直流杂散电流对某埋地管道的影响与治理

王若丹

摘 要：随着埋地管道长度不断增加，杂散电流腐蚀的严重性也越来越受重视，但动态杂散电流的监测与治理困难还是很大。文章案例通过日常数据监测与分析初步确定杂散电流干扰的存在，随后实施专业检测确定干扰源、干扰程度、分出干扰区域，最后实施接地排流并取得了一定的排流效果，保证了管道的安全平稳运行。

关键词：直流杂散电流；接地排流；埋地管道；镁牺牲阳极

引言

杂散电流指在设计或规定的回路以外流动的电流，它在土壤中流动，且与被保护管道系统无关。该电流从管道的某一部位进入管道，沿管道流动一段距离后，又从管道流入土壤，在电流流出部位管道发生腐蚀。杂散电流一般来源于：外加电流阴极保护系统，直流电车系统、直流开矿及焊接系统、高压交直流输电线路[1]。直流干扰是由于大地中直流杂散电流的作用而引起的埋地金属管道表面产生电解腐蚀，继而造成管道腐蚀穿孔和泄漏。直流干扰会导致管道剧烈腐蚀，这种腐蚀的速率往往是自然腐蚀的几十倍甚至上百倍。

1 受干扰管段电位情况

西北地区某埋地管道采用强制电流阴极保护系统，每间隔约150km设置一处阴极保护站/阀室，每公里设置一处电位测试桩。通过每月测试保护电位数值比对分析，1329#～1334#测试桩的电位值接近管道的自然电位值，电位值变化频繁，1309#测试桩甚至出现正电位值，初步判断管道受到直流杂散电流干扰。

2 干扰源调查

据调查1309#测试桩北侧15km处有一处铁矿，矿内有两个600m深的矿井，在井口设直流提升机一台，地上和地下坑道内均铺设了一条电动铁轨，采矿车全天倒班运行。经测试矿区变电所接地极和电动铁轨电位变化剧烈，其中矿区变电所接地极电位变化区间为-13.2V～+0.35V，地面铁轨及其接地极电位变化区间为-9.65V～+4.56V，矿井下铁轨电位区间为-1.40V～-0.01V。每次测试电位值差异较大，无固定规律。通过管道杂散电流方向测试，判断杂散电流干扰源的方位指向铁矿方向，确定铁矿为直流干扰源。

直流电电动机车引起的管道杂散电流腐蚀原理是电流从供电所经输出馈线、电动机车、轨道、负极母线返回发电机。在铁轨连接不好、接头电阻较大的部位，部分电流将由轨道的绝缘不良处向大地漫流，从土壤流入管道后又流出，再从大地流回轨道，电流这种流动将使铁轨和管道均受到腐蚀。

3 杂散电流干扰情况

进行管道沿线的地电位梯度测试，1308#测试桩、1314#测试桩、1320#测试桩、1323#测试桩、1328#测试桩、1334#测试桩附近地电位梯度均大于2.5mV/m。由于受干扰源变化影响，测试桩的地电位梯度值也会有所变化，在1314#测试桩附近曾测试到26mV/m的地电位梯度。

根据测试情况将管道分為三个区域，即：杂散电流从管道流出区域为阳极区，管道受到腐蚀；杂散电流流入区域形成阴极区，受到一定程度的阴极保护；在管道中间形成极性交变区，杂散电流可能流入也可能流出，当杂散电流流出时管道受到腐蚀。

4 实施排流

排流措施有四种方法：直接排流、极性排流、强制排流、接地排流[2]。根据管道与干扰源的位置关系及现场电位测试情况，选择接地排流法，接地极选用镁牺牲阳极。根据现场勘查情况，选择在阳极区1308#、1328#+150m处，极性交变区1314#+450m、1322#-100m、1334+1#+100m测试桩附近设置排流装置。排流点处设置排流测试桩，阳极电缆在接线桩内通过铜质连接片与管道相连。镁牺牲阳极采用水平式埋设，阳极间距2.5m，埋设深度不低于2m。阳极地床施工时，将土壤电阻率高的位置进行换土，以减小阳极地床的接地电阻值。同时为防止杂散电流经排流地床回流至管道，在排流地床与管道之间安装了极性排流器。

5 排流效果

实施排流后一个月测试管道电位平稳、正常，满足管道保护要求。接地排流施工中采用镁合金牺牲阳极，在一定程度上给管道提供了部分阴极保护电流。

6 实施排流项目得到的经验

（1）排流前对管道进行极化电位的连续监测，可以使用极化试片或探头监测24h以上，明确直流杂散电流干扰的范围和严重程度。

（2）排流地床切忌与管道直连，建议通过测试桩连接，并且在排流地床与管道之间串联限制装置，防止杂散电流经排流地床回流至管道。

（3）排流地床最好安装有注水装置，适时给排流地床补充水分及硫酸钠。

（4）因干扰管段大部分管地电位均偏正，应考虑到排流地床阳极的消耗量，后期运行过程中定期查看，若消耗较大及时更换。

7 结束语

随着埋地长输管道周围环境日益复杂，由高压输电线路、电气化铁路、开矿设备等引起的杂散电流干扰不容忽视。文章阐述了对某埋地管道杂散电流的发现、检测、治理过程，为管理者提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]冯洪臣.阴极保护安装与维护[M].北京：经济日报出版社，2010，5.

[2]胡士信.阴极保护工程手册[M].北京：化学工业出版社，1999，1.