直流雜散電流對埋地管道腐蝕規(guī)律及干擾影響的研究進展

王 軍，吳 昀，張 響，杜艷霞，朱 敏，李自力

(1.浙江省白馬湖實驗室有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江能源天然氣集團有限公司，浙江 杭州 310000；3.中國石油大學(xué)(華東) 儲運與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580)

0 前 言

直流雜散電流主要由高壓直流輸電系統(tǒng)的接地極、陰極保護系統(tǒng)的陽極地床和地鐵等直流電流源產(chǎn)生，其加速了埋地管道的腐蝕，對管道系統(tǒng)的安全運行造成嚴(yán)重威脅[1，2]。高壓直流輸電因具有輸送能力強、造價較低等眾多優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用，高壓直流輸電線路與埋地管道同處公共走廊的現(xiàn)象比較常見，當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，接地極在短時間內(nèi)能釋放大量電流，迅速抬高附近地電場。處于該電場的埋地管道防腐層和陰極保護設(shè)備可能被擊穿破壞，管道電位可能過高而威脅到管道工作人員的安全，強制電流陰極保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性得不到保證而影響管道正常運行；由于管道并行或同溝敷設(shè)、油氣站場合建等帶來的陰極保護系統(tǒng)間的干擾，也加速了管道的腐蝕，給日常檢測及管理帶來諸多不便；由于地鐵長期處于運行狀態(tài)，且多數(shù)時間為幾臺機車同時運行，產(chǎn)生的地鐵動態(tài)雜散電流導(dǎo)致管道中出現(xiàn)正、負(fù)極交替的復(fù)雜電位變化，使防護工作難度加大。因此，總結(jié)分析直流雜散電流對埋地管道的影響規(guī)律具有重要意義。

本文從直流雜散電流對金屬材料的腐蝕規(guī)律和對埋地管道的干擾影響兩個方面進行了總結(jié)，對直流干擾下埋地管道腐蝕規(guī)律研究存在的不足進行了探討，對未來的研究方向進行了展望。

1 直流雜散電流對金屬材料的腐蝕規(guī)律

直流雜散電流按類型可以分為穩(wěn)態(tài)直流和動態(tài)直流。Wang[3]對直流干擾下X70 鋼的極化特性進行了研究，結(jié)果表明當(dāng)電流密度大于180 A/m2時，X70 鋼的電化學(xué)行為發(fā)生明顯改變。因此以下將大于180 A/m2的穩(wěn)態(tài)電流密度稱為穩(wěn)態(tài)大直流，反之稱為穩(wěn)態(tài)小直流。

1.1 穩(wěn)態(tài)小直流對金屬材料的腐蝕規(guī)律

1.1.1 電化學(xué)行為

穩(wěn)態(tài)小直流干擾下金屬材料的電化學(xué)行為研究相對成熟。研究者通過對直流干擾下金屬材料電位-時間曲線、極化曲線和交流阻抗譜的測試，得到腐蝕電位、腐蝕電流密度、塔菲爾斜率以及極化電阻等一系列電化學(xué)參數(shù)，進一步表征出金屬材料的電化學(xué)行為。

譚錚輝等[4]對土壤中的Q235 鍍鋅扁鋼施加不同天數(shù)的50 A/m2恒定直流干擾，測試其電化學(xué)阻抗譜和弱極化曲線，與未施加直流干擾相比，Q235 鍍鋅扁鋼在直流干擾下的容抗弧更小，阻抗譜的擬合結(jié)果也顯示直流干擾下極化電阻值(結(jié)合層電阻與電荷轉(zhuǎn)移電阻之和)更小，表明直流干擾加速了Q235 鍍鋅扁鋼的腐蝕，由弱極化曲線擬合所得腐蝕電流密度也證實了這一點。在不同的干擾天數(shù)下，腐蝕電流密度呈現(xiàn)先快速減小后趨于穩(wěn)定的變化趨勢。這是由材料表面活性、含氧量以及腐蝕產(chǎn)物共同作用所致。當(dāng)達到平衡，就呈現(xiàn)出一個穩(wěn)定的腐蝕電流密度。

楊超等[5-7]基于三電極體系在土壤模擬溶液中施加0～2.5 A 的電流，對X65 鋼工作電極形成干擾電場以模擬雜散電流干擾。隨著干擾電場的加強，X65 鋼腐蝕電位先變正后變負(fù)，表面反應(yīng)電阻由于鈍化膜的形成與溶解表現(xiàn)出先增大后減小的變化，施加大于1 A的電流后，X65 鋼陽極與陰極塔菲爾斜率之比遠大于1，腐蝕由陽極反應(yīng)控制。此外，楊超等還通過極化曲線研究了0～200 A/m2直流雜散電流對X65 鋼的影響，發(fā)現(xiàn)100 A/m2直流干擾(發(fā)生鈍化)除外，X65 鋼的腐蝕電位和腐蝕電流密度均隨著電流密度的增大而增大，腐蝕由陽極反應(yīng)控制。

張文博[8]研究了6 V 直流電不同干擾時間下(0 ～24 h)X70 鋼的電化學(xué)行為，不同干擾時間下測得的極化曲線形狀相似，自腐蝕電位和腐蝕電流均隨著時間的延長先增大后減小，其原因是腐蝕產(chǎn)物逐漸形成并堆積增加了界面電阻。不同干擾時間下的電化學(xué)阻抗譜的高頻和低頻區(qū)均出現(xiàn)容抗弧，低頻區(qū)容抗弧大小基本不變，而高頻區(qū)容抗弧大小呈無規(guī)律變化。

范玥銘[9]搭建室內(nèi)涂層破損模擬裝置，測試了涂層破損點及縫隙內(nèi)距破損點不同距離的測試點在0 ～10 V 直流干擾下的電位曲線、極化曲線和交流阻抗譜。研究發(fā)現(xiàn)直流干擾下縫隙內(nèi)金屬在不同陰極保護電位下的保護深度和腐蝕電流密度分別小于和明顯大于無干擾時。涂層破損點處陽極、陰極塔菲爾斜率之比隨干擾電壓的增大而增大，且都大于1，表明腐蝕是由陽極反應(yīng)控制?？p隙內(nèi)金屬的極化電阻隨干擾電壓的增大而減小，表明腐蝕速度增大。

曹阿林[10]研究了A3 鋼在土壤中直流雜散電流陰極極化下的剝離行為。陰極極化電流(40 ～120 A/m2)通過直流電源施加，陰極極化下A3 鋼電位負(fù)移，陰極反應(yīng)主要是析氫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)隨著陰極電流密度的增大，A3 鋼涂層剝離面積先增大后基本保持不變。崔艷雨等[11]搭建涂層剝離模擬裝置，對直流干擾1，5，9 d剝離點處的X80 鋼進行電化學(xué)測試，干擾強度為0，1，2，3 V。研究表明不同剝離深度點處的腐蝕電流密度隨直流干擾強度的增大而增大。當(dāng)干擾強度為3 V時，腐蝕速度隨著剝離深度的增加而減小，隨著腐蝕時間的增加而增大。

此外，Wang 等[12]進行了電化學(xué)測量和表面分析，研究了5～35 A/m2直流雜散電流和應(yīng)力對X80 鋼腐蝕的影響。Qian 等[13]發(fā)現(xiàn)施加0.1～10.0 A/m2直流雜散電流時，陽極和陰極區(qū)域鋼的陰極保護電位分別向正方向和負(fù)方向移動。

1.1.2 腐蝕影響

直流雜散電流對金屬的腐蝕符合法拉第定律，金屬材料的腐蝕速率隨著干擾電流密度的增大而增大，腐蝕形式主要為點蝕。

余建飛等[14]將Q235 鋼試樣與直流電源正極相連，在鷹潭酸性土壤介質(zhì)中施加0 ～16 A/m2直流干擾，持續(xù)3 個星期。試樣發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要成分為Fe3O4和SiO2，結(jié)構(gòu)松散，已經(jīng)達不到保護試樣的效果。

李兆玲等[15]應(yīng)用失重法研究30 ～150 A/m2直流干擾電流對X65 鋼的腐蝕影響，同時改變土壤模擬溶液中氯離子濃度以研究影響雜散電流腐蝕的關(guān)鍵因素，結(jié)果證明隨著電流密度增大，X65 鋼的腐蝕速率和最大腐蝕坑深均隨之增大。隨著氯離子濃度增大，腐蝕速率幾乎不變，得出影響雜散電流腐蝕的關(guān)鍵因素是電流密度，與氯離子濃度無關(guān)。

祝酈偉等[16]利用直流電流源在含水率15.8%的土壤介質(zhì)中加載8 A 恒電流，2 個裸露面積為1 cm2的試片通過導(dǎo)線串聯(lián)放置在該土壤中，檢測到流過試片的電流僅有0.2～0.7 A。通電12 d 后，受到陽極干擾的試片腐蝕速率很大，是自然腐蝕的61 倍，而受到陰極干擾的試片得到了一定的保護，腐蝕速率只有自然腐蝕的16.7%，腐蝕產(chǎn)物為多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)X 射線衍射儀分析，主要成分為Fe2O3及Fe3O4。

曹阿林[10]通過電化學(xué)測試系統(tǒng)對X70、A3 和16Mn 鋼進行動電位掃描，模擬雜散電流干擾，掃描范圍-1.5～8.5 V，通過顯微鏡觀察雜散電流干擾后的腐蝕形貌，結(jié)果顯示3 種材料電極表面都產(chǎn)生黑色腐蝕產(chǎn)物，A3 鋼表面發(fā)生了點蝕。

范玥銘[9]在室內(nèi)模擬裝置研究破損點及縫隙內(nèi)距破損點不同距離的X80 鋼在0 ～10 V 直流干擾下的腐蝕形貌，發(fā)現(xiàn)當(dāng)干擾電壓大于5 V 時，縫隙內(nèi)各測試點X80 鋼表面出現(xiàn)很多點蝕坑，局部腐蝕比較嚴(yán)重。

有不少學(xué)者應(yīng)用分形理論研究直流雜散電流對金屬材料的腐蝕影響。王燕等[17]、王力偉等[18]的研究表明分形維數(shù)與腐蝕嚴(yán)重程度具有對應(yīng)關(guān)系，呈指數(shù)變化。應(yīng)用“盒子”維法計算直流干擾下Q235 鋼、X70 鋼腐蝕形貌的分形維數(shù)，分形維數(shù)隨干擾電流密度的增大而增大，表明腐蝕速率的增大，這也得到了浸泡試驗的驗證。

大多數(shù)研究者研究的雜散電流腐蝕介質(zhì)為土壤或者土壤模擬溶液，張明等[19]則研究了在SO2大氣介質(zhì)中Q235 鋼的直流雜散電流腐蝕行為，開展了室內(nèi)加速試驗和戶外試驗，發(fā)現(xiàn)直流電流對Q235 鋼SO2腐蝕影響較小。

1.2 穩(wěn)態(tài)大直流對金屬材料的腐蝕規(guī)律

目前針對穩(wěn)態(tài)大直流干擾下金屬材料腐蝕規(guī)律的研究較少，且主要集中在金屬材料腐蝕影響的研究，對金屬材料在穩(wěn)態(tài)大直流干擾下的電化學(xué)行為研究很稀缺。

在200 ～1 200 A/m2大直流對工作電極X70 鋼進行干擾的同時，Wang 等[20]進行了Tafel 極化曲線測試，結(jié)果表明E-I極化曲線是線性的，提出了線性擬合方法擬合直流干擾下Tafel 極化曲線的數(shù)據(jù)，建立了極化電阻Rp和電流密度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。X70 鋼的腐蝕電位隨著直流電流密度的增大而正移。用光學(xué)顯微鏡分析了鋼表面的變化，腐蝕形貌表明X70 鋼在直流干擾下發(fā)生了點蝕和縫隙腐蝕。

朱志平等[21]通過弱極化曲線測試、電化學(xué)阻抗譜測試和失重測試研究直流雜散電流和SO42-濃度對接地網(wǎng)材料在土壤的腐蝕行為，直流干擾強度為100，250，400 A/m2，電化學(xué)測試均在直流干擾30 d 后進行。研究結(jié)果表明直流雜散電流的影響比SO42-更大，電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt和極化電阻RP均隨著SO42-濃度及直流干擾強度的增大而減小。

宋吟蔚[22]在室內(nèi)試驗裝置中使用恒電流源產(chǎn)生0～1 500 A/m2大電流，模擬雜散電流對試片進行陽極干擾，研究在不同的電流密度、土壤電導(dǎo)率和土壤酸堿度下，試片的腐蝕速率和腐蝕形貌特征。結(jié)果證明試片腐蝕速率隨電流密度線性增大，并通過回歸分析建立了三因素與腐蝕速率的數(shù)學(xué)關(guān)系。對于腐蝕形貌的研究，應(yīng)用分形理論中的計盒維數(shù)法，建立了分形維數(shù)與電流密度的指數(shù)關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)分形維數(shù)能夠表征腐蝕形貌的平整性，從而反映試片的腐蝕程度。

李長春等[23]在NaCl 溶液中對裸露面積為28 cm2的20 鋼分別施加0.1 ～3.0 A 的陽極電流，失重法計算所得腐蝕速率隨電流密度線性增大，符合法拉第電解定律。在直流干擾下，20 鋼(陽極)表面生成淺綠色腐蝕產(chǎn)物，銅電極(陰極)表面產(chǎn)生氣泡。王亞群[24]研究發(fā)現(xiàn)在300 A/m2直流電場中浸泡30 d 的X65 試片的流出點腐蝕明顯，但未觀察到點蝕。

秦潤之等[25]將X80 鋼與高壓直流電源正極相連，輔助電極與負(fù)極相連，在土壤中構(gòu)造成高壓直流干擾回路，對X80 鋼施加50～300 V 干擾測試X80 鋼電流-時間曲線，并將該曲線劃分為3 個階段，即:上升階段、下降階段和穩(wěn)定階段。電流密度值在幾秒內(nèi)便達到最大值，然后在較短時間內(nèi)快速下降，緊接著便達到了長時間的穩(wěn)定階段，電流密度只有小幅度的波動。通過失重法計算了腐蝕速率，結(jié)果表明X80 鋼的腐蝕速率隨著干擾電壓的增大并不呈線性變化，而是先增大后減小。腐蝕產(chǎn)物經(jīng)光譜分析證實為α- Fe2O3。

林龍鑌[26]研究了地鐵雜散電流和氯離子共同作用對鋼纖維混凝土的影響，自制腐蝕試驗裝置，對不同氯離子濃度下鋼纖維混凝土試件施加為期3 d 的60 V 的直流干擾，試件陽極側(cè)出現(xiàn)大量腐蝕產(chǎn)物，材料強度明顯降低，試驗結(jié)果表明，在相同直流干擾下，氯離子濃度越高，鋼纖維腐蝕越嚴(yán)重。

1.3 動態(tài)直流對金屬材料的腐蝕規(guī)律

相較于穩(wěn)態(tài)直流，動態(tài)直流干擾下金屬材料的腐蝕規(guī)律研究較少且不夠深入，腐蝕機理方面并未達成共識[27]。

王新華等[28]利用脈沖信號發(fā)生器結(jié)合功率放大器產(chǎn)生頻率為5 ～30 Hz、直流電流密度為5 ～35 A/m2的信號模擬地鐵動態(tài)直流，動態(tài)直流干擾下的浸泡試驗證明，試片的腐蝕速率隨動態(tài)干擾頻率的升高而增大，隨干擾電流密度線性增大。各因素影響試片腐蝕速率大小排序為:干擾電流密度＞土壤電導(dǎo)率＞動態(tài)干擾頻率＞土壤pH 值。

張玉星等[29]將Q235 鋼連接直流電源正極，通過干擾回路里的斷路器的通斷產(chǎn)生脈沖電流，模擬地鐵動態(tài)雜散電流，電源干擾電壓設(shè)為0.5 ～10.0 V，斷路器設(shè)置為通0.3 s 斷10.0 s，測試Q235 鋼的電位-時間曲線，并計算不同總試驗天數(shù)的腐蝕速率。結(jié)果表明Q235 鋼的電位隨直流干擾電壓的增大而正移，動態(tài)干擾下的腐蝕速率相對于恒電壓干擾要小很多，但隨著總試驗天數(shù)增加到3.5 個月，Q235 鋼的腐蝕深度可達1 mm。改變斷路器接通的時間以模擬不同的干擾電流頻率，結(jié)果表明腐蝕速率不僅跟干擾電壓有關(guān)，還要考慮電流頻率。

以上兩位學(xué)者分別模擬了動態(tài)干擾電壓和動態(tài)干擾電流，但對金屬材料均為陽極干擾，沒有體現(xiàn)出地鐵動態(tài)雜散電流的陰陽極交替干擾特性。Huo 等[30]以試片陰極保護電位為基準(zhǔn)，利用低頻正弦波作為動態(tài)干擾信號疊加在試片陰極保護電位上，正弦波的周期是1 min，振幅為250 mV，觀察發(fā)現(xiàn)動態(tài)干擾下主要發(fā)生了局部腐蝕。陳奔[31]也以正弦信號模擬動態(tài)雜散電流，測試干擾2 h 后20 鋼的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)正弦信號頻率增加時，20 鋼的腐蝕速率減小，界面阻抗先大幅減小然后趨于穩(wěn)定。

2 直流雜散電流對埋地管道的干擾影響

2.1 金屬腐蝕

直流雜散電流會極大加劇埋地管道破損點處的金屬腐蝕。山東省天然氣管道淄青線受到直流雜散電流干擾比較嚴(yán)重，外檢測開挖發(fā)現(xiàn)有上百處管段金屬缺失超20%[32]。江西省九昌樟輸油管道僅在2012 年的5 個月內(nèi)就由于直流雜散電流干擾發(fā)生了3 次腐蝕穿孔事件[33]。不同來源的直流雜散電流均對管道產(chǎn)生了金屬腐蝕危害，很多研究者對此進行了報道。

高壓直流接地極放電對周邊大范圍內(nèi)的管道會產(chǎn)生腐蝕危害。西氣東輸二線管道與800 kV 高壓直流接地極最近距離約為55 km，仍受到了接地極的嚴(yán)重干擾。當(dāng)接地極放電5 000 A 時，5 處ER 腐蝕速率探頭的監(jiān)測結(jié)果表明有4 處的腐蝕速率超過ISO15589-1 標(biāo)準(zhǔn)的要求，最嚴(yán)重的一處腐蝕速率是標(biāo)準(zhǔn)允許值的50 多倍[34]；廣東某天然氣管道受到高壓直流接地極的嚴(yán)重干擾，10 多處的開挖檢測均發(fā)現(xiàn)了管道腐蝕坑和腐蝕產(chǎn)物，最嚴(yán)重的一處腐蝕坑深達到壁厚的14%左右，具有較大的安全隱患，電位監(jiān)測平臺也監(jiān)測到此處管道在高壓直流接地極陽極放電時的管地電位約為-175 V[35]。

陰極保護系統(tǒng)的陽極地床產(chǎn)生的直流雜散電流對美國一條輸水管道造成了干擾，導(dǎo)致腐蝕穿孔而泄露[36]。Cui 等[37]研究了有外加電流陰極保護的管道1以及管道1 附近沒有陰極保護的管道2，管道1 的部分陰極保護電流作為雜散電流影響管道2 的腐蝕。當(dāng)2 條管道交叉時，管道2 在交叉點的電位相對自腐蝕電位正向偏移了0.2 V，交叉點處腐蝕非常嚴(yán)重。當(dāng)2 條管道平行時，增加間距使得直流干擾程度降低，發(fā)生腐蝕減少。

地鐵產(chǎn)生的動態(tài)直流雜散電流給埋地金屬管道產(chǎn)生較大的干擾，是造成城鎮(zhèn)燃氣埋地管道腐蝕穿孔、防腐層剝離的主要因素，占比超過90%[38]。地鐵動態(tài)雜散電流給受干擾的埋地管道的日常管理帶來一系列的挑戰(zhàn)。上海地鐵和上海天然氣管網(wǎng)交叉并行情況突出，在檢修天然氣管網(wǎng)時發(fā)現(xiàn)管道出現(xiàn)5.1 mm 的腐蝕缺陷，金屬損失達54%，動態(tài)雜散電流給天然氣管道的安全運行帶來了嚴(yán)重危害[39]；還有報道指出上海地鐵二號線產(chǎn)生的雜散電流導(dǎo)致埋地鋼管腐蝕泄漏10 余次，造成高達200 萬元的經(jīng)濟損失[40]；東北輸油管網(wǎng)處撫順地區(qū)管道由于受到直流電氣化鐵路雜散電流干擾，多次發(fā)生腐蝕穿孔進而導(dǎo)致漏油事故，對經(jīng)濟造成損失的同時，對環(huán)境也造成很大的不良影響[41]；戴舒等[42]在深圳供水管道受地鐵雜散電流干擾嚴(yán)重的管段進行現(xiàn)場埋片試驗，不與管道相連的試片模擬自然腐蝕，與管道相連的試片則受到動態(tài)直流干擾，結(jié)果表明，自然腐蝕的試片的腐蝕速率僅為受動態(tài)直流干擾試片的一半；北京地鐵產(chǎn)生的雜散電流導(dǎo)致隧道內(nèi)輸水管道發(fā)生50 多處腐蝕穿孔[43]；廣州地鐵1 號線1999 年開通后，與地鐵線路有大量并行、交叉的廣州燃氣中壓管網(wǎng)的腐蝕維搶修次數(shù)就開始大幅增加[44]。

2.2 陰極保護干擾

曹阿林[10]在室內(nèi)模擬裝置中利用直流電源產(chǎn)生雜散電流，研究直流雜散電流對管道陰極保護的干擾情況。對于犧牲陽極陰極保護，干擾電流的存在影響了管道和犧牲陽極之間的驅(qū)動電壓，致使?fàn)奚枠O輸出電流偏大或偏小，縮短犧牲陽極的使用壽命或者導(dǎo)致管道得不到有效保護。對于強制電流陰極保護，管道的兩端管地電位偏移方向相反，管地電位偏移程度及地電位分布差異隨著干擾電流的增大而增大。很多學(xué)者就不同來源的直流雜散電流對管道的陰極保護干擾進行了現(xiàn)場測試試驗研究。

高壓直流接地極放電對埋地管道陰極保護干擾的程度極大。翁源高壓直流輸電接地極單極大地回路陰極運行時，放電達1 200 A，孫建桄等[45]測試了該干擾下西氣東輸管道某管段的電位和管中電流，結(jié)果顯示靠近接地極的管道電位正移最嚴(yán)重，最正的電位接近90 V，遠遠大于人的安全電壓，嚴(yán)重威脅工作人員的生命安全。周軍峰等[35]的測試表明，廣東某天然氣管道受到比較嚴(yán)重的高壓直流輸電系統(tǒng)的雜散電流干擾，有近30 處管道的陰極保護電位達不到要求。HVDC 系統(tǒng)接地極單極大地回路陽極運行時，放電高達3 000 A，靠近接地極的管道電位負(fù)移最嚴(yán)重，最負(fù)的電位接近-180 V，管道的防腐層容易剝離。西南某輸氣管道與800 kV 高壓直流輸電接地極最近距離約15 km，當(dāng)接地極放電近2 300 A 時，張良等[46]對管地電位進行了連續(xù)監(jiān)測，結(jié)果表明接地極放電導(dǎo)致全線管道陰極保護系統(tǒng)發(fā)生異常，管地電位最大正向偏移了1.5 V，最大負(fù)向偏移量近4 V。還有更多高壓直流接地極放電對管道陰極保護產(chǎn)生干擾的報道:如向家壩-上海800 kV 高壓直流接地極對川氣東送管道[47]；三峽-上海500 kV 高壓直流接地極對西氣東輸管道[48]；武義接地極對西二線上海支線[49]；貴廣II 回500 kV 高壓直流輸電接地極對西南山區(qū)某天然氣管道[50]；永寧接地極對中緬管道[51]等。

陰極保護系統(tǒng)的陽極地床產(chǎn)生的雜散電流容易對附近的管道產(chǎn)生干擾。畢武喜等[52]測試了存在并行和交叉關(guān)系的2 條輸油管道的陰極保護電位，發(fā)現(xiàn)管道a受到管道b 陽極地床電流的干擾，管道a 越靠近陽極地床，其陰極保護電位負(fù)移的越多，最負(fù)為-1.76 V，斷掉管道b 的陰極保護后，管道a 的陰極保護電位表現(xiàn)在正常范圍，由此也證實了管道a 確實受到管道b 陰極保護電流的干擾。

更多的學(xué)者研究表明埋地管道陰極保護系統(tǒng)容易受到地鐵動態(tài)雜散電流的干擾?；莺＼姷萚53]報道某天然氣管道受到地鐵2 號線的影響，地鐵運行時管道的通電電位在-2.9 ～0 V 范圍內(nèi)正負(fù)波動，而地鐵停運時，管道的通電電位趨于穩(wěn)定。北京地鐵里程長，其動態(tài)雜散電流的干擾影響相應(yīng)有著大量報道[54-56]:北京地鐵15 號線與北京某石油管道有交叉，管道在交叉處電位波動非常劇烈，最大波動幅度達10 V[54]；北京地鐵某線路與北京燃氣管網(wǎng)密集交匯，劉瑤等[55]的動態(tài)直流干擾測試表明相比平行位置，交叉處的管道受干擾程度更大，約76%的測試點都存在風(fēng)險。廣州機場航油管道受廣州地鐵雜散電流干擾，管道陰極保護系統(tǒng)曾經(jīng)發(fā)生癱瘓[57]。國內(nèi)地鐵里程排名靠前的其他城市，如上海、深圳、南京、重慶、武漢、青島等，均有報道管道陰極保護受地鐵雜散電流干擾事件[58-64]。在歐美、俄羅斯等國家和地區(qū)也存在地鐵雜散電流干擾的問題[65-67]。

為了控制和減緩直流雜散電流對埋地管道的干擾影響，應(yīng)采取排流措施，直流排流主要有4 種方式:直接排流、極性排流、強制排流及接地排流[68，69]。直接排流保護適用于干擾源(鐵軌)電位一直低于管道的情況，優(yōu)點是簡單經(jīng)濟，排流效果好，缺點是應(yīng)用條件較為苛刻，風(fēng)險較大，一旦干擾源電位高于管道，電流將會流入管道，加劇干擾。極性排流保護解決了干擾電流反向流入管道的問題，只能單向排流，效果好，簡單便捷，動態(tài)干擾下仍然適用，缺點是當(dāng)管道距離干擾源較遠，排流效果就不明顯。強制排流保護范圍大，無干擾下對管道也會產(chǎn)生強制電流陰極保護的效果，缺點是前期投資和后期維護費用較高，對干擾源(鐵軌)和附近金屬構(gòu)筑物會產(chǎn)生干擾影響。接地排流適用于不能向干擾源排流的各種場合，簡單靈活，還起到犧牲陽極保護的功能，缺點是排流效果較差，需要定期更換陽極。因此，實際應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、排流效果和經(jīng)濟成本優(yōu)選出合適的排流方式。

3 總結(jié)與展望

(1)穩(wěn)態(tài)小直流對金屬材料的腐蝕規(guī)律研究相對成熟，針對穩(wěn)態(tài)大直流干擾的研究較少且主要集中在腐蝕影響，對金屬材料在穩(wěn)態(tài)大直流干擾下電化學(xué)行為的研究很稀缺，是未來需要進行重點研究的方向之一。

(2)國內(nèi)外研究者對動態(tài)直流雜散電流干擾下金屬材料的腐蝕規(guī)律研究涉及較少，也不夠深入，腐蝕機理方面并未達成共識。需要進一步采用電化學(xué)等方法對動態(tài)干擾下金屬材料的腐蝕規(guī)律進行系統(tǒng)研究。

(3)不同類型的直流雜散電流均對埋地管道產(chǎn)生了影響，干擾了陰極保護系統(tǒng)的正常運行，加劇了金屬的腐蝕。陰極保護系統(tǒng)直流雜散電流影響最??；高壓直流雜散電流影響程度大，范圍廣；地鐵動態(tài)直流雜散電流影響更廣泛，影響時間更長。亟需對后2 種直流干擾基于腐蝕規(guī)律研究而形成有效的防護技術(shù)。