雜散電流對(duì)長(zhǎng)輸管道腐蝕的探討與防護(hù)

王光明

摘 要：作為天然氣、石油長(zhǎng)距離輸送的主要手段，長(zhǎng)輸油氣管道通常情況下均為埋地敷設(shè)，敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，地域跨度大，所產(chǎn)生的破損泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，且如果進(jìn)行埋地管道維修的話需要征地并進(jìn)行大量土方工程，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，所以，其防護(hù)越來(lái)越受到管道企業(yè)的重視。然而由于電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)等因素產(chǎn)生的雜散電流對(duì)埋地管道造成了了嚴(yán)重的腐蝕破壞，成為了困擾埋地管道發(fā)展的瓶頸，阻礙了埋地管道的正常運(yùn)行。所以研究雜散電流對(duì)長(zhǎng)輸管道的腐蝕影響，發(fā)現(xiàn)問題并予以整改，有效避免出現(xiàn)腐蝕泄漏的情況是維護(hù)管道安全使用的重要保障，下面我們就對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：雜散電流；長(zhǎng)輸管道；腐蝕

早在 1812 年 Davy便發(fā)現(xiàn)了雜散電流的腐蝕現(xiàn)象。20 世紀(jì) 60 年代，Schwalm 等人研究發(fā)現(xiàn)雜散電流對(duì)埋地金屬結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2014 年底，我國(guó)陸上油氣管道總長(zhǎng)度已超過 12 × 104km。因此，對(duì)長(zhǎng)輸管道雜散電流干擾腐蝕的研究具有重要意義。結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究成果，本文對(duì)雜散電流腐蝕的形成和危害以及防護(hù)措施等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹和分析。

1雜散電流的形成及危害

現(xiàn)如今，長(zhǎng)輸管道之所以會(huì)出現(xiàn)電解腐蝕主要是由于在其周圍有許多的電車、大型輸電工程以及電線桿等以接地為回路的輸電系統(tǒng)。雜電流即不按正常路徑流動(dòng)的電流，多為交流高壓輸電系統(tǒng)、直流電解設(shè)備等產(chǎn)生的。這類電流作用在管道上，其破壞作用很大，通常從管道的一個(gè)地方流入，某一個(gè)地方流出，由于其不確定性，使得對(duì)管道的破壞較難預(yù)測(cè)。雜電流腐蝕相比土壤腐蝕具有更強(qiáng)的破壞力，埋地管道在雜電流的作用下，使得其不同部位的電位差十分明顯，故導(dǎo)致其腐蝕速率加快。對(duì)管壁較薄的管道，在雜電流的腐蝕下，很短時(shí)間內(nèi)便可出現(xiàn)穿孔的現(xiàn)象。該腐蝕的反應(yīng)過程與土壤腐蝕類似，都是在陽(yáng)極鐵釋放出電子，在陰極氧氣和水得到電子產(chǎn)生氫氧根離子，最終生成鐵銹。

雜散電流的危害性較大，其會(huì)對(duì)地下金屬結(jié)構(gòu)造成腐蝕作用，如果無(wú)法及時(shí)解決這一腐蝕問題，就會(huì)對(duì)規(guī)定交通周邊金屬管線、結(jié)構(gòu)鋼筋等造成嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度降低，影響其使用壽命。如果城市軌道交通沿線的地下環(huán)境中有金屬鋼管，或者建筑工程鋼筋等，雜散電流就會(huì)在金屬導(dǎo)體中流動(dòng)，在到達(dá)變電站附近后，再次流入變電站中，因此，在變電站的周邊位置，金屬管線即可形成陽(yáng)極區(qū)（對(duì)大地為正）。當(dāng)“正”接觸導(dǎo)線時(shí)，陽(yáng)極區(qū)在回流點(diǎn)處保持靜止，因此，陽(yáng)極區(qū)中的金屬物正離子會(huì)流入大地中，進(jìn)而發(fā)生電解腐蝕。

2雜散電流對(duì)長(zhǎng)輸管道腐蝕的防護(hù)措施

2.1避開干擾源

根據(jù)計(jì)劃的埋地管道路線上的雜散電流源調(diào)查結(jié)果，修正原來(lái)的敷設(shè)路線，在保證安全要求的前提條件下，避開電氣化鐵路和高壓輸電線路等雜散電流干擾源?？梢栽陂L(zhǎng)輸管道內(nèi)壁均勻的涂敷防腐涂料，使其與腐蝕性介質(zhì)相隔絕。一些有機(jī)質(zhì)料可以很好的隔絕管內(nèi)介質(zhì)對(duì)長(zhǎng)輸管道的侵害，并且與管內(nèi)介質(zhì)不反應(yīng)不互溶。有胺固化環(huán)氧樹脂和聚酰胺環(huán)氧樹脂等有機(jī)質(zhì)料，這類質(zhì)料的涂層厚度為0.038 ～0.2mm。涂料過程中還要保證涂料層與長(zhǎng)輸管道內(nèi)壁之間的粘黏性較好，所以還要必須對(duì)長(zhǎng)輸管道內(nèi)壁進(jìn)行表面處理，使其可以與涂料層直接粘黏牢固。

針對(duì)管內(nèi)介質(zhì)向管道外部散熱所引發(fā)的侵蝕，可以在長(zhǎng)輸管道外部均勻涂加保暖和防腐的復(fù)合層。保溫層可以采用保溫效果好、保溫范圍合適的材料。一些塑料質(zhì)地的材料恰好符合標(biāo)準(zhǔn)，它們的適用溫度為-185 ～95℃。這類塑料質(zhì)料質(zhì)地一般比較松軟，無(wú)法避免地下水滲透到保溫層內(nèi)，侵蝕保溫層和長(zhǎng)輸管道。所以要加強(qiáng)它的強(qiáng)度，必要在保溫層表面再加敷一層高密度聚乙烯層的防腐層，構(gòu)成保暖和防腐雙效應(yīng)的復(fù)合質(zhì)料布局。

2.2對(duì)干擾管道作轉(zhuǎn)移保護(hù)

也就是說(shuō)將雜散電流從被干擾管道區(qū)域排流回產(chǎn)生漏泄電流的電網(wǎng)區(qū)域中，巧妙轉(zhuǎn)移雜散電流，以此來(lái)消除因?yàn)殡s散電流影響而產(chǎn)生的管道腐蝕。從工程的規(guī)模、環(huán)境條件、保護(hù)范圍以及有無(wú)外部電源，可以看出該長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)宜選用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)方法，管線強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)主要由被保護(hù)陰極（管線）、輔助陽(yáng)極和極化電源三部分組成。

2.3管道陰極保護(hù)法

陰極保護(hù)法的實(shí)施要滿足兩個(gè)數(shù)值，最小保護(hù)電位和最大保護(hù)電位。最小保護(hù)電位，就是“金屬在電解液中發(fā)生陰極極化的情況下，總電位剛剛達(dá)到其腐蝕原電池陽(yáng)極時(shí)的平衡電位”。這個(gè)最小保護(hù)電位值與所處金屬的種類、介質(zhì)的成分和濃度等因素有關(guān)，常用的數(shù)值為-850m V（此值相對(duì)于Cu-Cu SO4參比電極測(cè)定）。而最大保護(hù)電位，就是“被庇護(hù)金屬表面容許的外加電流的最高電位值”。當(dāng)陰極極化不受控制時(shí)，長(zhǎng)輸管道表面就會(huì)與涂層之間析出氫氣，從而使涂層發(fā)生陰極剝離，所以陰極極化必須受到控制，也就是讓匯流點(diǎn)的電位在其容許的范圍內(nèi)，不使金屬表面發(fā)生析氫現(xiàn)象而使其涂層粘結(jié)力遭毀壞。這個(gè)最大保護(hù)電位值通常取-1.20V 至-2.0V 之間的值（此值相對(duì)于Cu-Cu SO4參比電極測(cè)定）。需要注意的是，對(duì)于施加陰極保護(hù)的長(zhǎng)輸管道要結(jié)合現(xiàn)實(shí)，做到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行，因此這就要滿足一定的條件，如下：

（1）要充分保證管道縱向連接的導(dǎo)電性；

（2）管道的覆蓋層要充分保證有足夠的電阻；

（3）要充分保證長(zhǎng)輸管道跟其他低電阻接地裝置的電絕緣性。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)雜散電流以及其對(duì)于長(zhǎng)輸管道腐蝕的影響進(jìn)行了詳細(xì)探究。根據(jù)本文分析可見，雜散電流會(huì)對(duì)長(zhǎng)輸管道造成腐蝕破壞，不僅會(huì)影響其使用壽命，而且還會(huì)威脅人們的生命安全，對(duì)此，應(yīng)合理布設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)雜散電流監(jiān)測(cè)，并綜合考慮干擾源采用有效的防護(hù)措施，加強(qiáng)防堵和排流，保證長(zhǎng)輸管道正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]梁耀勁，曹光貴.埋地燃?xì)怃摴芙涣麟s散電流干擾檢測(cè)及其排流措施[J].全面腐蝕控制，2018（04）：27-29+63.

[2]王萬(wàn)興.埋地管道在ECDA過程中雜散電流干擾下陰保電位的校正方法[J].全面腐蝕控制，2018，32（03）：20-24.

[3]周衛(wèi)華，萬(wàn)代，葉會(huì)生，齊飛，陳小容，趙莉華.諧波電流擾動(dòng)下配電變壓器損耗計(jì)算與絕緣壽命損失評(píng)估[J].電測(cè)與儀表，2018，55（06）：52-58.

（作者單位：中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司曹妃甸油庫(kù)）