯度的大小，由圖可知，四個(gè)測(cè)試點(diǎn)干擾方向無(wú)序，沒(méi)有遵循一定的規(guī)律；表4 中土壤電位梯度最大為0.25 mV/m ，根據(jù)土壤表面電位梯度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，干擾程度均為弱。2.5 直流雜散電流檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果罐地電位波動(dòng)結(jié)果表明，最大電位波動(dòng)小于50mV，干擾程度為弱；地表土壤電位梯度法結(jié)果表明，最大土壤電位梯度值小于

13、0.5 mV/m ，干擾程度為弱。依據(jù)埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)GB/T19285-2014 無(wú)需采取直流排流措施。3 交流雜散電流檢測(cè)與評(píng)價(jià)依據(jù)埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)GB/T19285-2014 和鋼質(zhì)儲(chǔ)油罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0088-20064，對(duì)儲(chǔ)油罐進(jìn)行交流雜散電流檢測(cè)與評(píng)價(jià)。3.1 交流干擾電壓檢測(cè)測(cè)試方法和直流雜散電流檢測(cè)方法相同，檢測(cè)時(shí)采用萬(wàn)用表交流檔位。3.2 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及測(cè)試結(jié)果（ 1 ）評(píng)價(jià)準(zhǔn)則針對(duì)交流干擾電壓，依據(jù)SY/T0087.1-2006 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，見(jiàn)表5。表 5 交流干擾判斷指標(biāo)（V）Table 5 Interference judgment

14、 indicators （ V）土壤類別弱中強(qiáng)酸性土壤<6610 10中性土壤<8815 15堿性土壤< 101020 202）測(cè)試結(jié)果儲(chǔ)油罐四個(gè)方位交流電壓干擾測(cè)結(jié)果如圖6 和表 6 所示。654321E測(cè)試點(diǎn)W測(cè)試點(diǎn)S 測(cè)試點(diǎn)N 測(cè)試點(diǎn)圖 6 儲(chǔ)油罐交流干擾電壓分布圖Fig.6 Storage tank AC interference voltage distribution map表 6 儲(chǔ)油罐交流干擾電壓測(cè)試結(jié)果Table 6 Storage tank AC interference voltage test results檢測(cè)位置UMax（V）UMin（V）UAve

15、（V）評(píng)定級(jí)別E 測(cè)試點(diǎn)5.615.385.54弱S 測(cè)試點(diǎn)2.712.562.61弱W測(cè)試點(diǎn)3.740.352.24弱N 測(cè)試點(diǎn)3.060.742.71弱由圖 6 和表 6 可知， E 測(cè)試點(diǎn)和W測(cè)試點(diǎn)受到的交流干擾電壓相對(duì)較大，但W測(cè)試點(diǎn)干擾電壓最小值為0.35V，波動(dòng)較大，可能是由于瞬時(shí)強(qiáng)干擾引起的；總體來(lái)看四個(gè)測(cè)試點(diǎn)最大干擾電壓均小于6V，干擾程度為弱。3.3 交流電流密度檢測(cè)交流電流密度測(cè)試如圖7 所示， 分別測(cè)試儲(chǔ)油罐4 個(gè)方位交流電流密度。采用電流表進(jìn)行測(cè)量，將檢查片與儲(chǔ)油罐底部相連接，其中檢測(cè)片與儲(chǔ)油罐材料相同，大小為100mm2。 將測(cè)得的交流電流值I 除以檢測(cè)片面積即為交流

16、電流密度的值J： J=I/A ，測(cè)量時(shí)與儲(chǔ)油罐連接位置與交流電壓干擾測(cè)試相同。1- 儲(chǔ)油罐2-檢查片3-電流表A4-參比電極圖 7 儲(chǔ)油罐交流電流密度測(cè)試示意圖Fig.7 Storage tank AC current density test diagram3.4 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及測(cè)試結(jié)果（ 1 ）評(píng)價(jià)準(zhǔn)則針對(duì)交流電流密度，依據(jù)GB/T50698-2011 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則5，見(jiàn)表7。表 7 交流電流密度評(píng)價(jià)準(zhǔn)側(cè)Table 7 AC current density evaluation standard side交流干擾程度弱中強(qiáng)交流電流密度（ A/m2）< 30 30100> 1002）測(cè)試

17、結(jié)果儲(chǔ)油罐四個(gè)方位交流電流密度測(cè)試結(jié)果如表8 所示。表 8 儲(chǔ)油罐交流電流密度測(cè)試結(jié)果Table 8 AC tank current density test results檢測(cè)位置I Max（mA）I Min（mA）E 測(cè)試點(diǎn)3.233.08S 測(cè)試點(diǎn)2.252.20W測(cè)試點(diǎn)0.140.10N 測(cè)試點(diǎn)0.980.75I Ave（mA）交流電流密2度（ A/m ）評(píng)定級(jí)別3.2032.0中2.2222.2弱0.131.3弱0.888.8弱由表 8 可知， E測(cè)試點(diǎn)采用交流電流密度評(píng)價(jià)干擾程度為中，而交流干擾電壓評(píng)價(jià)為弱，主要是由于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一致引起的；E測(cè)試點(diǎn)和S測(cè)試點(diǎn)電流密度比W測(cè)試點(diǎn)和N測(cè)

18、試點(diǎn)大，結(jié)合之前檢測(cè)結(jié)果是因?yàn)楦蓴_源靠近E 和 S 測(cè)試點(diǎn)； 總體來(lái)說(shuō)采用電流密度評(píng)價(jià)干擾程度為弱。3.5 交流雜散電流檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果交流電壓干擾檢測(cè)結(jié)果表明，最大干擾電壓小于6V，干擾程度為弱；電流密度檢測(cè)結(jié)果表明，最大交流電流密度為32.0A/m 2，總體干擾程度為弱。依據(jù) 埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)GB/T19285-2014 無(wú)需采取交流排流措施。4 結(jié)論1 ）介紹了儲(chǔ)油罐直流雜散電流干擾檢測(cè)和交流雜散電流干擾檢測(cè)的方法及評(píng)價(jià)準(zhǔn)側(cè)。（ 2） 儲(chǔ)油罐雜散電流干擾程度評(píng)價(jià)結(jié)果為弱，無(wú)需采取直流和交流排流措施，為油庫(kù)儲(chǔ)油罐的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)改造及安全運(yùn)行提供依據(jù)和參考。（ 3） 雜散電流干擾檢測(cè)應(yīng)該向智能化方向發(fā)展，在儲(chǔ)油罐建設(shè)時(shí)期，同時(shí)埋設(shè)長(zhǎng)效參比電極和檢查片、配備數(shù)據(jù)處理設(shè)備和遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備，保證遠(yuǎn)程監(jiān)控和檢測(cè)，為