淺談油氣長輸管道雜散電流干擾評價與防護

于立軍

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

1 引言

油氣長輸管道是油氣供應系統的重要基礎設施。在油氣長輸管道服役過程中，難免會受到各種環境因素的影響而影響其運行，其中高壓輸電線路以及現代化電氣設備產生的雜散電流干擾對管道外防腐層的破壞不斷加重，嚴重影響到油氣管道安全運行，給企業造成重大損失。陰極保護系統是油氣管道運輸安全性和穩定性的重要保障，而交直流干擾對陰極保護的影響是油氣管道安全運行的主要隱患之一，因此，陰極保護系統抗干擾檢測的評價與防護是當前油氣管道安全保護的重要內容之一，對保障油氣管道陰極保護系統穩定運行具有重要意義。

2 陰極保護系統的控制要點

在油氣長輸管道運行過程中，管道會與土壤中的腐蝕介質發生電化學反應，從而造成電化學腐蝕，需要對管道采取電化學保護，工程中經常采用陰極保護的方式對管道進行保護。陰極保護系統運行維護時，保護電位是判斷其正常運行與否的關鍵指標，保護電位應滿足《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》GB/T 21448-2008的相關規定。在實際運行過程中，陰極保護電位受到多種因素的影響與制約，比如管道沿線土壤電阻率，土壤理化性質，土壤微生物、雜散電流等。其中，雜散電流干擾是影響陰極保護電位最常見也是最嚴重的因素之一，雜散電流干擾會引起陰極保護電位的波動，從而破壞陰極保護系統。因此控制雜散電流干擾是保證陰極保護正常運行的關鍵要點[1]。

3 交流干擾檢測評價與保護措施

3.1 交流干擾檢測評價

隨著現代社會對地上地下空間的開發愈發頻繁，除油氣長輸管道外，還會存在各種高壓電線及電氣設備，這些設施在人口密度較大的地區更為集中，雜散電流對油氣管道陰極保護系統產生影響的概率也在不斷提升，因此雜散電流干擾對油氣長輸管道的破壞風險也在增加，對陰極保護系統的防護措施提出了更高的要求。本文介紹的檢測評價與保護措施依據《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》GB/T50698-2011中的相關規定展開研究，包括對管道交流電壓的控制、電流密度的檢測和判斷等。一般情況下，管道上的交流電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護措施；當交流電壓高于4V時，交流干擾的程度可按照交流電流密度來計算，其中交流電流密度的測算依據公式[2]：J=8V/ρπd

其中J為交流電流密度（A/m2）；V為交流干擾電壓有效值的平均值（V）；ρ為測點的電阻率實測值（Ω·m）；d為破損點直徑，交流腐蝕的最嚴重情況取值為0.0113。

以某條原油管道為例，經檢測人員對管道沿線陰極保護電位的測試，發現有部分地段受到較為嚴重的雜散電流干擾，其具體數據情況見表1。從表中可知，該管線受到交流電路的干擾程度比較嚴重[2]。

表1 項目受交流干擾影響嚴重測點的數據測試結果

3.2 交流干擾防護評價結果

根據相關研究，交流干擾評價指標獨用電流或電壓指標都存在一定局限性。對于低電阻率土壤地區，只采用交流電流密度評估存在局限性，對于高電阻土壤地區，只采用交流電壓指標評估也存在局限性。根據國內外的研究和經驗證明，管道發生交流干擾腐蝕的條件是存在持續的高的感應交流電壓，依據《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》GB/T50698-2011的相關要求，首先采用交流電壓指標進行判斷，本測試結果所有交流電壓均高于4V，因此存在交流干擾腐蝕的風險；在此基礎上采用交流電流密度進行判斷交流干擾的嚴重程度，除第7個測試點交流電流密度小于100 A/m2外，其余測試點交流電流密度均大于100 A/m2，因此可判定第7個測試點交流干擾腐蝕程度為“中等”外，其余測試點交流干擾腐蝕程度為“嚴重”；需采取干擾防護措施，才能夠保證陰極保護系統的正常運行。

3.3 交流干擾防護措施

依據《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》GB/T50698-2011中推薦的防護措施，在對管線附近電網工程及電氣設備進行全面調研后，結合國內的相關工程經驗，最終決定采用固態去耦合器+裸銅線接地排流法，對管線受交流干擾較為明顯的點進行統一排流，最終基本實現了有效的排流工作，經檢測評價，排流處理后的測點抗干擾能力顯著提升，完全滿足《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》GB/T 50698-2011中對于防護效果評價的要求，實現了抗交流干擾有效優化。

4 直流干擾檢測評價與保護措施

4.1 情況考察

隨著國家高壓直流輸電線路和高壓直流軌道交通建設不斷增加，油氣長輸管道受到直流干擾的幾率顯著提升，不少油氣管道難免會受到直流干擾的影響。根據《埋地鋼質管道直流干擾防護技術標準》GB 50991-2014的規定，對于處于設計階段的管道，當管道路由兩側20m范圍內的土壤電位梯度大于等于2.5mV/m時，應評估管道可能受到的直流干擾影響，設計階段應予以考慮；對于陰極保護已投入運行的管道，當干擾導致管道不滿足《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》GB/T 21448-2008規定的保護電位時，需要采取針對性的干擾保護措施來規避負面影響。

4.2 防護措施

減緩直流干擾的方法主要包括：一是做好例行維護，直流干擾的程度受電網供電影響，在用電峰值時影響最為嚴重，因此管道維護部門需要與電力部門做好協調和聯防，在峰值期做好管道的巡視和檢測，及時收集異常信息，將數據上報給有關部門；二是對受干擾管道防腐層進行定期檢測，發現漏點及時修復防腐層，確保管道防腐層的完整性；三是根據直流干擾測試結果，調整陰極保護電位，盡量減小直流干擾影響；四是對無法通過調整陰保電位消除的管段，進行排流處理，排流接地極沿管道受干擾段敷設，接地極材料可選用鋅帶，鋅帶通過測試樁與管道連接。

5 結論

綜上所述，在油氣長輸管道運行過程中，為減緩油氣長輸管道的電化學腐蝕影響，都會采用陰極保護系統對管道進行安全防護，但陰極保護系統的穩定性會受到交直流干擾影響而無法實現有效的防護，因此做好陰極保護系統的抗干擾檢測與防護至關重要。施工人員需要在管道布置過程中對沿線地區的電氣設備及電力設置位置做好調研，詳細考察并分析交直流電對陰極保護系統的潛在影響，并制訂有效的應對手段，避免交直流干擾腐蝕對管道安全運行的影響，保證管道的有效運行。望本文研究內容得到相關企業的重視，深入研究陰極保護系統抗干擾檢測技術與應對措施的創新，更好地為油氣長輸管道維護工作提供建設性意見。