埋地管道24小時雜散電流測試分析與評價

張 亮 侯向峰 陳 祎 左宏鑫 王秀通

（1. 中海油信息科技有限公司北京海洋信息化科技中心，北京 100027；2. 中海廣東天然氣有限責任公司 廣東 珠海 519000；3. 中科院海洋研究所，山東 青島 266071）

0 引言

隨著高壓電路、地鐵城軌等電氣化工程的建設，對埋地管道雜散電流干擾影響已普遍受到人們的關注。雜散電流主要是指在土壤中的電流流經管道時，在進入管道的位置形成陰極，在流出管道的位置形成陽極，而陽極出現電子的流失，從而導致該位置出現腐蝕現象，對管道造成危害[1]。本文主要根據對某段天然氣埋地管道日常檢測中所獲得的交流電位數據進行分析，發現部分位置交流電位超出標準要求，為準確真實的反應該區域埋地管道受雜散電流干擾的影響，參照雜散電流干擾評價標準，本次選取普測埋地管道交流雜散電流干擾較大的八處測試樁開展24h專項檢測，測試樁編號分別為13#，18#，19#，20#、21#、22#、23#、 25#。

1 現場檢測與分析

1.1 評價標準

根據GB/T 50698-2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》規定，當埋地管道上的交流干擾電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護措施；高于4V時，應采用交流電流密度進行評估（如表1所示）。

表1 交流干擾程度的判斷指標

當交流干擾程度判定為“強”時，應采取交流干擾防護措施；判定為“中”時，宜采取交流干擾防護措施；判定為“弱”時，可不采取交流干擾防護措施[2,3]。

1.2 數據采集

首先調查干擾形式及分布情況，為詳細測試提供依據。進行交直電壓普查，測試每個測試樁5min內最大最小平均值。長時間監測交流電位，每2km測試一組2h，同時每4km測試一組24h。對于管道上存在大于4V的持續交流干擾電壓的區域（國標GB/T 50698-2010），測試交流干擾電流密度。對于交流干擾電壓劇烈波動或交流干擾嚴重管段，進行24h交流干擾電壓監測[4,5]。

本次測試數據采集使用uDL1進行24h對管地電位及交流感應電壓數值、曲線進行記錄。

2 測試結果與分析

2.1 24h交流電位數據分析

根據要求對13#，18#，19#，20#、21號、22#、23#、25#分別進行24h交流電位數據測試。圖1中所獲得數據為13#樁從2020年1月11日～12日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天未出現交流電位大于4V的情況，其中最大交流電位為3.4V，未到達交流干擾電位4V以上，故通過本次測試結果來看，該處可暫不進行排流措施。

圖1 13#樁交流干擾測試圖

圖2中所獲得數據為18#樁從2019年12月29日～30日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁全天交流電位均在4V以上，最大交流電位為7.3V，平均交流電位為5.8V，經測量該處土壤電阻率為20.86Ω·m，根據GB/T 50698-2011，當交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均交流電位5.8V進行計算，交流電流密度為70.83A/m2＞30 A/m2，為中度干擾，以最大交流電位7.3V計算，交流電流密度為89.16A/m2，宜進行排流措施。

圖2 18#樁交流干擾測試圖

圖3中所獲得數據為19#樁從2019年12月29日～30日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁全天交流電位基本均在4V以上，最大交流電位為6.9V，經測量該處土壤電阻率為22.42Ω·m，根據GB/T 50698-2011，當交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均交流電位5.5V進行計算，交流電流密度為62.50A/m2＞30A/ m2，為中度干擾，以最大交流電位6.9V計算，交流電流密度為78.41A/m2，宜進行排流措施。

圖3 19號樁交流干擾測試圖

圖4為20#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天僅有18時～次日1時交流電位未達到4V，最大交流電位為5.5V，經測量該處土壤電阻率為23.11Ω·m，根據GB/T 50698-2011，當交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均值5.4V進行計算，交流電流密度為52.91A/m2＞30A/m2，為中度干擾，以最大交流電位5.7V計算，交流電流密度為62.84A/m2，宜進行排流措施。

圖4 20#樁交流干擾測試圖

圖5中所獲得數據為21#樁從2020年3月18日～19日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天僅有19日1時～6h交流電位未達到4V，最大交流電位為5.3V，經測量該處土壤電阻率為16.29Ω·m，根據GB/T 50698-2011，當交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均值4.4V進行計算，交流電流密度為68.82A/m2＞30A/m2，為中度干擾，以最大交流電位5.2V計算，交流電流密度為81.33A/m2，宜進行排流措施。

圖5 21#樁交流干擾測試圖

圖6中所獲得數據為22#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天多數時間交流電位未達到4V，平均交流電位為3.6V，根據GB/T 50698-2011，該處可暫不進行排流措施。

圖6 22#樁交流干擾測試圖

圖7中所獲得數據為23#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天多數時間未出現交流電位大于4V的情況，其中最大交流電位為3.7V，未超過4V，故通過本次測試結果來看，該處可暫不進行排流 措施。

圖7 23#樁交流干擾測試圖

圖8中所獲得數據為25#樁從2020年3月18日～19日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當天多數時間未出現交流電位大于4V的情況，故通過本次測試結果來看，該處可暫不進行排流 措施。

圖8 25#樁交流干擾測試圖

2.2 24小時直流電位數據分析

根據要求對13#，18#，19#，20#、21#、22#、23#、25#分別進行24h直流電位數據測試，圖9中所獲得數據為13#樁從2020年1月11日～12日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位處瞬間個別數值外，均負于-0.85V，陰極保護效果達到標準要求。其中在12日0h左右至6h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動 較大。

圖9 13#樁直流電位測試圖

圖10中所獲得數據為18#樁從2019年12月29日～30日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求，經計算統計，電位正于保護準則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標準。其中在30日0時左右～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖10 18#樁直流電位測試圖

圖11中所獲得數據為19#樁從2019年12月29日～30日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求。其中在30日0h左右～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖11 19#樁直流電位測試圖

圖12中所獲得數據為20#樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖12 20#樁直流電位測試圖

圖13中所獲得數據為21#樁從2020年3月18日～19日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位除瞬間個別數值外，均負于-0.85V，陰極保護效果達到標準要求。其中在19日0h～4h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖13 21#樁直流電位測試圖

圖14中所獲得數據為22號樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求，經計算統計，電位正于保護準則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標準。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖14 22#樁直流電位測試圖

圖15中所獲得數據為23#樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖15 23#樁直流電位測試圖

圖16中所獲得數據為25#樁從2020年3月18日～19日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負于-0.85V標準，陰極保護效果達到標準要求，經計算統計，電位正于保護準則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標準。其中在19日0h～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩，其余時間波動較大。

圖16 25#樁直流電位測試圖

3 結語

根據本次對某段天然氣埋地管道8處24h雜散電流測試結果分析，可以得出18#、19#、20#、21#測試樁附近存在中度交流干擾情況， 但本次所測所有測試樁未發現存在明顯的直流干擾現象。

按GB/T 50991（2014）《埋地鋼質管道直流干擾防護技術標準》與GB/T 50698-2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》規定要求，對上述交流干擾影響顯著的位置提出如下建議：

對本次檢測工作中度受交流干擾的埋地管道進行排流整改工作，由于所受干擾測試樁相鄰距離較近，經統籌考慮，建議采用固態去耦合器加鋅帶陽極地床方式進行排流整改，具體陽極地床采用深井式還是淺埋式需根據現場施工情況而定。