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埋地鋼質(zhì)管道雜散電流的檢測評價與防護

文檔作者：肖勇李贅李健楊青國李宇光文檔來源： 1．中國特種設(shè)備檢測研究院 2．深圳市燃氣集團 3．北京華油聯(lián)合燃氣開發(fā)有限公司 4．北京中航油工程建設(shè) 5．中石化北京石油分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月30日
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2012焦
第6期
管 道 披 木
Pipeline Technique
5 設(shè) 各
and Equipment
2012
No．6
埋地鋼質(zhì)管道雜散電流的檢測評價與防護
肖 勇 ，李贅 ，李健。，楊青國 ，李宇光
(1．中國特種設(shè)備檢測研究院，北京100013；2．深圳市燃氣集團，廣東深圳518040；
3．北京華油聯(lián)合燃氣開發(fā)有限公司，北京100101；4．北京中航油工程建設(shè)有限公司，北京100621；
5．中石化北京石油分公司，北京100028)
摘要：雜散電流作為一種造成埋地鋼質(zhì)管道管體金屬損失的腐蝕因素，隨著雜散電流來源數(shù)量的
逐年增加，也逐漸引起了腐蝕界的重視。為了降低雜散電流的危害，文中介紹了雜散電流的幾類主要
存在形式和產(chǎn)生機理，根據(jù)國內(nèi)外情況，分別詳細陳述了直流雜散電流的測試評價方法和交流雜散電
流的測試評價方法。根據(jù)目前情況，介紹了幾種常用的防護措施。同時，也對雜散電流腐蝕研究的方
向進行了簡單介紹。
關(guān)鍵詞：埋地；鋼質(zhì)管道；雜散電流；腐蝕
中圖分類號：TE88 文獻標(biāo)識碼： 文章編號：1004—9614(2012)06—0039—03
Inspection ＆ Assessment and Defense of the Stray
Current in Buried Steel Pipeline
XIAO Yong ，LI Yun ，LI Jian ，YANG Qing．guo ，LI Yu．guang
(1．China Spedal Equipment Inspection and Research Center，Beijing 100013，China；
2．Shenzhen Gas Corporation Ltd．，Shenzhen 518040，China；
3．Beijing Huayou United Gas Development Co．，Ltd．，Beijing 100101，China；
4．Beijing Aviation Oil Construction Co．，Ltd．，Beijing 100621，China；
5．Sinopec Beijing Oil Produc~Company，Beijing 100028，China)
Abstract：Stray current is a corrosion factor to cause losses of meta1．As its source is on the increases day after day，engi—
neers pay more attention to it．For a reduction of the harm of the stray current and an improvement on the technology management
for defense the stray current，the paper lists several kinds of stray current．It takes two kinds of stray curent as examples in stand—
ard practice for inspection and assessment．It introduces several methods for defense against stray current．It also proposes the di—
rection of research on stray current．
Key words：buried；steel pipeline；stray current；corosion
0 引言
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解釋，雜散電流是指沿非規(guī)定通路
流動的電流。非規(guī)定通路包括大地、管線以及別的與
大地連通的金屬物體或結(jié)構(gòu)。雜散電流可以是連續(xù)
的或間歇的、單向的或者交變的。
雜散電流有時是由于電力電路故障產(chǎn)生的；也可
能是用于管線或其他埋地結(jié)構(gòu)的陰極防護系統(tǒng)產(chǎn)生
的；或者是某種動力系統(tǒng)中的接地回路電流 J。雜散
電流對鋼質(zhì)管道的腐蝕嚴(yán)重。
在國內(nèi)某條原油管道上，發(fā)生雜散電流電化學(xué)腐
蝕。腐蝕產(chǎn)物為黑色粉末，填滿了每個腐蝕凹坑，經(jīng)
收稿日期：2011—11—13 收修改稿日期：2012—06—03
過簡單的清理后(未經(jīng)打磨)，腐蝕管體表面非常光
滑，有金屬光澤，這些現(xiàn)象是雜散電流發(fā)生的明顯特
征。見圖1。
圖1 雜散電流腐蝕管體表面
1 雜散電流的幾類主要存在形式和相關(guān)產(chǎn)生機理
雜散電流根據(jù)來源不同主要分為直流雜散電流、
Pipeline Technique and Equipment NOV．2O12
交流雜散電流和地電流。
直流雜散電流的干擾源主要為直流電力輸配系
統(tǒng)、直流電氣化鐵路或其他直流干擾源等。其造成管
道腐蝕穿孔的次數(shù)和速度都是十分顯著。例如，理論
上1 A直流雜散電流在一根鋼管上流進流出，1年內(nèi)
將導(dǎo)致大約10 金屬的蝕失。直流雜散電流的大小
和方向并不一定隨時間保持恒定，可分為動態(tài)雜散電
流與靜態(tài)雜散電流干擾 j。
交流雜散電流主要來源于交流電氣化鐵路、輸配
電線路及其系統(tǒng)，通過阻抗、感抗、容抗耦合而對相鄰
的埋地管道或金屬體造成干擾，使管道中產(chǎn)生交流雜
散電流，從而導(dǎo)致腐蝕，稱為交流腐蝕或交流干擾。
雜散電流的第3種狀態(tài)是地電流。大地中存在自
然的地電流，主要是由地磁場的變化感應(yīng)產(chǎn)生 J。
2 雜散電流的檢測評價
雜散電流的檢測方法根據(jù)其類型的不同分為直
流雜散電流和交流雜散電流。
2．1 直流干擾測試方法
2．1．1 對于直流干擾源的調(diào)查內(nèi)容
直流供電所及其他干擾源的位置，饋電網(wǎng)絡(luò)、回
歸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)與分布；電車及其他干擾源的運行情
況；鐵軌及其他干擾源對地電位及其分布；鐵軌及其
他干擾源漏泄電流趨向及電位梯度；其他需要測試的
內(nèi)容。
2．1．2 對于受直流干擾的管道調(diào)查內(nèi)容
該地區(qū)的腐蝕實例；管道與干擾源的相對位置、
分布；管地電位及其分布；管壁中流動的干擾電流(大
小及方向)；流入、流出管道的干擾電流的大小與部
位；管道對鐵軌的電壓及方向(極性)；管道外防腐層
絕緣電阻；管道沿線土壤電阻率；管道沿線大地中雜
散電流方向和電位梯度；管道已有陰極保護和排流保
護的運行參數(shù)及運行狀況；管道與其他相鄰、交叉的
管道及其他埋地金屬構(gòu)筑物間的電位差及其電法保
護(包括排流保護)運行參數(shù)和運行狀態(tài)；其他需要測
試的內(nèi)容。
2．1．3 測試內(nèi)容分類
針對直流干擾的測試內(nèi)容，根據(jù)測試作業(yè)的目的
分為3類：預(yù)備性測試、排流工程測試、排流效果評定
測試。
2．2 交流干擾測試方法
2．2．i 對于交流干擾源的調(diào)查內(nèi)容
(1)高壓輸電線路
管道與高壓輸電線路接近距離和長度；接地系統(tǒng)
的類型及與管道的距離；額定電壓、額定電流、三相負
荷不平衡度；最大單相短路故障電流和持續(xù)時間；最
大相間短路故障電流和持續(xù)時間。
(2)電氣化鐵路
鐵軌與管道相互位置、牽引變電所位置、饋電網(wǎng)
路及供電方式、回歸線網(wǎng)的電氣參數(shù)、狀態(tài)與分布；電
氣機車負荷曲線及運行狀況；鐵軌及其他干擾源對地
電位及其分布；鐵軌及其他干擾源漏泄電流趨向及電
位梯度。
2．2．2 對于受交流干擾源的管道調(diào)查內(nèi)容
該地區(qū)過去的腐蝕實例；管道與干擾源的相關(guān)位
置、分布；管地交流電位及其分布(包括管地電位按管
道里程分布及其隨時間變化的分布)；管道對地漏泄
阻抗；管道沿線土壤電阻率、大地導(dǎo)電率；管道已有陰
極保護和排流保護的運行參數(shù)及運行狀況；相鄰管道
或其他埋地金屬構(gòu)筑物干擾腐蝕與防護技術(shù)資料。
2．2．3 測試內(nèi)容分類
針對交流干擾的測試內(nèi)容，根據(jù)測試作業(yè)的目的
分為3類：調(diào)查測試、防護工程測試、防護效果評定測
試。
2．3 直流雜散電流的評價方法
一般應(yīng)采用管道上的管地電位較自然電位的偏
移量來測量和評價直流干擾，當(dāng)難以測試時，也可采
用管道附近土壤表面電位梯度來進行測量和評價。
國內(nèi)對于直流雜散電流干擾程度的評價見表1 。
表1 直流干擾程度評價指標(biāo)
當(dāng)管道上的管地電位較自然電位正向偏移≥100
mV或管道附近土壤表面電位梯度>2．5 mV／m時，應(yīng)
采取直流排流保護或其他防護措施。
針對直流雜散電流，日本《電蝕、土壤腐蝕手冊》
(1977年版)推薦的土壤電位梯度與雜散電流的關(guān)系
見表2[ 。
表2 土壤電位梯度與雜散電流大小的關(guān)系
第6期 肖勇等：埋地鋼質(zhì)管道雜散電流的檢測評價與防護 41
SY0087．1—2006~鋼制管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)
埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價》中的相關(guān)分級標(biāo)
準(zhǔn)，與表2分級結(jié)果一致。
對于采取排流的臨界指標(biāo)，英國的腐蝕界以20
mV的管地電位正向偏移作為標(biāo)準(zhǔn)。日本以管地電位
正向偏移50 mV作為評價標(biāo)準(zhǔn)。也有的國家以管道
對地電位正向偏移10 mV或100 mV作為評價標(biāo)準(zhǔn)。
2．4 交流雜散電流的評價方法
根據(jù)國內(nèi)1995年的《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防
護調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)》中第6．1．2．2條規(guī)定，按表3進行埋
地管道交流干擾程度嚴(yán)重性的評價。
表3 埋地鋼質(zhì)管道交流干擾判斷指標(biāo) V
而國內(nèi)正在修改的GB／T19285《埋地鋼質(zhì)管道腐
蝕防護工程檢驗》中規(guī)定：埋地鋼質(zhì)管道的交流干擾，
可用管道交流電流密度進行測量和評價，見表4。
表4 交流干擾程度的判斷指標(biāo)
交流干擾程度 交流電流密度／(A·mI2)
弱
由
強
<30
30—10o
>100
交流電流密度可按式(1)計算 ：
r 一 ，1、 一
p,rrd
式中：JAc為評估的交流電流密度，A／m ；V為交流干擾
電壓有效值的平均值，V；p為土壤電阻率，Q ·m；d為
破損點直徑，m．
P值應(yīng)取交流干擾電壓測量時，測試點處與管道
埋深相同的土壤電阻率實測值；d值按發(fā)生交流腐蝕
最嚴(yán)重考慮，So．011 3 m．
3 防護措施_8 J
3．1 避開雜散電流干擾源
管道布線時，選擇合理的走向，避開雜散電流干
擾源，是減少雜散電流腐蝕的最有效措施。
德國《關(guān)于三相高壓電力系統(tǒng)和單線鐵道牽引系
統(tǒng)附近的管道設(shè)備和運行標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，并行10 km以
上的絕對安全間距為1 km；而國內(nèi)《埋地鋼制管道交
流排流保護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，管道與10 kV或35 kV、
110 kV、220 kV高壓線排流點的距離分別為2．5 m、15
m 、30 m．
3．2 增大接地電阻
根據(jù)前述雜散電流腐蝕的電路模型，增大管地間
電阻或增大陰陽極的有效邊界電阻是減小雜散電流
的有效方法之一。
3．3 排流保護
用電纜將被保護的金屬管道與排流設(shè)備連接，使
雜散電流引回電氣設(shè)備或引至地極，使被保護的管道
變?yōu)殛帢O性，從而防止金屬管道發(fā)生陽極腐蝕。目前
有直接、極性、強制和接地排流。
3．4 陰極保護
由電化學(xué)腐蝕原理可知，電化學(xué)腐蝕主要發(fā)生在
陽極區(qū)域，陰極保護法就是根據(jù)該原理，采用電化學(xué)
方法使被保護的金屬物處于陰極電位。
3．5 加強日常維護
埋地管道的雜散電流腐蝕防護是一項長期工作，
必須經(jīng)常觀測雜散電流的變化情況。防護措施也要
根據(jù)新情況及時調(diào)整和更新，只有這樣才能保證管道
得到有效保護。
4 結(jié)束語
目前，直流雜散電流的腐蝕機理和測試評價方法都
比較先進，但是針對交流雜散電流的測試評價方法顯得
不適用，尤其是交流雜散電流存在的情況下，對陰極保
護設(shè)施的影響情況，以及交流雜散電流和直流雜散電流
同時存在的情況下，兩種因素的疊加對管體腐蝕速度的
影響情況，都是管道安全工作者面前的難題，也是當(dāng)前
的研究熱點之一。加快雜散電流相關(guān)領(lǐng)域的研究，完善
國內(nèi)雜散電流的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，顯得非常急迫。
參考文獻：
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[2] 雷迪公司．雜散電流檢測儀(SCM)用戶手冊，2002．
[3] 胡士信．陰極保護手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：
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準(zhǔn)．
[5] SY／T 0032-2000 埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護技術(shù)標(biāo)
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[6] GB／T 19285-2003 埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗．
[7] GB／T 50698-201 1 埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)．
[8] 宋吟蔚，王新華，何仁洋，等．埋地鋼質(zhì)管道雜散電流腐蝕
研究現(xiàn)狀．腐蝕與防護，2009，30(8)：515—525．
作者簡介：肖勇(198O一)，工程師，從事壓力管道安全檢測方面
的研究工作。

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