储油罐杂散电流干扰检测与评价

1、储油罐杂散电流干扰检测与评价胡博馨 赵晓隆摘要： 介绍了储油罐直流杂散电流干扰检测和交流杂散电流干扰检测的方法及评价准侧，以某油库储油罐为例，评价其在干扰源下的运行状况，为其腐蚀防护系统改造及安全运行提供依据和参考。关键词：杂散电流；检测；评价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 引言近年来， 大型石油储油罐在国家储备、石化和炼厂企业及航空油库等行业应用越来越广泛，储油罐设备运行的好坏直接关系到行业领域的生成效率和安全1。储油罐腐蚀穿孔是导致泄漏的主要原因，目前关于储油罐腐蚀防护方法主要有阴极保护和罐底涂层联合保护，有关储油罐杂散电流干扰检测及排流研究的相对较少。有关埋地钢制管道研究结果表明2，埋地金属管道与高压线平行或交叉时，管道有较强的杂散电流干扰，甚至导致其腐蚀穿孔，因此有必要检测和分析储油罐在干扰源环境下的安全状况。以某油库2 × 104m 3储油罐为例，油罐周围有高压线、电缆、电力设施等干扰源，储油罐采用牺牲

4、阳极阴极保护法，平均保护电位为-0.805V，储油罐处于欠保护状态34。分别采用直流杂散电流干扰检测和交流杂散电流干扰检测对储油罐进行评价，为油库储油罐的腐蚀防护系统改造及安全运行提供依据和参考。2 直流杂散电流检测与评价依据埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T19285-2014 3，直流杂散电流干扰检测包括罐和地表的电位波动法（以下简称罐地电位波动法）和地表土壤电位梯度法。2.1 罐地电位波动法罐地电位测试如图1 所示， 分别测试储油罐正东、正西、 正南和正北四个方向电位波动值，测试点示意图如图2 所示。采样间隔为20 秒，测试时间为1 小时，测试过程中需保持四个方向测试时间相同，持续时间

5、相同。（ 1 ）参比电极为：饱和硫酸铜参比电极；（ 2）万用表为：福禄克储存数据多功能表。1- 储油罐2-万用表 3-导线4-参比电极1 罐地电位测试示意图图 2 储油罐四个方位测试点示意图Fig.2 Storage tank four directions test point diagram2.2 评价准则及测试结果（ 1 ）评价准则依据埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T19285-2014 直流杂散电流干扰程度评价准则，如表1 所示。表 1 管地电位波动评价准则Table 1 Pipe ground potential fluctuation evaluation criteria杂散

6、电流干扰腐蚀危害程度弱中强管地电位波动值（mV）< 50 50350> 3502）测试结果储油罐四个方位电位波动曲线如图3 所示，测试结果如表2 所示。-74010000-74020003000400050006000时间， 9:3010:30W 测 试 点-罐地 电 位平均波动电位-760E测 试 点-罐地 电 位 -740平均波动电位-760-780V-820-840m（位电地S测 试 点 -罐 地 电 位 平均波动电位0100020003000400050006000时间， 11:0012:00-760-740-760-780-800-820-840N 测试点-罐地电位平均波

7、动电位01000200030004000500060000100020003000400050006000时间， 14:0015:00时间， 17:0018:00图 3 储油罐四个方位测试电位波动图Fig.3 Storage tank four directions test potential fluctuations表 2 电位波动测试结果Table 2 Potentiometric test results测试位置管道电位波动值（ mV）波动幅度（ mV）平均波动电位（ mV）杂散电流干扰程度E 测试点-827 -79235-812弱S 测试点-810 -79515-801弱W测试点-8

8、09 -8009-804弱N 测试点-802 -7957-799弱由图 3 可知， 储油罐四个测试点罐地电位随测试时间上下波动，波动幅度不大，最大波-827 -792mV，位于E 测试点，最小波动范围为-802 795mV，位于N测试点，表明E 测试点和S 测试点波动范围明显比W测试点和N 测试点幅度大，结合储罐现场周围环境，在储罐的东30°方向有高压电线架空穿过，距储罐水平距离约290m，垂直高度为20m左右，有关埋地钢制管道的杂散电流研究表明，当管道与高压线平行或交叉时，管道有较强的杂散电流，并且随高压线的距离减小而增强2，因此导致E测试点和S测试点波动范围相对较大。根据幅度较大

9、且处于平均电位之上，是由于距干扰源相对较远。测试点波动幅度明显较小和上文分析相吻合；由平均波动电位可知，W测试点前2 可知， E 测试点、-805mV 相差不大，从阴极保护腐蚀防护角度分析干扰程度是最低的。另外根据波动电50 分钟电位波动幅度总体处于平均电位之下，后 10 分钟波动表明是有瞬时干扰引起的；N 测试点总体电位波动相对较小，S 测试点、W测试点和N 测试点波动幅度依次降低，且W和NW测试点和储油罐平均位评价准侧这四处测试点电位波动幅度均小于50mV，干扰程度均为弱。2.3 地表土壤电位梯度法土壤表面电位梯度测试连线如图4 所示，分别测试储油罐4 个方位地表电位梯度。采用万用表电位差

10、进行测量，将两支饱和硫酸铜参比电极插入土壤中，两参比电极间距为20m，读取两电极间电位差U，再除以两电极间距离L，即为土壤电位梯度G： G=U/L，测量时要同时读取电压表A和B的数值，ac 与 bd 距离相等，且垂直对称布设，ac 或 bd 与储油罐中心线平行。参比电极 a导线2.4 评价准则及测试结果1）评价准则参比电极dVA4 储油罐地表电位梯度示意图万用表B参比电极参比电极 bFig.4 Storage tank surface potential gradient diagram直流杂散电流地表电位梯度评价准则如表3 所示。表 3 土壤表面电位梯度评价准则杂散电流干扰腐蚀危害程度弱中强

11、Table 3 Soil surface potential gradient evaluation criteria土壤表面电位电位梯度（mV/m）< 0.5 0.5< 5.0 5.02）测试结果Fig.5 Storage tank soil surface potential gradient size and direction diagram 表 4 土壤表面电位梯度检测结果储油罐四个方位土壤表面电位梯度示意图如图5 所示，测试结果如表4 所示。图 5 储油罐土壤表面电位梯度大小及方向示意图Table 4 Soil surface potential gradient te

12、st results检测位置电位梯度大小（ mV/m）杂散电流方向（°相对于储油罐水平中心线自西向东）杂散电流干扰程度E 测试点0.2537.8弱S 测试点0.15321.5弱W测试点0.119弱N 测试点0.1231.2弱图 5 中， 箭头指向代表杂散电流干扰的方向，长度代表土壤电位梯度的大小，由图可知，四个测试点干扰方向无序，没有遵循一定的规律；表4 中土壤电位梯度最大为0.25 mV/m ，根据土壤表面电位梯度评价准则，干扰程度均为弱。2.5 直流杂散电流检测评价结果罐地电位波动结果表明，最大电位波动小于50mV，干扰程度为弱；地表土壤电位梯度法结果表明，最大土壤电位梯度值小于

13、0.5 mV/m ，干扰程度为弱。依据埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T19285-2014 无需采取直流排流措施。3 交流杂散电流检测与评价依据埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T19285-2014 和钢质储油罐罐底外壁阴极保护技术标准SY/T 0088-20064，对储油罐进行交流杂散电流检测与评价。3.1 交流干扰电压检测测试方法和直流杂散电流检测方法相同，检测时采用万用表交流档位。3.2 评价准则及测试结果（ 1 ）评价准则针对交流干扰电压，依据SY/T0087.1-2006 评价准则，见表5。表 5 交流干扰判断指标（V）Table 5 Interference judgment

14、 indicators （ V）土壤类别弱中强酸性土壤<6610 10中性土壤<8815 15碱性土壤< 101020 202）测试结果储油罐四个方位交流电压干扰测结果如图6 和表 6 所示。654321E测试点W测试点S 测试点N 测试点图 6 储油罐交流干扰电压分布图Fig.6 Storage tank AC interference voltage distribution map表 6 储油罐交流干扰电压测试结果Table 6 Storage tank AC interference voltage test results检测位置UMax（V）UMin（V）UAve

15、（V）评定级别E 测试点5.615.385.54弱S 测试点2.712.562.61弱W测试点3.740.352.24弱N 测试点3.060.742.71弱由图 6 和表 6 可知， E 测试点和W测试点受到的交流干扰电压相对较大，但W测试点干扰电压最小值为0.35V，波动较大，可能是由于瞬时强干扰引起的；总体来看四个测试点最大干扰电压均小于6V，干扰程度为弱。3.3 交流电流密度检测交流电流密度测试如图7 所示， 分别测试储油罐4 个方位交流电流密度。采用电流表进行测量，将检查片与储油罐底部相连接，其中检测片与储油罐材料相同，大小为100mm2。 将测得的交流电流值I 除以检测片面积即为交流

16、电流密度的值J： J=I/A ，测量时与储油罐连接位置与交流电压干扰测试相同。1- 储油罐2-检查片3-电流表A4-参比电极图 7 储油罐交流电流密度测试示意图Fig.7 Storage tank AC current density test diagram3.4 评价准则及测试结果（ 1 ）评价准则针对交流电流密度，依据GB/T50698-2011 评价准则5，见表7。表 7 交流电流密度评价准侧Table 7 AC current density evaluation standard side交流干扰程度弱中强交流电流密度（ A/m2）< 30 30100> 1002）测试

17、结果储油罐四个方位交流电流密度测试结果如表8 所示。表 8 储油罐交流电流密度测试结果Table 8 AC tank current density test results检测位置I Max（mA）I Min（mA）E 测试点3.233.08S 测试点2.252.20W测试点0.140.10N 测试点0.980.75I Ave（mA）交流电流密2度（ A/m ）评定级别3.2032.0中2.2222.2弱0.131.3弱0.888.8弱由表 8 可知， E测试点采用交流电流密度评价干扰程度为中，而交流干扰电压评价为弱，主要是由于评价标准不一致引起的；E测试点和S测试点电流密度比W测试点和N测

18、试点大，结合之前检测结果是因为干扰源靠近E 和 S 测试点； 总体来说采用电流密度评价干扰程度为弱。3.5 交流杂散电流检测评价结果交流电压干扰检测结果表明，最大干扰电压小于6V，干扰程度为弱；电流密度检测结果表明，最大交流电流密度为32.0A/m 2，总体干扰程度为弱。依据 埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T19285-2014 无需采取交流排流措施。4 结论1 ）介绍了储油罐直流杂散电流干扰检测和交流杂散电流干扰检测的方法及评价准侧。（ 2） 储油罐杂散电流干扰程度评价结果为弱，无需采取直流和交流排流措施，为油库储油罐的腐蚀防护系统改造及安全运行提供依据和参考。（ 3） 杂散电流干扰检测应该向智能化方向发展，在储油罐建设时期，同时埋设长效参比电极和检查片、配备数据处理设备和远程传输设备，保证远程监控和检测，为