摘要：本文立足于我国燃气管道网络建设实际情况，根据国家现行的钢质埋地燃气管道电位检测技术规范标准，首先阐述了钢质埋地燃气管道保护电位基本准则，然后根据某管线实际情况，对钢质埋地燃气管道阴极保护电位检测对策进行了粗略论述，以期为广大从业者提供有价值的参考借鉴。
关键词：电位检测、阴极保护、CIPS、通电电位、断电电位、试片法
钢质埋地燃气管道通常采用阴极保护以及防腐涂层的方式来保证管道的长久使用，钢质埋地燃气管道在搬运、施工、使用过程中，预先涂刷的防腐蚀涂层有可能会被破坏，长期使用可能老化从而失去效用，不能起到保护管道的作用。阴极保护是钢质埋地燃气管道的二次保护屏障，具有延长钢质埋地燃气管道使用寿命的作用，若是钢质埋地燃气管道服役期间，阴极保护不能达到相应的保护效果，管道防腐层破损处就会形成电化学腐蚀问题，从而引发穿孔泄露等现象，对钢质埋地燃气管道周边环境构成威胁，有严重安全隐患。因此，需对钢质埋地燃气管道定期进行电位检测，以检测结果为基础提出相应的保护措施、调控措施，以确保埋地燃气管道的稳定运行。
一、钢质埋地燃气管道保护电位基本准则
根据我国现行的钢质埋地燃气管道电位检测技术规范，针对钢质埋地燃气管道电位检测的技术准则大致可分为管地电位-850mV（不含IR降）、极化电位大于100mV两个类型。一是钢质埋地燃气管道在施加阴极保护后，被保护钢质埋地燃气管道的电位相对铜饱和硫酸铜参比电极至少应为-850mV，钢质埋地燃气管道电位检测过程中必须要考虑到IR降所导致的误差值；二是被保护钢质埋地燃气管道表面和接触电解质稳定的参比电极之间的阴极极化值应该在100mV及以上，该原则不仅仅适用于钢质埋地燃气管道极化建立过程，同样也适用于钢质埋地燃气管道极化衰减过程[1-2]。
近年来，随着全国输气主干管网建设的提速，我国城市燃气管道长度不断增加，管道运输的瓶颈因素正逐步弱化。数据显示，2018年我国城市燃气管道长度达716008公里，同比增长11.67%。其中，天然气管道长度698043公里，人工煤气管道长度13124公里，液化石油气管道长度4841公里。根据智研咨询发布的《2020-2026年中国城市燃气行业发展形势分析及投资战略咨询报告》数据显示：2018年我国城市天然气供气总量为1444.00亿立方米，城市人工煤气供气总量为29.80亿立方米，城市液化石油气供气总量为1015.3万吨。未来，各地燃气管道网络将会持续完善、扩张，而已经建成的钢质埋地燃气管道，已经进入了维护、维修发展阶段，在建设新管道的同时，为确保钢质埋地燃气网络的正常运作，应考虑到钢质埋地燃气管道建设条件，考虑到杂散电流、防腐层条件等因素，秉承国家现行技术规范对其电位参数进行有效测量[3-5]。而目前的管道保护电位检测方法，若要消除IR降，一般是通过测量管道断电电位进行评价，主要通过CIPS法和试片法。
二、CIPS密间隔电位检测法
某地区钢质长输燃气管道从2014年开始服役，管道采用外加电流保护法，穿越四个地级市，一个县城，若干乡镇以及乡村，该管道全长约200km，管径为377mm，全线设计有4个阴极保护站。
经过调阅管道相关资料并对管道埋设环境进行实地调查，决定采用CIPS检测技术对该线路阴极保护电位进行检查，CIPS检测技术主要利用万用表直接接入两个参比电极，设备一端与管道的阴保桩相连，两个硫酸铜参比电极在管道正上方交替前进，测量各处管道保护电位。该测试方法能够获得管道各处的保护电位分布情况，同时可计算出土壤IR降。以具体的检测数值为基础，技术人员通过在阴保站安装中断器，合理控制CP电流通断状态，一般设置为通12S，断电3S，同时综合利用钢质埋地燃气管道的极化效应消除IR降所产生的负面影响，以确保阴极保护起到应有的保护效果[6]。
CIPS检测技术的操作方法为：采用漆包铜线将检测仪器和阴保桩体连接，两根参比电极探杖在管道正上方交替前行，确保参比电极与地面接触良好，必要时可使用盐水增加导电性。参比电极探杖一般需保证2m左右设置一个检测点，带有微机控制器的主机根据检测要求确定间隔距离，然后对管地电位数据进行记录，测量过程中需同时记录两种管地电位。
“钢质埋地燃气管道阴极保护电位瞬时关闭的管地电位和钢质埋地燃气管道阴极保护系统电源正常打开时的管地电位”，即ON电位和OFF电位，如此便能够通过规范化的检测，得知该长输管道全线的阴极保护电位分布情况以及变化曲线，进而得知管道的受保护状况。
对该长输管道线路进行全线CIPS检测，检测结果显示，被检测管道断电电位大部分处于合理的保护范畴之内，保护电位数值相对稳定，保护效果良好，受保护管道长度在190km左右，全线约98%燃气管道受到良好保护，未受到良好保护的管道仅为全线的2%，结合环境调研结果发现，未达到有效保护标准的钢质埋地燃气管道受高压线路杂散电流干扰以及电气化铁路干扰。根据我国现行的钢质埋地燃气管道阴极保护参数测量规范，对受到杂散电流影响的管道应进一步加强检测，根据实际情况考虑增加排流措施，同时建议定期进行一次全面的管道电位检测。
三、试片检测法
目前大部分的城镇埋地钢质燃气管道是采用牺牲阳极保护，部分牺牲阳极与管道直连，无法断开，不能使用CIPS对管道全线进行保护电位检测。日常的管道保护电位测试主要通过地表参比法进行测量，所测管地电位测量值含IR降，不是管道真正的保护电位，一般测量值低于真实值，这就导致部分保护电位不合格的管道未被发现而遭受腐蚀。
针对上述情况，可采用试片法进行管道保护电位测试。众所周知，管道的腐蚀是发生在外防腐层破损处，如果防腐层完好，管道不会腐蚀。因此我们真正关心的是管道防腐层破损处的管道保护电位水平。而试片法则是通过使用一定裸露面积的试片来模拟防腐层破损点。该试片平时通过测试桩与管道连接，得到与管道相同的阴极保护。在测量时，瞬间从管道断开，这样就可以测量到试片的断电电位，而不需要对整个管道上的所有保护电源进行中断。试片的电位就是代表同一位置，同样大小的外防腐层破损处管道的保护电位。该方法较地表参比法而言，既消除了IR降，也削弱了杂散电流对保护电位测试的干扰。
当然，我们在使用试片法测量管道保护电位时应该明白试片的使用直接关系着管道电位检测结果的准确性，平时的使用经验证明，若是使用不当，将会导致管道极化电位和试片测试电位出现明显差异，最终致使所测管道电位检测结果失真。因此，在检测过程中应注意以下问题：
（一）试片的裸露面积应与所测管道的外防腐层破损情况相对应。若试片裸露面积小于管道外防腐层破损面积，则所测结果不能代表防腐层破损面积大于试片裸露面积处的管道保护电位。若试片裸露面积大于外防腐层破损面积，测试结果会过于保守。因此我们在使用试片法进行管道保护电位测试时，应先对防腐层进行检测，评估防腐层破损情况，选择大小合适的试片。
（二）试片埋设的深度应与管道中心线齐平，与管道间距约20cm，确保试片所处环境与管道一致，使得检测结果更接近管道的实际情况。
（三）试片的断电电位满足要求时，不代表剥离的防腐层下面管道得到有效保护，因为剥离的防腐层导致阴极屏蔽，会阻碍阴极保护电流流向管道。
结束语：
综上所述钢质埋地燃气管道阴极保护对于燃气安全供应有着至关重要的作用，关系着燃气管道建设经济效益以及社会效益，应根据实际情况，在合理调查钢质埋地燃气管道建设环境的基础上，有的放矢的采取相应的电位检测措施，得出准确的管道阴极保护数据，为管道维护、维修提供可靠保障。
参考文献：
[1]王贵容, 邵亚薇, 王艳秋,等. 阴极保护电位对破损环氧涂层阴极剥离的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(3).
[2]李龙飞, 丁永生. 基于机织电极的电势检测系统建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2018(1):171-175.
[3]王飞, 王志方, 胡生宝. 天然气站场区域阴极保护系统存在的问题及措施[J]. 油气田地面工程, 2019(S1).
[4]郭春雷. 特殊环境下长输管道阴极保护电位准则的探讨[J]. 当代化工研究, 2018(5):100-101.
[5]张晴, 谢立华. 基于牺牲阳极的长距离输水钢管阴极保护设计[J]. 浙江水利水电学院学报, 2019(4).
[6]马柯, 肖超波, 周杨飞,等. 基于SCM技术的城市地铁动态杂散电流检测[J]. 管道技术与设备, 2019(3).