雜散電流對(duì)長(zhǎng)輸管道腐蝕影響分析

王海濤

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，我國(guó)能源市場(chǎng)愈加繁榮，因而促進(jìn)了輸油管道企業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)輸油管道總的建設(shè)里程已經(jīng)很長(zhǎng)，長(zhǎng)輸管道通常埋于地下，在地面環(huán)境日益復(fù)雜的條件下，長(zhǎng)輸管道既受到地下環(huán)境的侵蝕，又會(huì)受到地面環(huán)境的干擾，尤其是雜散電流對(duì)其的影響，為解決因雜散電流引起的長(zhǎng)輸管道腐蝕問(wèn)題，需要分析腐蝕發(fā)生的機(jī)理，并采取及時(shí)有效的防治措施。

關(guān)鍵詞：腐蝕；雜散電流；長(zhǎng)輸管道；影響

目前在長(zhǎng)輸管道發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題中，雜散電流引起的管道腐蝕是較多的，雖然對(duì)于金屬管道來(lái)說(shuō)，電化學(xué)腐蝕無(wú)處不在，但若不采取相應(yīng)的措施，將會(huì)給正常的油氣運(yùn)輸工作帶來(lái)諸多不便。下文以雜散電流的干擾腐蝕為主要探討對(duì)象，對(duì)其特點(diǎn)、來(lái)源、機(jī)理進(jìn)行了剖析，同時(shí)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(chǎn)生及特點(diǎn)分析

（一）雜散電流的產(chǎn)生

經(jīng)實(shí)踐研究雜散電流的來(lái)源可能有下面幾種：一，陰極保護(hù)設(shè)施所產(chǎn)生的保護(hù)電流；二，外部結(jié)構(gòu)物的等化電流；三，來(lái)自陽(yáng)極陣列附近的等效電流；四，外部結(jié)構(gòu)物的電池電流，比如鋼鐵混凝土土壤；五，附近直流設(shè)施的雜散電流，比如電氣化牽引系統(tǒng)、電焊設(shè)備。

（二）雜散電流的特點(diǎn)

1、其范圍大而且隨機(jī)性比較強(qiáng)。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(gè)區(qū)域幾乎都受到了地鐵產(chǎn)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(gè)恒定的值，所以雜散電流的流動(dòng)方向具有隨機(jī)性，由于這些原因給雜散電流的防護(hù)帶來(lái)一定的困難2、腐蝕強(qiáng)度較大。自然條件下的管道腐蝕產(chǎn)生的電流很小，但的當(dāng)雜散電流存在時(shí)，埋地管道金屬與土壤形成的腐蝕驅(qū)動(dòng)電位差可達(dá)到幾伏，腐蝕電流最大最高可達(dá)上百安，根據(jù)法拉第電解定律可知當(dāng)通過(guò)埋地管道金屬表面的電流較大時(shí)，其電化學(xué)腐蝕程度越嚴(yán)重。3、腐蝕部位集中且直流電流腐蝕較強(qiáng)。通常雜散電流會(huì)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(duì)于有防腐層的油氣長(zhǎng)輸管道，腐蝕一般集中于防腐層的缺陷部位。另外，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐和研究證明，直流雜散電流引發(fā)的干擾腐蝕更強(qiáng)。

二、雜散電流干擾腐蝕機(jī)理

雜散電流腐蝕的本質(zhì)是電化學(xué)腐蝕，雜散電流進(jìn)入金屬管道的地方帶負(fù)電，該區(qū)域?yàn)殛帢O區(qū)，當(dāng)陰極區(qū)的電位值過(guò)大時(shí)，管道表面會(huì)析出大量氫，造成防腐層剝離。雜散電流從管道破損點(diǎn)流出的地方帶正電，該區(qū)域稱為陽(yáng)極區(qū)，電化學(xué)腐蝕過(guò)程發(fā)生如下反應(yīng)：

1、析氫腐蝕陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e-；

2、無(wú)氧酸性環(huán)境中的陰極反應(yīng)：2H++2e-→H2↑；

3、無(wú)氧中性、堿性環(huán)境的陰極反應(yīng)：2H2O+2e-→2OH-+H2↑；

4、吸氧腐蝕陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e-；

5、有氧酸性環(huán)境中的陰極反應(yīng)：O2+4H++4e-→2H2O；

6、有氧中性、堿性環(huán)境中的陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-→4OH-。

可見(jiàn)，陰極區(qū)積累了大量的OH-，而在陽(yáng)極區(qū)積累了大量的Fe2+，F(xiàn)e2+和OH-在土壤中結(jié)合成腐蝕產(chǎn)物Fe（OH）2，進(jìn)而繼續(xù)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(fù)

對(duì)處于雜散電流干擾區(qū)域的管道每年應(yīng)進(jìn)行防腐層缺陷檢測(cè)，管道陰極區(qū)的防腐層缺陷應(yīng)及時(shí)修復(fù)，對(duì)于管道陽(yáng)極區(qū)的防腐層缺陷應(yīng)待該管段轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿狸帢O區(qū)或干擾消除后進(jìn)行修復(fù)，防腐層修復(fù)所使用材料的絕緣性能不應(yīng)低于原防腐層。

（二）陰極保護(hù)

由于雜散電流的不穩(wěn)定性，多數(shù)情況下，雜散電流表現(xiàn)不十分明顯，因而管道的自然腐蝕仍會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位，因此排流保護(hù)必須與陰極保護(hù)相結(jié)合才能有效遏制管道腐蝕。

（三）絕緣隔離

對(duì)處于干擾較嚴(yán)重的區(qū)域管段，可采用絕緣隔離的措施，同時(shí)，為保證管道的電連續(xù)性，對(duì)絕緣裝置外則的管道進(jìn)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(guò)50mV，從陰極保護(hù)管道中隔離的管段，還應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的陰極保護(hù)裝置，單獨(dú)進(jìn)行保護(hù)。

（四）遠(yuǎn)離雜散電流干擾源

管道線路路由設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇合理的路由走向，避開(kāi)地鐵、電氣化鐵路、交直流輸配電線及地下管網(wǎng)等雜散電流干擾源。規(guī)定：管道與高壓直流輸電系統(tǒng)、直流牽引系統(tǒng)等干擾源要保持一定防護(hù)間距；在開(kāi)闊地區(qū)，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(yán)禁有直埋敷設(shè)的電纜，埋地管道與直埋敷設(shè)電纜間平行時(shí)，最小距離為1m，交叉時(shí)最小距離為0.5m。

（五）排流保護(hù)

交流雜散電流干擾；采用接地式排流，可把感應(yīng)電壓降到原來(lái)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(shí)可在管道上殘留-0.9V左右的直流電位，用于陰極保護(hù)。但是，鉗位式排流的接地材料應(yīng)和被保護(hù)管道相同，不然二者間的電位差會(huì)對(duì)直流電位產(chǎn)生嚴(yán)重影響；直流雜散電流干擾；國(guó)內(nèi)一般采用鎂陽(yáng)極作為輔助接地床，主要目的是提高排流驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)在無(wú)干擾時(shí)或干擾較小時(shí)，可以提供陰極保護(hù)。

綜上所述，隨著我國(guó)油氣管道長(zhǎng)度總量的不斷增加，雜散電流干擾腐蝕問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，相應(yīng)的防護(hù)措施也日趨完善，通過(guò)多種防護(hù)措施的綜合運(yùn)用，減少雜散電流對(duì)管道的腐蝕危害，達(dá)到預(yù)防與治理雜散電流腐蝕的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李長(zhǎng)春，李志宏，王晨，安成名.埋地鋼質(zhì)管道直流雜散電流腐蝕機(jī)理及影響因素研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017，01：50-51.endprint