雜散電流對長輸管道腐蝕影響分析

王海濤

摘 要：隨著我國經濟的增長，我國能源市場愈加繁榮，因而促進了輸油管道企業的發展，長輸油管道總的建設里程已經很長，長輸管道通常埋于地下，在地面環境日益復雜的條件下，長輸管道既受到地下環境的侵蝕，又會受到地面環境的干擾，尤其是雜散電流對其的影響，為解決因雜散電流引起的長輸管道腐蝕問題，需要分析腐蝕發生的機理，并采取及時有效的防治措施。

關鍵詞：腐蝕；雜散電流；長輸管道；影響

目前在長輸管道發生的質量問題中，雜散電流引起的管道腐蝕是較多的，雖然對于金屬管道來說，電化學腐蝕無處不在，但若不采取相應的措施，將會給正常的油氣運輸工作帶來諸多不便。下文以雜散電流的干擾腐蝕為主要探討對象，對其特點、來源、機理進行了剖析，同時提出了防治雜散電流干擾腐蝕的具體措施，以供借鑒。

一、雜散電流的產生及特點分析

（一）雜散電流的產生

經實踐研究雜散電流的來源可能有下面幾種：一，陰極保護設施所產生的保護電流；二，外部結構物的等化電流；三，來自陽極陣列附近的等效電流；四，外部結構物的電池電流，比如鋼鐵混凝土土壤；五，附近直流設施的雜散電流，比如電氣化牽引系統、電焊設備。

（二）雜散電流的特點

1、其范圍大而且隨機性比較強。雜散電流引起的干擾腐蝕的范圍大，比如存在與地鐵附近的整個區域幾乎都受到了地鐵產生的雜散電流的影響；而又由于軌道與大地之間的絕緣電阻以及管道防腐層的絕緣電阻，土壤的電阻率和雜散電流大小等都不是一個恒定的值，所以雜散電流的流動方向具有隨機性，由于這些原因給雜散電流的防護帶來一定的困難2、腐蝕強度較大。自然條件下的管道腐蝕產生的電流很小，但的當雜散電流存在時，埋地管道金屬與土壤形成的腐蝕驅動電位差可達到幾伏，腐蝕電流最大最高可達上百安，根據法拉第電解定律可知當通過埋地管道金屬表面的電流較大時，其電化學腐蝕程度越嚴重。3、腐蝕部位集中且直流電流腐蝕較強。通常雜散電流會從接地阻抗較小的部位流入土壤，因而雜散電流腐蝕大多集中于此，對于有防腐層的油氣長輸管道，腐蝕一般集中于防腐層的缺陷部位。另外，經過大量的實踐和研究證明，直流雜散電流引發的干擾腐蝕更強。

二、雜散電流干擾腐蝕機理

雜散電流腐蝕的本質是電化學腐蝕，雜散電流進入金屬管道的地方帶負電，該區域為陰極區，當陰極區的電位值過大時，管道表面會析出大量氫，造成防腐層剝離。雜散電流從管道破損點流出的地方帶正電，該區域稱為陽極區，電化學腐蝕過程發生如下反應：

1、析氫腐蝕陽極反應：Fe→Fe2++2e-；

2、無氧酸性環境中的陰極反應：2H++2e-→H2↑；

3、無氧中性、堿性環境的陰極反應：2H2O+2e-→2OH-+H2↑；

4、吸氧腐蝕陽極反應：Fe→Fe2++2e-；

5、有氧酸性環境中的陰極反應：O2+4H++4e-→2H2O；

6、有氧中性、堿性環境中的陰極反應：O2+2H2O+4e-→4OH-。

可見，陰極區積累了大量的OH-，而在陽極區積累了大量的Fe2+，Fe2+和OH-在土壤中結合成腐蝕產物Fe（OH）2，進而繼續氧化成Fe2O3·2H2O或Fe3O4等鐵銹成分，造成管道腐蝕。

三、防治雜散電流干擾腐蝕的措施

（一）防腐層修復

對處于雜散電流干擾區域的管道每年應進行防腐層缺陷檢測，管道陰極區的防腐層缺陷應及時修復，對于管道陽極區的防腐層缺陷應待該管段轉變為管道陰極區或干擾消除后進行修復，防腐層修復所使用材料的絕緣性能不應低于原防腐層。

（二）陰極保護

由于雜散電流的不穩定性，多數情況下，雜散電流表現不十分明顯，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腐蝕。

（三）絕緣隔離

對處于干擾較嚴重的區域管段，可采用絕緣隔離的措施，同時，為保證管道的電連續性，對絕緣裝置外則的管道進行電纜跨接，跨接電纜安裝后，絕緣裝置兩端的電位差不宜超過50mV，從陰極保護管道中隔離的管段，還應設置獨立的陰極保護裝置，單獨進行保護。

（四）遠離雜散電流干擾源

管道線路路由設計時，應選擇合理的路由走向，避開地鐵、電氣化鐵路、交直流輸配電線及地下管網等雜散電流干擾源。規定：管道與高壓直流輸電系統、直流牽引系統等干擾源要保持一定防護間距；在開闊地區，埋地管道與高壓交流輸電線路桿塔基腳間最小距離不能小于桿塔高度等。另外，埋地管道的正上方或下方，嚴禁有直埋敷設的電纜，埋地管道與直埋敷設電纜間平行時，最小距離為1m，交叉時最小距離為0.5m。

（五）排流保護

交流雜散電流干擾；采用接地式排流，可把感應電壓降到原來的三分之一左右，其中效果最好的是鉗位式排流，它把交流電壓排除的同時可在管道上殘留-0.9V左右的直流電位，用于陰極保護。但是，鉗位式排流的接地材料應和被保護管道相同，不然二者間的電位差會對直流電位產生嚴重影響；直流雜散電流干擾；國內一般采用鎂陽極作為輔助接地床，主要目的是提高排流驅動電壓，同時在無干擾時或干擾較小時，可以提供陰極保護。

綜上所述，隨著我國油氣管道長度總量的不斷增加，雜散電流干擾腐蝕問題越來越受到人們的重視，相應的防護措施也日趨完善，通過多種防護措施的綜合運用，減少雜散電流對管道的腐蝕危害，達到預防與治理雜散電流腐蝕的目的。

參考文獻：

[1]李長春，李志宏，王晨，安成名.埋地鋼質管道直流雜散電流腐蝕機理及影響因素研究[J].中國新技術新產品，2017，01：50-51.endprint