潘磊

东部原油储运公司天津输油处

摘要：埋地输油管道周围存在地铁、特高压直流输电线路、直流电解系统等设施。这些设施在运行中产生的直流杂散电流不仅会影响管道阴极保护系统，造成恒电位仪异常停机，还会加速管道腐蚀，严重威胁管道安全运行。通过采取排流保护措施，以减少直流干扰对管道的危害。

关键词：输油管道；直流杂散电流；排流保护

随着经济社会发展和城市化水平不断提高，埋地输油管道周围直流杂散电流包括地铁系统、直流电解系统、直流电焊系统、特高压直流输电线路等来源逐渐增多，加上其他管道外加阴极保护系统直流杂散电流等，不仅会使埋地管道发生腐蚀，还会干扰阴极保护系统的正常运行。本文主要介绍某管段直流杂散电流干扰检测，通过采取针对性排流保护措施，保障输油管道安全运行。

1  直流干扰识别与评价

1.1  直流干扰影响

直流杂散电流对不同管道阴极保护系统的干扰表现为：对于强制电流阴极保护系统，会导致通电点的电位波动，当干扰较大时，可能导致采用恒电位运行模式的恒电位仪无法正常运行。对于牺牲阳极阴极保护系统，动态直流杂散电流干扰可能会使牺牲阳极发生极性逆转，降低牺牲阳极的电流效率，致使管道得不到有效的保护，使得腐蚀速率大大加快，管道在短时间内发生点蚀穿孔，甚至会诱发应力腐蚀开裂。直流杂散电流腐蚀的特点是干扰范围广，腐蚀速度快。腐蚀点呈孔蚀状、创面光滑、有时有金属光泽、边缘较整齐，腐蚀产物呈炭黑色细粉状。当有水分存在时，可明显观察到电解过程迹象。

1.2  直流干扰识别评价

根据GB 50991―2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》“直流干扰的识别和评价”，按管道处于设计阶段、无阴极保护和已投运阴极保护三种管道工况来判断管道所受的直流干扰程度。针对设计阶段的管道，可采用管道拟经路由两侧各20 m范围内的地电位梯度判断土壤中杂散电流的强弱，来评估管道敷设后可能受到的直流干扰影响，并应根据评估结果预设干扰防护措施。针对刚刚建成未投产且实施阴极保护的管道，宜采用管地电位相对于自然电位的偏移值进行判断，评估是否采取干扰防护措施。针对建成投产已实施阴极保护的管道，当干扰导致管道不满足最小保护电位要求时，应及时采取干扰防护描施。

对于现役输油管道，均采用了牺牲阳极或强制电流的阴极保护方式，当干扰导致管道不满足最小保护电位要求时，应及时采取干扰防护措施。

2  排流防护措施

根据管道直流杂散电流调查和测试结果，选择排流保护、阴极保护、防腐层修复、等电位连接、绝缘隔离、绝缘装置跨接和屏蔽等干扰防护措施。对于已采用强制电流阴极保护的管道，应首先通过调整现有阴极保护系统抑制干扰。当调整被干扰管道的阴极保护系统不能有效抑制干扰的影响时，应采取排流保护及其他防护措施。常用的排流保护措施如表 1所示。

表 1 管道直流干扰常用的排流保护方式

3  防护实例

位于北京沿线的某管道阴保站恒电位仪运行不稳定，经常自动停机。根据GB/T 21246―2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》等规定，采用极化探头或试片法测试管地电位并消除土壤IR降的影响，使用UDL2数据记录仪对管道沿线电位进行24小时测试。检测数据显示管道自然电位偏负，在投用恒电位仪并将预制电位设置为﹣0.86 V后，测得阴极保护通电电位在﹣1.0 V ～2.0 V之间跳动，见图 1。

图 1 管道24小时电位检测数据

从图 1可以看出，在夜间即地铁停运阶段，通电电位及断电电位均比较平稳，而在白天其电位均波动剧烈。通过调查管道周围环境和测试管道阴极保护数据，发现距离管道约3 km处有北京地铁燕房线，且测试桩管道电位白天波动剧烈和夜间管道电位变为平稳的时间与地铁运行时间近乎一致，因此可以基本判断该处管道受到地铁影响。进一步研究该处测试桩处的断电电位，发现在地铁运行阶段，有部分断电电位正于﹣0.85 VCSE。 据此判定该处管道处于欠保护状态。

通过调整阴极保护系统未能有效抑制干扰影响。经测试电位偏正位置平均通电电位在﹣0.3 VCSE左右，确定为直流杂散电流的流出点。此后对该管段开展直流干扰整治，对杂散电流流出区域管道防腐层和本体缺陷进行修复，同沟敷设两条排流锌带进行直接排流，缓解了直流干扰。在原受干扰段每隔2 km埋设阴极保护测试试片和ER腐蚀速率探头，监测该处管道的电位变化和腐蚀速率。

整改措施完成一年后，通过24小时电位数据监测，原受干扰管段断电电位均负于﹣0.85 VCSE，管道处于有效保护状态，达到了预期整治目的。

4  结论

当前埋地管道受动态直流杂散电流干扰问题日益严重。由于杂散电流的动态波动性，电流的方向和大小随机变化，在管道同一缺陷点处存在杂散电流的流入和流出，即发生金属界面阴阳极极化的交替，使得腐蚀风险的评估具有一定的难度。需要在管道设计、施工、投产运行全过程中，采用有效的检测、监测技术及科学合理的预防措施和综合治理方法。

作者简介：潘磊，1986年生，天津输油处燕山输油站副站长，工程师，主要从事油气管道阴极保护、腐蚀与防护、完整性管理等工作。联系方式：13012000600，bingwangpanlei@163.com。