軌道交通雜散電流對埋地燃氣管道應用的影響研究

陳明

摘要：在城市地下，軌道交通在運行中非常容易導致雜散電流產(chǎn)生，這些雜散電流如果沒有進行有效的管理監(jiān)測，很可能會對埋地燃氣管道造成較大的影響。文章分析了雜散電流對埋地燃氣管道的影響，雜散電流會對埋地燃氣管道產(chǎn)生較明顯的腐蝕，再結合實際情況，對埋地燃氣管道檢測預防雜散電流腐蝕的措施進行探討。

關鍵詞：軌道交通；雜散電流；埋地燃氣管道；管道腐蝕；監(jiān)測防護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE988 文章編號：1009-2374（2016）32-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.047

城市軌道交通的運行離不開電力，需要通過有效的供電來實現(xiàn)對交通車輛的牽引，并且在進入新世紀后，經(jīng)濟科學不斷進步，在電氣工程中逐漸引入了自動化技術。城市軌道交通正朝著機電一體化、機械功能多元化、控制智能化的趨勢發(fā)展，但這也在無形中加大了對埋地燃氣管道監(jiān)測的難度。關于埋地燃氣管道的監(jiān)測，一直是一個較為重要的內(nèi)容。日常的檢查中都需要做好十分詳細的檢查工作，比如要檢查地面上有無土壤塌陷、滑坡、下沉、人工取土、垃圾堆積、重物堆積等情況。檢查完了地面上的情況后，還要檢查管道是否裸露、管道沿線是否有燃氣異位、防腐層有無脫落、腐蝕等情況，而導致地埋燃氣管道腐蝕的原因較多，不僅受到天氣、水汽、溫度、環(huán)境等的影響，地下的雜散電路也是導致其出現(xiàn)腐蝕的主要原因之一。

1 雜散電流對埋地燃氣管道的腐蝕

1.1 雜散電流的來源和性質(zhì)

雜散電流是沿規(guī)定路徑之外的途徑流動的電流，它在土壤中流動，且與被保護管道系統(tǒng)無關。該電流從管道的某一部位進入管道，沿管道流動的一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出部位，管道發(fā)生腐蝕，這樣的情況便形成了一種雜散電流腐蝕。人們在生活中能夠遇到的雜散電流主要有：（1）外加電流陰極保護系統(tǒng)；（2）DC電車系統(tǒng)；（3）DC開礦以及焊接系統(tǒng)；（4）高壓DC、AC傳輸線路。雜散電流在生活中許多地方都有體現(xiàn)，在為人類的生產(chǎn)生活提供便利的同時，也對埋地燃氣管道的運行產(chǎn)生了一定的威脅，一旦埋地燃氣管道受到腐蝕，出現(xiàn)了漏洞，嚴重的可能會釀成惡性事件，因此需要高度重視對雜散電流腐蝕埋地燃氣管道的監(jiān)測。雜散電流的性質(zhì)主要分為兩種，動態(tài)雜散電流和靜態(tài)雜散電流。動態(tài)雜散電流是指雜散電流的大小和方向隨時間發(fā)生變化；靜態(tài)雜散電流則是指雜散電流的大小和方向始終不會發(fā)生變化，處于靜止的狀態(tài)。通常情況下，雜散電流流入部位，管道得到保護，過大的雜散電流流入會造成管道局部過保護，但是如果電位過負，很可能會導致管道表面析出大量氫而造成防腐絕緣層損壞，進而導致腐蝕的發(fā)生，并且隨著時間的推移，腐蝕的程度也會不斷增加。同時，雜散電流流出的部位，管道以鐵離子的形式溶入周圍介質(zhì)中，因而管道受到腐蝕。有學者認為可以通過測量管道電位變化情況，并與歷史數(shù)據(jù)相比較，通過比較的結果來分析埋地管道是否受雜散電流的影響。

1.2 雜散電流的分類

雜散電流主要分為三種類型：直流電流、交流電流和大地中自然存在的地電流，每種電流的特征都有所不同。通常情況下，直流雜散電流腐蝕干擾的判斷標準：管地電位偏移判斷標準：當管地電位正向偏移值小于20mV時，雜散電流的程度比較弱；當管地電位正向偏移值在20～200mV之間時，雜散電流程度適中；當管地電位正向偏移值大于200mV時雜散電流的程度比較強。

同時，關于地表土壤電位梯度判斷指標顯示：當土壤電位梯度小于0.5mV/m時，雜散電流的程度比較弱；當土壤電位梯度在0.5～5.0mV/m之間時，雜散電流的程度適中；當土壤電位梯度大于5.0mV/m時，雜散電流的程度比較強。此外，如果管道上的任何一處測量電位值正向偏差到100mV時或者被保護管道附近的土壤中測量的電位梯度大于2.5mV/m的時候，就應該及時地對管道進行陰極保護的防腐蝕措施。

1.3 雜散電流腐蝕埋地燃氣管道的機理

軌道交通在運輸?shù)倪^程中，會不斷產(chǎn)生一些雜散電流，而這些雜散電流會與土壤和附近的管道之間發(fā)生反應。在埋地燃氣管道設施中，如果長時間受到雜散電流的影響，雜散電流通過土壤與管道進行接觸，并與管道上的鐵元素發(fā)生化學反應，將鐵元素變?yōu)閬嗚F離子和分散的電子，這些電子會進一步對管道造成影響，逐漸對管道形成了腐蝕。而鋼質(zhì)的燃氣管道，也是有可能會發(fā)生腐蝕的，在水分和電流的作用下，管道外部結構發(fā)生化學反應，分解出電子和離子，影響了其防腐功能。

1.4 雜散電流影響因素

軌道交通中的雜散電流，主要受到三個方面因素的影響：一是列車為了開動所需的功率帶動的電流（Rl）；二是一種負導體電阻（Rs），是由負載與變電站之間形成的；三是大地與負導體之間發(fā)生作用，產(chǎn)生了電阻（Rn）。因此，要使雜散電流Is減小，可以通過增大Rl、Rs或減小It的方式來實現(xiàn)。一般來說，雜散電流在土壤中流動，且與被保護管道系統(tǒng)無關。從管道的某一部位進入管道，沿管道流動一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出的部位，管道發(fā)生腐蝕，因此在這個過程中，要重點注意分析雜散電流的流動情況。

2 埋地燃氣管道的雜散電流監(jiān)測

2.1 雜散電流監(jiān)測要點

要實現(xiàn)對雜散點的監(jiān)測，首先要針對電流特點來進行分析，雜散電流大多具有隨機性，因此，在進行監(jiān)測的過程中，可以先將整個城市軌道交通的雜散電流進行統(tǒng)一的管理分析，從參比電極到傳感器、通信電纜等。軌道交通所產(chǎn)生的雜散電流，會在很大程度上對附近的燃氣管道設施產(chǎn)生影響，針對這一問題，在進行監(jiān)測時，可以由工控中心來進行監(jiān)測，并且要保持24h監(jiān)測不間斷，觀察分析軌道交通設施中，鋼軌對結構鋼的電壓變化、相關電阻的變化情況等，每天進行詳細的記錄，并通過曲線圖來加以分析其變化趨勢，及時做好預防工作。同時，對于具體數(shù)據(jù)的采集和分析也一定要準確，保障整個監(jiān)測系統(tǒng)的有效性和真實性，提升雜散電流監(jiān)測的效率。

2.2 埋地燃氣管道防護措施

（1）可以在管道上涂一層環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，環(huán)氧煤瀝青防腐涂料的涂層致密，吸水性小，耐化介質(zhì)，耐微生物侵蝕，耐植物根須穿透，使用壽命長，能夠達到較好的防腐效果；（2）在管道上構建一層聚乙烯防腐層，通常情況下，聚乙烯防腐層分為兩個等級，分別是普通級：≥80?m環(huán)氧粉末+170～250?m膠粘劑+1.8～3.0mm聚乙烯，加強級≥80?m環(huán)氧粉末+170～250?m膠粘劑+2.5～3.7mm聚乙烯。使用時可以根據(jù)所處位置的易腐蝕程度來進行選擇；（3）電極保護法：電極保護法分為外加電源保護法和犧牲陽極保護法，一般來說，外加電源保護法不適用于人口密集的市中心，大多應用在郊區(qū)較好，避免對其他地下金屬管網(wǎng)及構筑物的影響，外加電源保護法是由直流電源、陽極接地、導線、通電點及測試樁、絕緣法蘭等部分組成。而犧牲陽極保護法不需要電源設備，維修簡單，輸出電流小，對鄰近金屬管道及其他金屬構筑物不產(chǎn)生破環(huán)，因此也適于市區(qū)近郊管網(wǎng)中應用。

3 結語

軌道交通的使用是人們對交通發(fā)展不斷的創(chuàng)新和改革的結果，除了要跟緊時代的發(fā)展步伐，在技術上保證先進和新穎，以高技術含量的工程來滿足社會和人們的需求，對于相關的監(jiān)測防護措施也是非常有必要的。但從目前的情況來看，傳統(tǒng)的監(jiān)測方式還不夠完善，在技術上的監(jiān)測力度不夠，很可能會出現(xiàn)疏漏，往往造成埋地燃氣管道受到腐蝕的情況。埋地燃氣管道受到腐蝕，對人們來說也是一種較大的威脅，很可能會突然發(fā)生危險事件，危及人們的生命安全。因此，在對埋地管道進行監(jiān)測時，需要從多個角度來進行分析，其中關于雜散電流的監(jiān)測是一項重要的內(nèi)容。雜散電流伴隨軌道交通而分布在地下設施中，由于電流的特性，能夠通過土壤來進行傳播，并逐漸對燃氣管道產(chǎn)生腐蝕作用。因此，在進行檢測的過程中，需要工作人員在施工設計的時候就要考慮好當?shù)氐木€路分布情況，同時，還要定期進行檢查，在檢查的過程中也需要結合相關的電流知識、化學知識等，加以全面的監(jiān)測。城市的發(fā)展離不開軌道交通的建設，而做好雜散電流腐蝕的監(jiān)測和預防，也成為了非常重要的環(huán)節(jié)，還需要廣大工作者不斷加強監(jiān)測技巧，提升檢測力度，實現(xiàn)對雜散電流腐蝕的監(jiān)測和預防的完善。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）