電流干擾對地下金屬結構物腐蝕的影響

韓德波 侯祥增

（青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司，山東 青島 266101）

0 引言

腐蝕是一種自然發生的現象，通常指一種金屬（本文主要指鋼鐵）受到環境影響，原有性質被破壞的過程。電流干擾易被忽視，但卻是地下金屬結構物被腐蝕的重要因素之一。

1 電流干擾的定義

電流干擾是指電流從不同干擾源進入地下金屬結構物，并引發金屬結構物電位偏移的現象。地下金屬結構物包括城市輸氣、輸水管道，長距離輸油管道，石油儲罐罐底等。

2 電流干擾的類型

電流干擾可分為兩類，由直流電引起的稱為直流干擾，由交流電引起的稱為交流干擾。

2.1 直流干擾源

直流電干擾是由埋地金屬結構獲取或者排放直流電引起的，這些電流被稱為雜散電流。當電流從土壤進入金屬結構時，金屬結構的電位會向負向偏移，一定程度的負向偏移有利于抑制金屬結構的腐蝕；但如果負向偏移足夠大，會導致金屬結構過電位保護，嚴重的會導致金屬結構表面的陰極涂層剝離。當電流從金屬結構排出到土壤時，會抵消一部分陰極保護電流，使金屬結構的電位向正向偏移，從而削弱陰極保護效果；當干擾電流超過陰極保護電流時，金屬結構會由陰極轉變為陽極，腐蝕會 加速。

直流干擾源有多種，一般包括陰極保護裝置、直流牽引裝置、高壓直流裝置和焊機等。

2.2 陰極保護裝置

地下管線錯綜復雜，不同的管道通常埋在一起，由于不同管道或同一管道的不同部位得到的陰保電流不同，這必然導致不同管道的電位不同，甚至同一管道的不同部位電位也會不同，從而在兩者之間產生電流，一部分獲取電流，而另一部分排放電流，排放電流的管道腐蝕速率必然加速。在城市中，地下輸氣和輸水管道普遍存在，且一般都會加裝陰極保護裝置，所以在城市管網中，陰極保護導致的直流干擾腐蝕普遍存在。在這種情況下，建議用絕緣法蘭將不同的被保護管道和其他管道進行絕緣，以減輕腐蝕。

2.3 直流牽引供電系統

直流牽引供電系統廣泛應用于高鐵、地鐵和其他電氣化鐵路。電流路徑為直流電源正極→車輛→車輪→軌道→直流電源負極。軌道和大地之間存在電位差和接地電阻，從而會導致電流從軌道流入大地，形成電流泄漏。這些泄漏電流未經回流軌道流回直流電源負極而形成雜散電流。

2.4 焊機

金屬結構的焊接過程可能會加速腐蝕，因為電流可能會從焊接件泄漏到土壤中，形成雜散電流。因此，焊接件應同焊機的接地電極相連。

眾所周知，船舶和駁船上的焊接作業會產生雜散電流干擾，有時嚴重到導致船只沉沒。當焊機的負極與船舶上的接地極連接，且船舶與護套之間沒有電連接時，就會產生干擾。

2.5 直流輸電系統

直流輸電系統正常運行時，處于雙極模式。在雙極模式的情況下，電流通過兩個電路都不會產生干擾。但是，如果存在故障，則系統以單極模式運行，通過接地電極將接地作為另一個電路，而不是故障電路。在這種情況下，大量的直流電通過土壤，并反過來通過附近的任何金屬結構（甚至在大到1km的距離），造成直流干擾。

2.6 交流干擾

與交流輸配電線路共用線路的管道，無論是在空氣中還是在土壤中，都會受到輸配電線路周圍電磁場的影響，電磁場會干擾管道的陰極保護電流，這種現象稱為交流干擾。交流干擾不但會減弱管道的陰保效果，還會威脅人的安全。

交流電干擾會產生交流腐蝕，從而導致與輸配電線路平行的管道泄漏。交流腐蝕是由輸配電線路周圍的電磁場對管道的感應能量。感應能量的大小與管道和輸配電線路之間的平行長度、輸配電線路內電流強度成正比，與管道和輸配電線路之間的距離成反比。