高壓電桿對長輸管道腐蝕的探討與防護

閆明龍，聶 晶

（中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司，四川 成都 610041）

高壓電桿對長輸管道腐蝕的探討與防護

閆明龍，聶 晶

（中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司，四川 成都 610041）

摘 要：結合工程實際對金屬管道在土壤中的腐蝕原理進行了論述，并著重于高壓電線的交流電對管道腐蝕的影響進行了論述。當高壓線距離管道 1 000 m 以上時無需考慮交流電對其防腐作用；交流電密度有三種判定強度，分別是弱、中、強。當判定為強時則必須采取防腐保護措施。采用“負電位接地”的方法對管道進行的防腐蝕辦法。

關 鍵 詞：腐蝕；管道；雜散電流；交流腐蝕

腐蝕對于長輸管道的影響毋庸置疑，很多管道的泄漏與破裂都是由腐蝕開始的。本文結合某一工程實例論述了電化學腐蝕原理和交流電對管道所產生影響進。

1 工程參數

在本工程中，某一段長輸管道與電線桿的走向方向在垂直面上重合。重合長度為 600 m。此電線桿為城市住宅用電的野外線路段，其電壓為 110 kV以上。管道周圍土質為砂質黏土，土壤電阻率為 100 Ω·m，破損點直徑 0.009 5 m。

2 管道腐蝕原理及腐蝕程度判定

2.1 原電池腐蝕原理和解決辦法

通常需要保護的管道的電位是比較低的，我們把它叫做陽極。通常會在其旁邊設一個比其電位更低的輔助陽極。這樣會在管道與輔助陽極間通過電解質溶液產生電流。用這個電流來消除腐蝕電流，這樣便可保護管道不受腐蝕的侵蝕[1]。

2.2 電解腐蝕原理及判定

對于金屬管道來說，電化學腐蝕是無處不在的。其腐蝕類別可以分為兩種：原電池腐蝕和電解腐蝕。

原電池腐蝕是指金屬在電解質溶液中形成原電池而產生的腐蝕。而原電解腐蝕是指外界雜散電流使電解溶液的金屬進行電解而產生的腐蝕[2]。對于長輸管道來說，這兩種腐蝕都會在長輸管道上發生。這是由于土壤具有儲水特性，而其中存儲的水充當了電解質溶液。

交流電對于長輸管道的腐蝕屬于電解腐蝕的一種。我們稱其為交流腐蝕。其對管道上耦合產生的交流電壓和電流的現象叫交流干擾[3]。能對埋地管道造成交流干擾的高壓輸電線路、設施和交流電氣化鐵路設施叫做交流干擾源。所以，本工程中的“高壓電桿”屬于“交流干擾源”。下面針對此電線桿對管道產生的影響情況進行論述。

2.3 交流電對管道腐蝕的影響

本節以電線桿對管道的腐蝕影響為例闡述對交流電腐蝕的判定與防護（表 1）。交流電對管道的干擾由 2 個方面來判定[4]。分別是電壓大小和交流電與管道的距離。如果電壓小于 4 V 時可完全不用考慮。如若大于 4 V 時，則可按下列公式計算：

其中：JAC——評估的交流電流密度,A/m2；

V——交流干擾電壓有效值的平均值,V；

ρ——土壤電阻率,Ω·m；

d——破損點直徑,m。

表 1 交流干擾程度判定表Table 1 Determine degree of ac interference

2.4 管道與高壓線的距離

當交流電壓高于 110 kV 時，其對管道會產生影響見圖1。

圖 1 極限接近段長度L與間距a相對關系圖Fig.1 The relative of limit close to lenth L and space a

由圖 1 可知，當管道距離高壓線 1 000 m 以上時不會對管道產生腐蝕影響。鑒于本工程高壓線屬于 110 kV 以上，應該考慮腐蝕影響。

2.5 管道受交流電干擾的電壓測量

測量方法[5]：將交流電壓表、管道、電極相連接，連接具體方式如圖2。

圖 2 交流干擾電壓測量接線示意圖Fig.2 Ac voltage measurement

將測量后的交流電壓值代入（2）式中。

其中：V—測量時間段內測量點交流干擾電壓有效值的平均值,V。

n—測量時間段內讀數的總次數。

測量結果如表2。

將干擾電壓平均值V代入（1）式得出交流電流密度為 120 A/m2。所以其交流干擾強度判定為強，應采取防護措施。

表 2 干擾電壓測量結果表Table 2 Disturbance voltage measurements V

根據本工程具體條件，采取“負電位接地”的方法[6]對管道進行防持續交流電干擾（示意圖如圖3）。其應用原理如 2.1 節所述，在埋地管道旁設一個電位較高的輔助陽極。以此在“管道——土壤——輔助陽極”間形成電流。使管道受到防腐蝕的保護。

3 結 論

（1）交流電密度值大于 100 A/m2時，必須采取防腐蝕措施。

（2）高壓電桿與管道距離 1 000 m 以上時無需考慮其交流電對管道產生的腐蝕影響。

（3）原電池腐蝕和電解腐蝕都會對管道產生腐蝕影響。

（4）當管道受到交流腐蝕的干擾時可以設立一個比管道電位較高的輔助陽極來保護管道不受腐蝕。

參考文獻：

［1］ 董寶山,張全.輸油管道腐蝕機理研究[J].油氣儲運,1998(2):22-24.

［2］ 吁安,陳良華. 交流雜散電流對天然氣管道影響的研究[J].科技致富向導,2012,17(1):17-18.

［3］ 閻順.交流電氣化鐵路雜散電流對油氣管道的腐蝕與防護[J].鐵道勘測與設計,2011(3):15-17.

［4］ 劉志軍,陳大慶,金哲. 埋地鋼質管道交流腐蝕的評價油氣儲運 準則[J].油氣儲運,201109(4):9-11.

［5］ 胡士信. 鄰近強電線路管道交流干擾參數的測試方法[J].油氣儲運, 2011(1):13-14.

［6］ 李源,張禮敬,陶剛,杜春泉.埋地鋼質管道交流干擾腐蝕影響因素實驗分析[J].全面腐蝕控制,2011(2):23-24.

［7］侯暋玲, 李依南, 苗文海, 等. 煉油廠水冷設備腐蝕原因分析［J］.遼寧石油化工大學學報，2013，33（4）：9.

中圖分類號：TE 980

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2014）03-0397-02

收稿日期：2013-05-21

作者簡介：閆明龍（1987-），男，遼寧撫順人，助理工程師，碩士，2012 年畢業于遼寧石油化工大學油氣儲運專業，研究方向：長輸管道腐蝕。現就職于中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司。E-mail：334850346@qq.com。

Effect of High-voltage Power Poles on Pipeline Corrosion and Protection

YAN Ming-long，NIE Jing
（PetroChina Engineering Co.,Ltd.Southwest Company, Sichuan Chengdu 610017，China)

Abstract:Combined with engineering practice，the corrosion theory of metal pipe in the soil was discussed, and effect of high-voltage wiring AC on pipeline corrosion was investigated. The results show that, when the distance between the high voltage line and the pipe is above 1 000 m, effect of the AC on the pipeline corrosion need not be considered; AC power density can be divided into three determining strength including weak, medium and strong. When AC power density is strong, the corrosion protection measures must be taken. "Negative potential ground" is an effective method for corrosion protection of the pipelines.

Key words:Corrosion；Pipeline；Stray current；AC corrosion