雜散電流對長輸管道腐蝕影響研究

許鐸

【摘 ?要】雜散電流的產生，成為困擾埋地管道發展的瓶頸，雜散電流所造成巨大的埋地管道腐蝕也日益困擾埋地管道的正常運營。在雜散電流腐蝕與土壤腐蝕影響共同作用之下，埋地管道可能很快就發生雜散電流的腐蝕破損和穿孔。所以對埋地管道的雜散電流腐蝕進行研究對保護管道免受雜散電流腐蝕是有一定工程意義的。

【關鍵詞】雜散電流;長輸管道;腐蝕影響

1 ?雜散電流研究的意義

目前，長輸油氣管道作為石油，天然氣長距離輸送的主要手段，其防護與檢測越來越受到管道企業的重視。由于長輸油氣管道均為埋地敷設，地域跨度大，敷設環境復雜，破損泄漏不易被發現，且埋地管道維修需要征地并進行大量土方工程，費時費力，因此，及時對管道進行檢測，發現問題并予以整改，防止腐蝕泄漏是維護管道安全使用的重要保障[1]。

2 ?雜散電流的影響因素

1）電化學腐蝕的影響

由于金屬（埋地輸油管道等）與土壤接觸，不可避免地會產生化學腐蝕而產生腐蝕電流，此雜散電流會沿著地下管道，從一類土壤的接觸點到另一類不同土壤的接觸點。當電化學腐蝕產生的電位超過1.5V時，在雜散電流的中斷點（輸油管道的絕緣法蘭、檢修時的斷開處等），雖然有冷卻效應作用，但仍有可能產生引燃火花。

2）油氣輸送管線陰極保護的影響

由于埋地油氣輸送管線與土壤接觸及其他因素的影響，油氣輸送管線會產生腐蝕現象。為減輕和防止腐蝕，油氣輸送管線一般采用陰極保護方法，即利用外加直流電源將保護金屬與直流電源的負極相連，使被保護的金屬成為陰極而進行陰極極化。這種方法稱為外加電流陰極保護，即強制電流陰極保護。由于對油氣輸送管線設置強制陰極保護系統，且被保護管道的最 高電位為-1.2V，其電流自電源的正極流出，經陽極和大地流至匯流點（電源負極與保護管的接點）兩側管道，在兩側金屬管壁中流動的電流流向匯流點，再回到電源負極。這樣人為地在管道和大地中就有電流通過，在管道絕緣法蘭等處形成電位差。

3）其他偶然因素的影響

除了上述原因外，還有一些偶然的因素也可能引起設備設施帶電而形成雜散電流。如管道的焊接施工、供電線路的漏電等。

3 ?雜散電流的防護方法

管道沿線與高壓輸電線路近距離平行敷設時，高壓輸電線、電氣化鐵路會對管道造成干擾，加劇管道的腐蝕，因此管道應盡量遠離交流、直流 干擾源，并采取相應的保護措施。

3.1 ?盡量避開干擾源

根據線路雜散電流源的勘察結果，管道布線時在符合安全要求的前提下，合理選擇走向，避開地鐵、電氣化鐵路、輸變線路等雜散電流干擾源。對于受雜散電流干擾管道增設絕緣法蘭，將被干 擾的管道與主干線分隔開，目前國內外沒有對管道與電氣化鐵路的安全間距的專門規定，參照目前相關的標準。

3.2 保護措施

1）陰極保護

從電化學腐蝕原理可知，電化學腐蝕主要發生在陽極區域，陰極保護法就是根據 該原理，采用電化學方法使被保護的金屬物處于陰極電位。陰極保護法又可分為犧牲陽極保護法和強制電流保護法。目前，陰極保護使用范圍日趨廣泛，埋地管道、電纜、儲槽、橋梁、熱交換器、冷卻器等凡是與電解質溶液接觸而產生腐蝕的設備均可用陰極保護法來提高其抗腐蝕能力。

（1）犧牲陽極法陰極保護

把它與被保護的金屬從電解質（如土壤）的外部實現電連接，這種負電位的活潑金屬在所構成的電化學電池中為陽極而優先發生腐蝕，所釋放的電子即負電流使被保護金屬陰極極化到所需電位范圍，從而抑制腐蝕實現保護，這就是犧牲陽極法的保護原理。

（2）外加電流法陰極保護

利用外部電源對被保護金屬施加一定的負電流，使被保護金屬的電極電位通過陰極極化達到規定的保護電位范圍，從而抑制腐蝕獲得保護，這就是外加電流法的保護原理。如圖3-3所示，外加電流陰極保護示意圖。

兩種保護技術都有其獨特之處，也有不足的地方，表3-1給出了兩種陰極保護技術的優缺點比較，根據不同的環境結合各自的特點選擇合適的陰極保護方法。

接地裝置陰極保護從原理上講是合理的，實踐上也是可行的，但是還存在許多問題有待研究。如果采用犧牲陽極法保護，那么在變電站工頻電磁場環境下犧牲陽極性能是否會受到影響值得研究;采用外加電流法保護，存在一個保護參數的確定問題，因為接地裝置在進行陰極保護時，其表面必然存在垢的沉積，如果在短期內有大量的垢層在接地裝置表面形成，其接地電阻無疑會增大，從而帶來負面效應，這也是該技術能否推廣應用的關鍵問題[2]。

目前，對于長輸管道，國內主要采用強制電流為主、犧牲陽極為輔的陰極保護方。雜散電流是隨時間不斷變化的，多數情況下雜散電流表現得不十分明顯，因而管道的自然腐蝕仍會占據主導地位，因此排流保護必須與陰極保護相結合才能有效遏制管道的腐蝕。

2）管道均壓

在相鄰管道間加設管道均壓裝置。這些裝置有助于平衡相鄰管道間的電位，緩解管道間的相互干擾。

3）加強日常維護

為改善管道防腐層絕緣狀況，采取檢修、補漏與大修相結合的方式，每年均進行管道防腐層的檢漏修補工作，以提高管道防腐層質量，為有效進行排流保護打下較好的基礎。同時開展智能清管作業，對重點地段管道的腐蝕風險評估，確保油氣管道安全運行。

作為一項長期而艱巨的工作，埋地管道雜散電流防腐必須密切觀測雜散電流的變化情況，如每年必須對管道防腐層進行檢漏修補，定期監測管道周圍是否有產生雜散電流的新建工程等。只有系統分析導致雜散電流腐蝕的各種因素，采用科學合理的預防措施、有效的監測技術以及綜合治 理方法，才能解決埋地管道雜散電流的腐蝕問題[3]。

4結論

管道運輸是當今油氣工業重要的運輸手段，其輸量大、運費少的優點非常突出。但由于其途徑地區環境復雜，眾多因素都可能導致管道腐蝕破壞，因此對其腐蝕的防治十分迫切和必要。埋地管道的腐蝕以電化學腐蝕最為常見，影響也最為明顯，做好管道電化學腐蝕防護關乎管線的運行壽命。而如今又由于公共建設事業的大力發展，管線的鋪設不得不與一些交流電氣系統處于同一公共走廊中，使得交流雜散電流腐蝕現象日益凸顯。交流雜散電流腐蝕雖不及直流雜散電流腐蝕直接導致的后果嚴重，但它們相互疊加時，腐蝕破壞會更加嚴重。交流雜散電流腐蝕還會造成析氫腐蝕，對陰極保護產生干擾等等不良影響。如今，已有許多腐蝕研究工作者對交流雜散電流腐蝕進行深入地研究，取得了一定的突破和進展。但是，目前還沒有足夠的成熟的交流雜散排流技術，缺乏眾多的成型的交流雜散電流排流設備。設備排流主要以嵌位式排流為主，設計簡單、成效顯著，但又面臨存在殘壓、能否抵御高壓、是否與陰極保護相干擾等問題亟待解決。盡管有以上一些問題的存在，交流雜散電流已從實驗研究走向了社會應用。相信通過腐蝕研究工作者的不斷努力，交流雜散電流的防治工作將會在社會生產中發揮重要的作用。

參考文獻：

[1]席光峰，張峰等.雜散電流對長輸油氣管道的危害及其檢測[J].油氣儲運，2008，27（7）：40～42.

[2]宋吟蔚，王新華等.埋地鋼質管道雜散電流腐蝕研究現狀[J].腐蝕與防護，2009，8，30（8）：515～525.

[3]白楊，齊建濤等，埋地管道雜散電流腐蝕及其數值模擬研究進展[M/OL].2013，01，10.

（作者單位：中國石油西部管道甘肅輸油氣分公司）