淺析雜散電流對(duì)鋼質(zhì)埋地管道的影響

孫彤 周佳鑫 莫力琛

摘要：介紹了雜散電流發(fā)生腐蝕的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，雜散電流的檢測(cè)方法，直流干擾的判定，交流干擾的判定，特殊情況下的判定。從雜散電流的分類、雜散電流的腐蝕機(jī)理及對(duì)油氣管道腐蝕影響的研究進(jìn)行了綜述。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程案例，概述了雜散電流腐蝕排流法分類，直流排流法，極性排流法，強(qiáng)制性排流。通過(guò)淺談雜散電流對(duì)油氣管道腐蝕影響的防護(hù)措施，為建立起合理的、精確的模型進(jìn)行評(píng)價(jià)和管理做準(zhǔn)備，以逐步達(dá)到避免發(fā)生雜散電流腐蝕的目的。

關(guān)鍵詞：雜散電流；腐蝕；防護(hù)措施

隨著時(shí)代的發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)步，天然氣、油氣等是業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大，油氣管道腐蝕的問(wèn)題得到相關(guān)人士的強(qiáng)烈關(guān)注，其中包括化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。從油氣管道腐蝕角度出發(fā)，為了保障天然氣、油氣等管道的正常運(yùn)行，為了避免雜散電流發(fā)生腐蝕的情況，我們有必要積極對(duì)雜散電流發(fā)生腐蝕的原因、特點(diǎn)以及防護(hù)措施進(jìn)行進(jìn)一步的分析[1]。

1.雜散電流分類及危害

1.1雜散電流分類

自然界中土壤中流動(dòng)的、對(duì)埋地金屬管道造成干擾的雜散電流形式多樣。根據(jù)電流來(lái)源和機(jī)理不同，可分為直流干擾和交流干擾兩大類。

直流干擾來(lái)源廣泛，直流電力設(shè)備設(shè)施均有可能充當(dāng)干擾源。對(duì)埋地金屬管道常見(jiàn)干擾源有直流電氣化鐵路、有軌電車、直流電網(wǎng)、施工中所用的電焊機(jī)及附近其他的陰極保護(hù)系統(tǒng)等。

交流干擾復(fù)雜多變，根據(jù)不同干擾機(jī)制大致可分為：電阻（或?yàn)樽栊裕詈细蓴_、電容（或?yàn)槿菪裕詈细蓴_、電感（或?yàn)楦行裕詈细蓴_。對(duì)埋地金屬管道常見(jiàn)干擾源有交流電網(wǎng)、交流電氣化鐵路等[2]。

1.2腐蝕機(jī)理

所謂雜散電流，指的是在規(guī)定回路或是現(xiàn)有設(shè)計(jì)之外的、進(jìn)行流動(dòng)的電流，也可被稱為“迷流”，主要在土壤中進(jìn)行流動(dòng)，與被保護(hù)的管道系統(tǒng)不具有相關(guān)性、在管道系統(tǒng)中，雜散電流進(jìn)入管道的部位稱為“陰極”，而當(dāng)電流延管道進(jìn)行一段距離的流動(dòng)之后，其流出的部位稱為“陽(yáng)極”，如果管道系統(tǒng)的陽(yáng)極發(fā)生氧化，即為發(fā)生雜散電流腐蝕。從本質(zhì)上來(lái)講，雜散電流腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，是一種較為常見(jiàn)的現(xiàn)象。

當(dāng)外部電流源被強(qiáng)制施加至金屬構(gòu)件上的直流電流，既能夠產(chǎn)生雜散電流。當(dāng)雜散電流于走行軌上發(fā)生電流泄漏，通過(guò)道床和大地流入埋在地下的金屬管線中時(shí)，走行軌和管道分別為陰極和陽(yáng)極，當(dāng)雜散電流再次流入走行軌時(shí)，管道和走行軌分別為陰極和陽(yáng)極，由此可見(jiàn)，雜散電流的通路已經(jīng)構(gòu)成了串聯(lián)的腐蝕電池[3]。

1.3雜散電流腐蝕的危害

雜散電流腐蝕的發(fā)生，能夠?qū)е露喾N危害：（1）對(duì)走行軌及其附件產(chǎn)生腐蝕；（2）對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞；（3）對(duì)埋地管線造成腐蝕；（4）對(duì)人身安全造成威脅；（5）對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成不利影響；（6）對(duì)正常通信造成不良影響；（7）引起異常腐蝕情況[3]。

2.雜散電流干擾的判定及檢測(cè)方法

2.1雜散電流發(fā)生腐蝕的判定標(biāo)準(zhǔn)

a.直流干擾的判定

直流干擾程度參照下表進(jìn)行評(píng)定：

當(dāng)處于直流干擾源附近、陰極保護(hù)系統(tǒng)以及直流電氣鐵路等位置的管道，其任意一點(diǎn)發(fā)生偏移20mV時(shí)，或是管道附近土壤的電位梯度在0.5mV/m以上時(shí)；管道上任意點(diǎn)電位發(fā)生100mV的偏移時(shí)，或是管道附近土壤的電位梯度在2.5mV/m以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取防護(hù)措施或排流保護(hù)。

b.交流干擾的判定

交流干擾的測(cè)定可通過(guò)交流電壓或交流電流密度的方法。當(dāng)測(cè)得管道上任意一點(diǎn)的交流電壓均小于4V時(shí)，可不采取防護(hù)措施；交流電流密度干擾程度參照下表進(jìn)行評(píng)定：

2.2雜散電流檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的雜散電流測(cè)試方法包括管地電位偏移測(cè)量、管地電位波動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)、密間隔管地電位（CIPS）測(cè)量、電壓和電流檢查及腐蝕掛片測(cè)量等。現(xiàn)代雜散電流測(cè)試技術(shù)已向智能化測(cè)試發(fā)展，如雜散電流智能測(cè)試儀（Stray Current Mapper，SCM）等。

4.雜散電流腐蝕的防護(hù)措施

4.1雜散電流腐蝕排流法分類

國(guó)內(nèi)外常用的對(duì)油氣管道雜散電流腐蝕的防護(hù)措施是排流法，其包括直流排流法、極性排流法和強(qiáng)制排流法。

a直流排流法。導(dǎo)線與埋地管道直接相連，這種方法安裝方便，效果良好，但電流容易發(fā)生逆流的情況，即當(dāng)軌道點(diǎn)位高于管道時(shí)，所以這種排流方法不常見(jiàn)。

b.極性排流法。在管道與軌道之間設(shè)置單向流通的二極管、整流器、逆電流繼電器等設(shè)備，加裝排流器，運(yùn)用這種方法來(lái)進(jìn)行排流就叫做極性排流法。這種排流法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛，使得電流始終從油氣管道導(dǎo)向軌道。這種方法耐久性較好，可長(zhǎng)時(shí)間使用，場(chǎng)所適應(yīng)能力強(qiáng)。

c.強(qiáng)制性排流。在油氣管道和軌道之間通入直流電，達(dá)到強(qiáng)制將雜散電流排到軌道上的效果，但其運(yùn)行成本較高。

4.2雜散電流對(duì)油氣管道腐蝕影響的防護(hù)措施

采用緩解線進(jìn)行防護(hù)：在埋地管道的附近鋪設(shè)1——2條裸露的導(dǎo)體，該導(dǎo)體即為緩解線，其材料一般為裸銅導(dǎo)線、鍍鋅扁鋼以及鋅帶等，經(jīng)過(guò)緩解裝置使用動(dòng)態(tài)直流使其與管道進(jìn)行直接的連接，根據(jù)相關(guān)研究顯示，起步筋能夠起到較好的抗干擾效果，還能夠在一定程度上起到節(jié)約成本的作用；（2）安裝交流干擾排流防護(hù)措施：安裝例如犧牲陽(yáng)極接地、直地接地、嵌位式排流裝置等交流干擾排流防護(hù)措施，避免直流雜散電流發(fā)生流入的情況，同時(shí)也能夠避免以及保護(hù)電流發(fā)生流失的情況，從而有效避免發(fā)生雜散電流腐蝕的情況。

針對(duì)以上問(wèn)題，我們還需要建立起合理的、精確的模型進(jìn)行評(píng)價(jià)和管理，通過(guò)試驗(yàn)或是根據(jù)理論依據(jù)對(duì)管道的交流腐蝕進(jìn)行更加精確的分析，并選擇更適宜的材料以及更適合的設(shè)計(jì)對(duì)雜散電流腐蝕的情況進(jìn)行防護(hù)，以逐步達(dá)到避免發(fā)生雜散電流腐蝕的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]呂義超，沈衛(wèi)凱，錢玉華.榆濟(jì)天然氣管道交流雜散電流的檢測(cè)與防護(hù)[J].腐蝕與防護(hù)，2018，（5）：355-358.

[2]吳燕.干擾下埋地管道陰極保護(hù)輸出調(diào)整基礎(chǔ)研究[M].西南石油大學(xué)碩士論文，2011.

[3]封瓊，張亞萍，汪洋，等.基于埋地金屬管道雜散電流的腐蝕與防護(hù)[J].腐蝕與防護(hù)，2017，（2）：91-95，118.

作者簡(jiǎn)介：孫彤，北方華錦集團(tuán)儲(chǔ)運(yùn)分公司，助理工程師，從事安全環(huán)保方向。

（作者單位：中國(guó)兵器北方華錦集團(tuán)儲(chǔ)運(yùn)分公司）