油气集输管道阴极保护绝缘性能测试方法比较

2026-04-09 16:14:48 作者：本网发布来源：腐蚀与防护分享至：

外防腐蚀层和阴极保护是油气管道外腐蚀防护最经济有效的方式。GB/T 21447-2018《钢制管道外腐蚀控制规范》和GB/T 21448-2017《埋地钢质管道阴极保护技术规范》都规定实施阴极保护的管道应与未实施保护的设施之间电绝缘。但实际上，由于设计不当、电气安全需要、绝缘装置失效，施工误操作等，被保护管道与临近的金属构筑物绝缘失效问题频繁发生，这严重影响了阴极保护的有效性。

目前，常规绝缘测试方法主要有电位法、电压法、漏电率测量法、电源电流环法、兆欧表法、接地电阻仪测量法等，每种方法均有其优缺点和适用范围，且在实际工况中，采用单一方法难以确定某些绝缘失效问题的失效类型和位置，亦无法科学有效指导绝缘失效修复工作。

Part . 1

绝缘失效类型

绝缘失效是由于绝缘路径被某种媒介导通，根据导通介质不同可分为金属通路导通和电解质通路导通。按导通位置划分，可分为绝缘装置导通和意外搭接。

定性判断绝缘问题的类型时所用方法差异不大，但若要进行定量测试或者定位绝缘失效位置时，就需要针对性选取测试方法。

Part . 2

常用测试方法

GB/T 21246-2020《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》给出了兆欧表法、电位法、电压法、漏电率测量法、电源电流环法、接地电阻仪测量法等多种测试方法，这些方法可归纳为电位法、电流法、电阻法。各种方法的优缺点和适用范围如下：

电位法
优点：简单易行，适用范围广缺点：容易误判，某些时候需要外加直流信号源辅以判断，无法定量测试适用范围：适用于定性判别绝缘接头（法兰）、套管、意外搭接等各类绝缘失效问题，有时需要其他方法辅助判断
电流法
电压法	优点：简单易行，可测得漏电率缺点：可能需要破坏防腐蚀层，有杂散电流时测试结果存在误差，需要提供管道电阻计算信息适用范围：适用于测试和判断地面管段（有分支管道或者接地极的除外）绝缘接头（法兰）的绝缘性能
漏电率测量法	优点：简单易行，可用于地下绝缘接头测试，可测得漏电率缺点：需要施加交流感应信号源，测试精度和重复性较差适用范围：适用于测试和判断在役管道绝缘接头（法兰）的绝缘性能
电源电流环法	优点：测试准确，可测得电流值和方向，定量给出漏电流量缺点：地下管道测量时需要开挖，需要外加信号源，测试设备昂贵适用范围：适用于测试和判断在役管道绝缘接头（法兰）的绝缘性能
电阻法
兆欧表法	优点：简单易行，可测得绝缘电阻缺点：无法对已安装的绝缘接头（法兰）进行测试适用范围：适用于测量未安装到管道上的绝缘接头（法兰）的绝缘电阻值
接地电阻仪测量法	优点：简单易行，可测得电阻值缺点：可能需要破坏防腐蚀层，硬化地面使用受限，测试精度和重复性较差适用范围：适用于测试和判断在役管道两端有测试点的绝缘接头（法兰）的绝缘性能

Part . 3

组合方法

上述测试方法均有其优缺点和适用场景，某些绝缘问题可能需要上述测试方法组合使用或者辅以其他测试才能判断。根据现场遇到的不同绝缘失效问题，介绍几种实用的组合方法。

电位和馈电组合法

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电位法是判断绝缘性能最常用的现场测试方法，其原理是在绝缘装置一侧施加阴极保护电流，于另一侧管段上方地面测量管地电位。通过分析两侧电位差异情况确定是否存在绝缘问题，如图1所示，如果两端绝缘良好，电位差一般超过100 mV。

图1 电位法测量接线示意

但也存在两端电位非常接近，而绝缘良好的可能，例如两端都无阴极保护，或者测试位置距离阴保站较远（此时阴保电流很小甚至可忽略），此时两端管道电位都为其自然电位，可能差异不大，此情况下电位法使用受限。

针对上述情况，可在绝缘装置一侧进行馈电试验，施加临时阴极保护，改变一侧的电位值，观察两侧的电位同步变化情况，测试示意图如图2所示。

图2 馈电和电位组合测试法示意

国内某油田集输站距离阴保站约为44 km。阴保站同时保护其他管线，且集输管道的防腐蚀层质量较差，因此流经此站内的阴保电流几乎为零，站内绝缘法兰两侧电位测试结果如下：

*表中电位均相对于Cu/CuSO4参比电极，CSE，下同。

初始状态下，绝缘法兰两侧电位相近，且通断恒电位仪，两侧电位都未见明显的变化，因此仅通过电位值无法判定其绝缘性能。

在站外埋地管道一侧搭建临时阴极保护系统进行馈电试验，同样测试站内绝缘法兰两侧电位，结果如下：

施加临时阴极保护的一侧管道电位明显变负，且有明显的通断变化，而另外一侧电位和馈电试验之前的基本一致，且依旧没有明显的通断变化，据此确定绝缘法兰绝缘性能良好。

此组合方法可用于进一步确定两侧电位接近一致的绝缘装置的绝缘性能。

电位和电流组合法

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电位法可以定性判断是否存在绝缘问题，但是无法判断绝缘法兰/接头处是否为绝缘失效位置，鉴于此可先通过电位法进行定性判断，若显示存在绝缘问题，可进一步通过电流法定量测试，根据电流源的不同分为交流和直流两种方式，GB/T 21246-2020标准推荐的接线方法见图3和图4。

图3 漏电率测量接线示意

图4 电流环测试管道绝缘性能示意

在某采气厂的集输站，通过电位法判断绝缘法兰处可能存在绝缘问题，绝缘法兰两侧电位分别为-0.630 V和-0.620 V，都未见明显的通断变化。

进一步使用PCM进行测试，发射电流300 mA，在绝缘法兰站外方向测得电流28 mA，绝缘法兰内侧无电流，在场站工艺流程区测得明显信号，电流为26 mA，判断此绝缘法兰站外侧管道与站内接地系统电连接，但绝缘法兰绝缘性能良好。

为进一步确定绝缘法兰的绝缘性能，站外设置临时接地，接地距离管道2 m，距离绝缘法兰6 m，用24 V直流电源作为临时阴保电源，正极接地，负极接绝缘法兰外侧1 m处，用标准电阻测得输出电流260 mA。

用电流环测得通过绝缘法兰的电流为245 mA，方向为从内侧流向外侧，在通电点外侧管道处测得电流为16 mA，方向为从外管线流向通电点。电流通过站内接地系统吸收，由绝缘法兰流向通电点，可以判定绝缘法兰绝缘失效。

电位和绝缘接头测试仪组合法

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单一电位法只能定性判断是否存在绝缘失效问题。在炼油厂等地下管道与接地网交错敷设的厂区，地下管道与地上设备有多处连接，只要有一处绝缘法兰失效，将导致所有埋地管道和接地电连接。

在这种情况下，要想快速查找绝缘失效绝缘法兰位置，可借助绝缘接头测试仪，其测试示意图如图5所示。对于大管径的绝缘法兰，还可初步判断导通点在法兰盘的周向位置。

图5 绝缘接头测试仪测试示意

现场测试方法如下：在两个法兰盘对应的螺栓连接处，使用表笔和法兰盘金属表面接触，两触点连线与法兰盘面垂直，同一时钟方向依次测量，直至绝缘接头测试仪的滴滴响声消失，视为位置1，沿周向继续测试，记录下一次出现滴滴响声的位置，视为位置2，绝缘接头测试仪采用音频信号方式，测试时只使用设备自带测试线，切勿使用延长线，其信号强弱与测试位置和绝缘失效位置之间的周向距离成正比例关系，报警声消失和再次出现的位置可视为周向距离绝缘失效点最远位置，连线垂直平分线与圆周的远端相交处即为绝缘失效位置，测试示意如图6所示。