锌包钢接地极在输油气站场的应用.pdf

第3 9 卷 第6 期 石 油．1 { j f建 设 5 3 锌包钢接地极在输油气站场的应用 熊金根 ，许 光达 ，张楠 2 1 ． 中国石油西部管道公司 技信息服务中心 ，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 1 2 ；2 ． 中国石油西部管道公司独山子 输油气分公司，新疆独山子8 3 3 6 0 0 摘 要 交流 电气装 置 的 良好 接地 可使 设备 接地 点在 流过 雷 电流或 系统 短路 电 流时仍 能保 持较 低 电 位 ．防止设 备 遭反 击 但接 地 极也会 导 致被 保护 设施 的 阴极 保护 电流流 出。造成 站场 设备 因欠保护 而腐蚀 文章分析 比较 了低电阻非金属模块、热镀锌接地角铜 、锌 包钢 C E T 三种接地板的优缺 点 介 绍 了采 用锌 包钢 对 阿拉 山 口输 油站 场接地 网进 行 的 改造 ，运 行一段 时间后检 测 发现 锌 包钢 接 地 体 未 出现 腐蚀 ．对站 场 阴极保 护 系统影 响很 小 关键 词 站 场设备 ；接 地极 ；阴极 保 护 ；锌 包钢 ；低 电阻非金属 模 块 ；热镀锌 接地 角钢 d o i l 0 ．3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 1 5 0 引 言 交流 电气装置接地设施是电网运行人员生命安 全和各类电器设备可靠运行 的有效保 障_ 】 _ 。良好的 接地可有效地减小地表 电位梯度 ．降低接触 电压 、 跨步电压 ．使设备接地点在流过雷电流或系统短路 电流时仍能保持较低电位 ．防止设备遭反击 人工 接地 网必须有 较低 的接 地 电阻并 保证 跨步 电压 和 接 触电势符合安全要求 更重要的是在确保接地 网电 阻值满足技术要求 的同时能长期稳定运行 ．较少或 不产生其他的负面影 响 ．如阴极保护 电流流失等 ． 以防止各 种事 故 的发生 1站场 接地 极的 种类 及特 点 站场接地 网接地极的常见类型有 低 电阻非金 属模块 、热镀锌接地角钢以及近几年兴起的锌包钢 水平接 地极 C E T 。三种接地极有 各 自的特 点 ， 简 述如下 1 ． 1低 电阻非金属 模 块 低 电 阻非重 金 属 模 块是 1 0年 前 流行 使 用 的接 地极 ．是一 种 以非金 属材 料为 主的接 地极 ．它 由导 电性 、稳 定性较好的非金属材料和电解物质组成 非金属接地模块具有吸湿保湿 、阻值稳定、耐大电 流冲击 、耐腐蚀 、无毒等特点 ，和金属接地极相 比 具有 占地面积不受限、耐腐蚀 、寿命长、低污染 、 防盗等优点 其缺点是 自然电位较正 ，为 一0 I 3～ 一 0 ．4 V V S ． C S E 。加上 电阻率较 低 0 ． 1 ～0 ． 2 n． m ， 导致与其相连设备和埋地技术设施的阴极保护电流 流出．加速了与其相连设备的腐蚀 1 ． 2热镀锌 接 地 角钢 热镀锌角钢也 叫热浸镀锌角钢或热浸锌角钢 将 除 锈 后 的角 钢 材 料 浸 人 5 0 0 o C 左 右 融 化 的 锌 液 中．使角钢表面镀上一层锌层 ．从而达到防腐的 目 的 热镀锌角钢可用于各种强酸、碱雾气等强腐蚀 ”“一一“”一*””一”n- 一”n一” n一“”一n 一” 卜 一 ■一”- - 卜 n一卜 一 一”卜 卜 n一 r“ 卜 ” - 卜 n 一一 卜 卜 “ 卜 一 卜 剂以及缓蚀阻垢剂作为水的防腐防垢药剂 。投加复 Jg i i T _ N， 2 0 0 3 ， 2 2 9 3 4 ． 合药剂后 回注水质腐蚀结垢程度 明显减弱．达到了 回注要 求 参考 文献 【 1 1 张吉明． 油水井筒腐蚀结垢及 防垢 除垢 工艺研究[ D ] ． 天津 天津 工业 大学 ． 2 0 0 7 ． [ 2 J 任连锁 ， 张 登庆 ， 陈毅 忠 ， 等． 油 田采 出水 处理新技 术[ J ] ． 油气 田 [ 3 ]舒勇． 防腐防垢综 合配套技 术在开发 中后 期油 田集输 系统 中的 应用I J 1 ． 石油工程建设 ， 2 0 0 3 ， 2 9 2 2 6 2 9 ． 作者 简介 李 国明 1 9 6 7 一 ，男，河南郑 州人 ，高级 ．Y - 程 师 ．1 9 8 8年 毕业 于大庆石 油学院油藏工程专业 ．现从 事石 油 工 程 管 理 工作 ， 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 8 5 4 石 油l { jf建 设 环 境 中 ，具 有表 面光泽 、锌层 均匀 、无漏 镀 、无滴 溜 、附着力强且抗腐蚀能力强的特性 镀锌层与钢 材 间以冶金方式结合在一起 ．成为钢表面 的一部 分 。镀锌层形成了一种特别的冶金结构 ．这种结构 可承受在运输及使用时受到的机械损伤I 3 ] 其缺点 是 自然 电位 较正 ，为 一0 ．4一0 ． 5 V v s ． C S E 。这 使得阴极保护电流泄漏大 。易造成设备腐蚀 1 ． 3 锌 包钢 水平 接地极r C E T 锌 包钢 是用挤压包 覆 的T艺 将 较厚 的锌 层包 覆在钢表面 ，克服了热浸镀锌钢镀层太薄的弊端 ． 从而起到防腐的作用 ．这种材料在实际工程中应用 不多，也没有相关标准可以依据 通过 C E T的实 际应用发现它有如下特点 接地极较轻 总体质量 不大于 1 0 k g ，其与接地线之间的焊接作业可在火 灾爆 炸危 险场所 区域 之外完 成 ．可避 免现场 的动火 作业 ，施 _ [ 作业 量较 少 ，施 工难 度低 其 内部特 定 电解质混合物经接地极管壁微孔向外扩散 ．借助四 周填料 的辅助 、促进 、动力作用 ，渐进地缓慢释 放 ．持久地改善所在高土壤电阻率区域电气设备的 接地性能．接地网接地电阻值呈逐步下降趋势且不 易受气候等环境因素变化的影响自身发送电子．使 得 自然电位较负，为一 0 ． 8 一 0 ． 9 V v s ． C S E ．当与站 场设备相连接时，可以达到与设备相同的电位 ．阴极 保护电流流失甚微．设备仍受到较好的阴极保护 2阿拉 山 口输 油站接 地 网的检 测及 改造16 1 2 ． 1 接 地 网的检 测结 果 为 了全面 准确 了解 阿拉山 口输油 站接地 系统 的 运 行 状 况 ．于 2 0 0 8 2 0 1 0年 连 续 3年 对其 接 地 系 统进行了详细检测 限于篇幅 ．只列出部分接地系 统 的测量 数据 ．如表 1 所 示 表 1 接地系统接地 电阻实测值 设计 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 场所 名称 检测项 目 值／ n 年， n 钽／ f l 年， n 给油泵房 前 防爆照 明配电箱 未测量 O ． 8 4 _2 B 一 1 4 0 4泵接地电阻 0 ． 6 1 ．2 1 7 B 一 1 4 0 4电动机接地电阻 O ． 6 1 ．2 1 5 输油泵房 B 一 1 4 0 5电动机接地电阻 1 O l 1 1 0 ≤ 4．0 B 一 1 4 0 5接地电阻 O ． 6 1 ． 1 1 0 出站 阀组间 污油罐操作柱接地 电阻 3 8 7 ． 1 7 ． 6 l 罐 区 2 搅拌器操作柱接地电阻 3 ． 1 0 ． 9 4 ．2 2 罐 区 搅拌器开关接地 电阻 3 ． 6 5 5 ． 8 大罐西侧监控器 未测量 1 1 2 站 区 ≤ l 0 ． O 消防水池监控器 未测量 6 ．2 2 0 从上述近 3年的检测数据可以看出．整个输油 站接地系统检测结果不合格项逐年呈快速上升态 势 ，通 过 对 2 0 1 0年检 测 数据 不 合格 项 的 跟踪 核查 和局部接地网络的开挖检查 、分析出该输油站接地 系统主要 存在 以下 问题 2 ． 1 ． 1接 地 网络 问 题 接地线埋设太浅．埋设深度大部分不足 0 ． 7 1 T I ． 且 回填 土未夯 实 。雨水 等高含 氧水 份对接地 网敷 设 地 层湿 度影 响很大 ．经常 使其处 于忽 干忽 湿 的变换 状 态 ，接地线 被环 境腐蚀 得很 快 ．加上接 地线 间焊 接点和引出地面段未作任何防腐处理．很容易发生 焊接点腐蚀脱落以及接地引接线完全腐蚀断裂 ．从 而 出现未接 地或 接地 电阻增 大 的情 况 ．这 也是 输油 站接地系统检测结果不合格项数量逐年快速上升的 主要原 因。随着使用年限的延长 ．接地线腐蚀情况 还会 进一 步加剧 2 ． 1 ． 2接 地 方式 问题 根据现场调查 ．发现接地方式不合格的设施主 要是容易发生引雷 的杆塔型设施 。如高杆灯和独立式 监控摄像头杆塔等 接地装置敷设不规范．设计的2 根应分别引至接地网的接地引线竟然并接后共用 I 根 接地线与接地网相连．不符合设计和规范要求 2 ． 2改造方案 接地 网设置 1 5套 C E T l 0 0 0 T缓释 型离 子接 地 极 ．接 地 电 阻 尺≤ 4 ． 0 n ．接 地 线 选 用 6 0 m m X 6 mm热镀锌扁钢 ．接地极和接地线埋设在一条深 1 ． 5 13 3 、宽 0 ．6 1 T I 、长 6 ． 0 m 的沟槽 内 埋深均为 1 ． 5 m 接地 网所有焊接点 、接地引接线从 出地面 0 ． 3 m直 到地面下 0 ． 5 1T I 段均采用环氧煤沥青漆 、玻璃丝布 作特 加强 级 防腐 处理 2 ． 3方案 实施 后 的检测 2 ． 3 ． 1腐蚀状 况检 测 站场 接地 系统 采用缓蚀 型锌 包钢 接地装 置改 造 并 运 行 1年后 ．开挖 检 测 发 现 接 地 网基 本 未 被腐 蚀 ．如 图 1 所 示 2 ． 3 ． 2电位 检 测 2 ． 3 ． 2 ． 1 C ET防 雷接 地极 电位检 测 以便携式精 密硫酸铜 电极为参 比电极 ．采用 “ 近参 比法 ” 检测接 地 网断开 前后 C E T防雷 接地 极 的电位 闭路电位及开路 电位 。检 测结果表 明 ． C E T防雷接 地 极 闭路 电 位为 一 1 ． 1 V V S ． C S E ．开 路 电位为一0 ． 8 0 1 V v S ． C S E 第 3 9卷第 6期 熊会根等 锌包钢接地极在输油气站场 的应用 5 5 连 接 具有 图 1 1 罐 环 形 接 地 网 缓 蚀 型 锌 包 钢 接 地 装 置 开挖 照 片 2 ． 3 ． 2 ． 2 接 地 网断 开前后储 罐 外底板 罐地 电位 检 测 以便 携式精密硫酸铜 电极 为参 比电极 ．采用 “ 地表参 比法”检测接地 网断开前后 1 储罐外底板 罐地电位 ．沿储罐周围设置 6个测试点．检测结果 见表 2 储罐外底板罐地电位在接地网断开前后变 化较 小 ．说 明接地 网对 储罐 外底板 电位影 响较 小 表 2 接地 网断开前后 1 储罐外底板罐地电位测试 结果 储罐外底板罐地 电位／ V v s ． C S E 测试点 接地连接时 接地断开时 1 1 ． 0 6 - 1 ． 1 4 2 1 ． O 2 一1 ． 1 5 3 1 ． 1 5 - 0 ． 9 6 4 1 ． o o 1 ． O 2 5 一1 ． 1 3 1 ． O 2 6 - 0 ． 9 4 一1 ． 1 6 2 ． 3 ． 2 ． 3 接地网断开前后恒电位仪参数变化 接地 网断 开前后 恒 电位 仪参数 变化 情况 见表 3 恒电位仪输 出电压和输 出电流基本不变 ．说 明接地 系统并没有导致保护电流流失 3 结论 1 通过对 3种接地极的分析比较得出低电 表 3 接地网断开前后恒 电位仪参数变化 输 出参数 接地连接时 接地断开时 输出电压厂 v 8 ． 7 8 ． 7 输出电流／ A 9 ． 1 9 ． 1 阻非金属模块 、热镀锌接地角钢有其各 自的优势 ， 但是作为区域阴极保护系统的站场接地网来说 ，对 站场设备 的阴极保护系统影响较大 ，站场设备和埋 地金属设施易被环境腐蚀而锌包钢接地极则不存 在 这个 问题 2 对改 造 并运行 一段 时间后 的站 场接 地 网的 检测结果表 明．C E T防雷接地极 和接 地线未见腐 蚀 、而且接地 网对储罐阴极保护系统 的影响较小。 其 主 要 原 因 是采 用 C E T接 地 极 改造 接 地 网减小 了 接地极与罐底板的电位差 ．有效减小了阴极保护电 流流失 参考 文献 [ 1 ]何金 良， 曾嵘． 电力系统接地技术[ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 张丽丽． 浅谈非金属接地模块 与金 属接地极 的差 异与施 工[ J I_ 中 国对外 贸易 英文版 ， C h i n a s F o r e i g nT r a d e ， 2 0 1 2 ， 4 3 9 6 ． [ 3 ]吴运策 ， 胡 铁军 ， 唐瑶 ． 几种不 同接地材料 在不同土壤 土质条件 下的对 比分析 [ A1． 中国气象学会 S 1 3第十届防雷减灾论坛 雷电灾害与风险评 估【 C 】 ． 沈阳 中国气象学会 ， 2 0 1 2 ． 5 8 4 5 8 7 ． I 4l 徐洪振 ， 樊刚 ， 钟毅 ， 等． 锌包钢连续 挤压包覆技术叫． 南方金属 ， 2 0 0 7， 3 1 - 3 ． [ 5 ]周佩朋 ， 王森， 李志忠 ， 等． 耐蚀性金属接地材料研究综述l J l l 电力 建设 ， 2 0 1 0 ， 3 1 8 5 0 5 1 ． [ 6 1杨万国 ， 刘 同刚 ， 徐风刚 ， 等． 油气站场埋地管 网阴极保 护案例及 对比分析Ⅲ． 石油工程建设 ， 2 0 1 1 ， 3 7 5 4 6 4 9 ． 作 者 简介 熊 金 根 1 9 6 5 一 ， 男 ，江 西 南 昌人 ， 高级 工 程 师 ．1 9 8 6年 毕业 于华 中工学院 电力 系统及 其 自动 化专 业 ． 现从 事 电力设 计和输 油气管道腐蚀 与防护专业检 测及 技术 研 究 X - 作 。 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 2 1 一卜 卜 ” - 一 - 卜 一 _ 一 - 十一 - 一 - 卜 一 -一 一 - 一 ” 一 _ 卜一 十一 一 _ 一 卜 ” 十一 一 卜 - 一 - 一 - 一 卜 一 - 一 - 一 - 一 十一 一 一 十一 卜 一 一 - 一 上接 第 4 9页 5月 2 6日顺利完成 了新管道的置换投产 ．标志着 本次天然气管道改线项 目取得 了圆满成功 实践证 明，通过科学设计施工方案、精心组织施工 、缜密 控制关 键施 工工 艺 ．不停 输带 压封 堵技 术可 成熟 应 用于天然气管道维修 、改造等作业场合 。本次不停 输 带压 封堵 施工 的成 功 实施 ．为今 后类 似工 程 的开 展 积 累 了一定经 验 参考 文献 [ 1 ]袁平凡 ， 余立 ， 左松 涛． 不停输 带压封堵 技术在 川渝地 区的应用 l J 1． 天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 9 1 0 8 1 1 0 ． [ 2 】S Y ／ T 6 1 5 0 ． 1 2 0 1 l ， 钢制管道封堵技 术规 程第一部分 塞式 、 筒 式 封堵『 S 1 ． [ 3 ]李贵宾． 管道不停输带压 封堵施工新技术 【 J l _ 油气储运 ， 2 0 0 5， 2 4 1 4 8 51 ． [ 4 ]高利 民，赵连河． 膨胀筒式不停 输封堵 工艺在管道改造中的应用 删 ． 石油工程建设 ，2 0 0 6 ，3 2 5 3 7 3 9 ． 作 者 简介 江 涛 1 9 8 3 一 ，男， 山东济阳人 ，工程 师 ， 2 0 0 9年毕业于 中国石油大学 华 东油气储运 专业 ，硕 士， 现从事长输天然气管道 生产运营 、安全管理 方面的工作。 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 1 8