直流雜散電流對某埋地管道的影響與治理

王若丹

摘 要：隨著埋地管道長度不斷增加，雜散電流腐蝕的嚴(yán)重性也越來越受重視，但動態(tài)雜散電流的監(jiān)測與治理困難還是很大。文章案例通過日常數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析初步確定雜散電流干擾的存在，隨后實施專業(yè)檢測確定干擾源、干擾程度、分出干擾區(qū)域，最后實施接地排流并取得了一定的排流效果，保證了管道的安全平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：直流雜散電流；接地排流；埋地管道；鎂犧牲陽極

引言

雜散電流指在設(shè)計或規(guī)定的回路以外流動的電流，它在土壤中流動，且與被保護(hù)管道系統(tǒng)無關(guān)。該電流從管道的某一部位進(jìn)入管道，沿管道流動一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出部位管道發(fā)生腐蝕。雜散電流一般來源于：外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，直流電車系統(tǒng)、直流開礦及焊接系統(tǒng)、高壓交直流輸電線路[1]。直流干擾是由于大地中直流雜散電流的作用而引起的埋地金屬管道表面產(chǎn)生電解腐蝕，繼而造成管道腐蝕穿孔和泄漏。直流干擾會導(dǎo)致管道劇烈腐蝕，這種腐蝕的速率往往是自然腐蝕的幾十倍甚至上百倍。

1 受干擾管段電位情況

西北地區(qū)某埋地管道采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，每間隔約150km設(shè)置一處陰極保護(hù)站/閥室，每公里設(shè)置一處電位測試樁。通過每月測試保護(hù)電位數(shù)值比對分析，1329#～1334#測試樁的電位值接近管道的自然電位值，電位值變化頻繁，1309#測試樁甚至出現(xiàn)正電位值，初步判斷管道受到直流雜散電流干擾。

2 干擾源調(diào)查

據(jù)調(diào)查1309#測試樁北側(cè)15km處有一處鐵礦，礦內(nèi)有兩個600m深的礦井，在井口設(shè)直流提升機(jī)一臺，地上和地下坑道內(nèi)均鋪設(shè)了一條電動鐵軌，采礦車全天倒班運行。經(jīng)測試礦區(qū)變電所接地極和電動鐵軌電位變化劇烈，其中礦區(qū)變電所接地極電位變化區(qū)間為-13.2V～+0.35V，地面鐵軌及其接地極電位變化區(qū)間為-9.65V～+4.56V，礦井下鐵軌電位區(qū)間為-1.40V～-0.01V。每次測試電位值差異較大，無固定規(guī)律。通過管道雜散電流方向測試，判斷雜散電流干擾源的方位指向鐵礦方向，確定鐵礦為直流干擾源。

直流電電動機(jī)車引起的管道雜散電流腐蝕原理是電流從供電所經(jīng)輸出饋線、電動機(jī)車、軌道、負(fù)極母線返回發(fā)電機(jī)。在鐵軌連接不好、接頭電阻較大的部位，部分電流將由軌道的絕緣不良處向大地漫流，從土壤流入管道后又流出，再從大地流回軌道，電流這種流動將使鐵軌和管道均受到腐蝕。

3 雜散電流干擾情況

進(jìn)行管道沿線的地電位梯度測試，1308#測試樁、1314#測試樁、1320#測試樁、1323#測試樁、1328#測試樁、1334#測試樁附近地電位梯度均大于2.5mV/m。由于受干擾源變化影響，測試樁的地電位梯度值也會有所變化，在1314#測試樁附近曾測試到26mV/m的地電位梯度。

根據(jù)測試情況將管道分為三個區(qū)域，即：雜散電流從管道流出區(qū)域為陽極區(qū)，管道受到腐蝕；雜散電流流入?yún)^(qū)域形成陰極區(qū)，受到一定程度的陰極保護(hù)；在管道中間形成極性交變區(qū)，雜散電流可能流入也可能流出，當(dāng)雜散電流流出時管道受到腐蝕。

4 實施排流

排流措施有四種方法：直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流、接地排流[2]。根據(jù)管道與干擾源的位置關(guān)系及現(xiàn)場電位測試情況，選擇接地排流法，接地極選用鎂犧牲陽極。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，選擇在陽極區(qū)1308#、1328#+150m處，極性交變區(qū)1314#+450m、1322#-100m、1334+1#+100m測試樁附近設(shè)置排流裝置。排流點處設(shè)置排流測試樁，陽極電纜在接線樁內(nèi)通過銅質(zhì)連接片與管道相連。鎂犧牲陽極采用水平式埋設(shè)，陽極間距2.5m，埋設(shè)深度不低于2m。陽極地床施工時，將土壤電阻率高的位置進(jìn)行換土，以減小陽極地床的接地電阻值。同時為防止雜散電流經(jīng)排流地床回流至管道，在排流地床與管道之間安裝了極性排流器。

5 排流效果

實施排流后一個月測試管道電位平穩(wěn)、正常，滿足管道保護(hù)要求。接地排流施工中采用鎂合金犧牲陽極，在一定程度上給管道提供了部分陰極保護(hù)電流。

6 實施排流項目得到的經(jīng)驗

（1）排流前對管道進(jìn)行極化電位的連續(xù)監(jiān)測，可以使用極化試片或探頭監(jiān)測24h以上，明確直流雜散電流干擾的范圍和嚴(yán)重程度。

（2）排流地床切忌與管道直連，建議通過測試樁連接，并且在排流地床與管道之間串聯(lián)限制裝置，防止雜散電流經(jīng)排流地床回流至管道。

（3）排流地床最好安裝有注水裝置，適時給排流地床補(bǔ)充水分及硫酸鈉。

（4）因干擾管段大部分管地電位均偏正，應(yīng)考慮到排流地床陽極的消耗量，后期運行過程中定期查看，若消耗較大及時更換。

7 結(jié)束語

隨著埋地長輸管道周圍環(huán)境日益復(fù)雜，由高壓輸電線路、電氣化鐵路、開礦設(shè)備等引起的雜散電流干擾不容忽視。文章闡述了對某埋地管道雜散電流的發(fā)現(xiàn)、檢測、治理過程，為管理者提供了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1]馮洪臣.陰極保護(hù)安裝與維護(hù)[M].北京：經(jīng)濟(jì)日報出版社，2010，5.

[2]胡士信.陰極保護(hù)工程手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999，1.