埋地管道24小時雜散電流測試分析與評價

張 亮 侯向峰 陳 祎 左宏鑫 王秀通

（1. 中海油信息科技有限公司北京海洋信息化科技中心，北京 100027；2. 中海廣東天然氣有限責(zé)任公司 廣東 珠海 519000；3. 中科院海洋研究所，山東 青島 266071）

0 引言

隨著高壓電路、地鐵城軌等電氣化工程的建設(shè)，對埋地管道雜散電流干擾影響已普遍受到人們的關(guān)注。雜散電流主要是指在土壤中的電流流經(jīng)管道時，在進入管道的位置形成陰極，在流出管道的位置形成陽極，而陽極出現(xiàn)電子的流失，從而導(dǎo)致該位置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，對管道造成危害[1]。本文主要根據(jù)對某段天然氣埋地管道日常檢測中所獲得的交流電位數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)部分位置交流電位超出標(biāo)準(zhǔn)要求，為準(zhǔn)確真實的反應(yīng)該區(qū)域埋地管道受雜散電流干擾的影響，參照雜散電流干擾評價標(biāo)準(zhǔn)，本次選取普測埋地管道交流雜散電流干擾較大的八處測試樁開展24h專項檢測，測試樁編號分別為13#，18#，19#，20#、21#、22#、23#、 25#。

1 現(xiàn)場檢測與分析

1.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB/T 50698-2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，當(dāng)埋地管道上的交流干擾電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護措施；高于4V時，應(yīng)采用交流電流密度進行評估（如表1所示）。

表1 交流干擾程度的判斷指標(biāo)

當(dāng)交流干擾程度判定為“強”時，應(yīng)采取交流干擾防護措施；判定為“中”時，宜采取交流干擾防護措施；判定為“弱”時，可不采取交流干擾防護措施[2,3]。

1.2 數(shù)據(jù)采集

首先調(diào)查干擾形式及分布情況，為詳細(xì)測試提供依據(jù)。進行交直電壓普查，測試每個測試樁5min內(nèi)最大最小平均值。長時間監(jiān)測交流電位，每2km測試一組2h，同時每4km測試一組24h。對于管道上存在大于4V的持續(xù)交流干擾電壓的區(qū)域（國標(biāo)GB/T 50698-2010），測試交流干擾電流密度。對于交流干擾電壓劇烈波動或交流干擾嚴(yán)重管段，進行24h交流干擾電壓監(jiān)測[4,5]。

本次測試數(shù)據(jù)采集使用uDL1進行24h對管地電位及交流感應(yīng)電壓數(shù)值、曲線進行記錄。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 24h交流電位數(shù)據(jù)分析

根據(jù)要求對13#，18#，19#，20#、21號、22#、23#、25#分別進行24h交流電位數(shù)據(jù)測試。圖1中所獲得數(shù)據(jù)為13#樁從2020年1月11日～12日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天未出現(xiàn)交流電位大于4V的情況，其中最大交流電位為3.4V，未到達交流干擾電位4V以上，故通過本次測試結(jié)果來看，該處可暫不進行排流措施。

圖1 13#樁交流干擾測試圖

圖2中所獲得數(shù)據(jù)為18#樁從2019年12月29日～30日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁全天交流電位均在4V以上，最大交流電位為7.3V，平均交流電位為5.8V，經(jīng)測量該處土壤電阻率為20.86Ω·m，根據(jù)GB/T 50698-2011，當(dāng)交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均交流電位5.8V進行計算，交流電流密度為70.83A/m2＞30 A/m2，為中度干擾，以最大交流電位7.3V計算，交流電流密度為89.16A/m2，宜進行排流措施。

圖2 18#樁交流干擾測試圖

圖3中所獲得數(shù)據(jù)為19#樁從2019年12月29日～30日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁全天交流電位基本均在4V以上，最大交流電位為6.9V，經(jīng)測量該處土壤電阻率為22.42Ω·m，根據(jù)GB/T 50698-2011，當(dāng)交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均交流電位5.5V進行計算，交流電流密度為62.50A/m2＞30A/ m2，為中度干擾，以最大交流電位6.9V計算，交流電流密度為78.41A/m2，宜進行排流措施。

圖3 19號樁交流干擾測試圖

圖4為20#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天僅有18時～次日1時交流電位未達到4V，最大交流電位為5.5V，經(jīng)測量該處土壤電阻率為23.11Ω·m，根據(jù)GB/T 50698-2011，當(dāng)交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均值5.4V進行計算，交流電流密度為52.91A/m2＞30A/m2，為中度干擾，以最大交流電位5.7V計算，交流電流密度為62.84A/m2，宜進行排流措施。

圖4 20#樁交流干擾測試圖

圖5中所獲得數(shù)據(jù)為21#樁從2020年3月18日～19日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天僅有19日1時～6h交流電位未達到4V，最大交流電位為5.3V，經(jīng)測量該處土壤電阻率為16.29Ω·m，根據(jù)GB/T 50698-2011，當(dāng)交流電位達到4V時，進行交流電流密度評估，以平均值4.4V進行計算，交流電流密度為68.82A/m2＞30A/m2，為中度干擾，以最大交流電位5.2V計算，交流電流密度為81.33A/m2，宜進行排流措施。

圖5 21#樁交流干擾測試圖

圖6中所獲得數(shù)據(jù)為22#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天多數(shù)時間交流電位未達到4V，平均交流電位為3.6V，根據(jù)GB/T 50698-2011，該處可暫不進行排流措施。

圖6 22#樁交流干擾測試圖

圖7中所獲得數(shù)據(jù)為23#樁從2019年11月15日～16日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天多數(shù)時間未出現(xiàn)交流電位大于4V的情況，其中最大交流電位為3.7V，未超過4V，故通過本次測試結(jié)果來看，該處可暫不進行排流 措施。

圖7 23#樁交流干擾測試圖

圖8中所獲得數(shù)據(jù)為25#樁從2020年3月18日～19日24h的管道交流電位圖。從圖中可以看出，該測試樁當(dāng)天多數(shù)時間未出現(xiàn)交流電位大于4V的情況，故通過本次測試結(jié)果來看，該處可暫不進行排流 措施。

圖8 25#樁交流干擾測試圖

2.2 24小時直流電位數(shù)據(jù)分析

根據(jù)要求對13#，18#，19#，20#、21#、22#、23#、25#分別進行24h直流電位數(shù)據(jù)測試，圖9中所獲得數(shù)據(jù)為13#樁從2020年1月11日～12日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位處瞬間個別數(shù)值外，均負(fù)于-0.85V，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中在12日0h左右至6h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動 較大。

圖9 13#樁直流電位測試圖

圖10中所獲得數(shù)據(jù)為18#樁從2019年12月29日～30日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)計算統(tǒng)計，電位正于保護準(zhǔn)則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標(biāo)準(zhǔn)。其中在30日0時左右～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖10 18#樁直流電位測試圖

圖11中所獲得數(shù)據(jù)為19#樁從2019年12月29日～30日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中在30日0h左右～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖11 19#樁直流電位測試圖

圖12中所獲得數(shù)據(jù)為20#樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖12 20#樁直流電位測試圖

圖13中所獲得數(shù)據(jù)為21#樁從2020年3月18日～19日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位除瞬間個別數(shù)值外，均負(fù)于-0.85V，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中在19日0h～4h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖13 21#樁直流電位測試圖

圖14中所獲得數(shù)據(jù)為22號樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)計算統(tǒng)計，電位正于保護準(zhǔn)則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標(biāo)準(zhǔn)。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖14 22#樁直流電位測試圖

圖15中所獲得數(shù)據(jù)為23#樁從2019年11月15日～16日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中在15日17h左右～15日20h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖15 23#樁直流電位測試圖

圖16中所獲得數(shù)據(jù)為25#樁從2020年3月18日～19日24h的管道直流電位圖。從圖中可以看出，所測時段的埋地管道通電電位基本滿足負(fù)于-0.85V標(biāo)準(zhǔn)，陰極保護效果達到標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)計算統(tǒng)計，電位正于保護準(zhǔn)則的時間未超過測試時間5%，未達到直流干擾影響評定標(biāo)準(zhǔn)。其中在19日0h～6h左右，該測試樁的通電電位較平穩(wěn)，其余時間波動較大。

圖16 25#樁直流電位測試圖

3 結(jié)語

根據(jù)本次對某段天然氣埋地管道8處24h雜散電流測試結(jié)果分析，可以得出18#、19#、20#、21#測試樁附近存在中度交流干擾情況， 但本次所測所有測試樁未發(fā)現(xiàn)存在明顯的直流干擾現(xiàn)象。

按GB/T 50991（2014）《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》與GB/T 50698-2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定要求，對上述交流干擾影響顯著的位置提出如下建議：

對本次檢測工作中度受交流干擾的埋地管道進行排流整改工作，由于所受干擾測試樁相鄰距離較近，經(jīng)統(tǒng)籌考慮，建議采用固態(tài)去耦合器加鋅帶陽極地床方式進行排流整改，具體陽極地床采用深井式還是淺埋式需根據(jù)現(xiàn)場施工情況而定。