李舒根 朱昱庠

国家管网集团华中公司江西输油分公司

摘要：城市地铁会对邻近埋地管道产生直流杂散电流干扰，影响阴保系统运行效果。利用数据记录仪对某成品油管道进行长时间通/断电位检测。结果表明，管道明显受到地铁直流杂散电流干扰，检测管段阴极保护效果不达标。采用极性排流接地方式治理后，再次检测其断电电位达标。可为管道阴极保护管理提供借鉴。

关键词：埋地管道；地铁直流干扰；通断电位；排流治理

地铁运行需牵引变电站通过牵引网将直流电输送给地铁机车，再通过铁轨将电流送回牵引变电站，正常情况下形成闭环电流回路。当某段铁轨由于施工、老化等原因导致绝缘性能不佳时，该段电流通过地下流入周边输油管道，并顺着输油管道向牵引变电站方向流动，在某一离变电站较近位置流出后再回到变电站。这一过程对周边埋地管道阴极保护系统造成干扰，影响阴保有效性。本文以某埋地成品油管道为研究对象，测试分析南昌市地铁运行对其通/断电位的影响，并验证直流干扰治理效果。

1  评价标准及测试方法

1.1  评价标准

基于地铁动态杂散电流干扰特性，本文主要采用AS 2832.1―2015 《Cathodic protection of metals Part 1: Pipes and cables》（金属的阴极保护1：管道和电缆）和GB/T 21448―2017 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》等进行评价。即采用时间累积方式对动态杂散电流干扰进行分类，以电位正于保护准则的时间不应超过测试时间5%作为分界线对阴保是否达标进行判定；管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位）应为﹣850 mVCSE或更负，阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比﹣1200 mVCSE更负。

1.2  测试方法

采用数据记录仪（uDL2型）对管道24 h通/断电位进行检测，参比电极为铜/硫酸铜，断电试片暴露面积为6.5 cm2、材质为L360。管道极化时间为1 h，通电周期设置为10 s，断电周期1 s。

埋设试片时应尽可能保证与管道埋深相同，若现场开挖情况不允许，应至少保证埋设深度为50 cm。便携式参比电极尽可能靠近试片埋设。测试接线如图 1所示。

图 1 管道电位检测接线示意图

2  研究结果

2.1  干扰源调查

经过现场勘探，周边直流干扰源主要为地铁。选择62#、68#、71#、77#和91#测试桩，5处测试点离地铁最近距离分别为13.2 km、11.1 km、6.5 km、5.3 km和4.6 km，如图 2所示。

图 2 管道与地铁相对位置及测试桩位置示意图

2.2  直流干扰测试结果

（1）电位测试结果。5处测试桩24 h电位测试结果如表 1所示。

表 1 管道电位测试结果

从表 1可知，5处测试桩处断电电位正于   ﹣850 mVCSE的时间比例均远大于标准规定的5%，地铁杂散电流明显影响了该段管道阴极保护的有效性，使管道处于欠保护状态。

图 3为71#和91#测试桩通/断电位测试结果。两处测试桩均表现出相同的波动规律，即通/断电位在凌晨5:00至夜间22:30波动明显，夜间22:30至凌晨5:00明显趋于平缓，存在昼/夜周期规律。该电位波动时间与地铁白天运行夜间停运时间相吻合，进一步印证主要干扰源为地铁。

图 3 71#和91#测试桩通/断电位波动图

（2）昼/夜断电电位分析。当地铁停运时，两处断电电位均稳定在﹣0.86 VCSE左右，管道阴极保护水平达标。该极化值是管道受恒电位仪开机极化的结果。电位波动幅度白天明显大于夜间，既存在正于、也存在负于稳定时电压情况。该现象主要源于地铁运行状态，当地铁出站加速、进站减速时或与管道距离发生改变时，由铁轨泄漏进入管道的杂散电流大小将发生变化，表现为电位上下波动。

（3）通/断电位波动幅度分析。71#测试桩14:29至20:02通电电位波动幅度为1.77 V（﹣2.00 VCSE～ ﹣0.23 VCSE），远大于同时段断电电位波动幅度0.33 V（﹣0.72 VCSE～﹣1.05 VCSE）。主要原因是受IR降波动影响。测试通电电位是管道和参比电极之间的管地电位，测试回路中存在土壤电阻率、部分涂层电阻率，当外界动态杂散电流I波动时，IR通随之波动。测试断电电位是断电试片与参比电极之间的电位。虽然依旧存在动态杂散电流I，但是由于断电试片离参比电极足够近，且无涂层，R断远小于R通，则通电电位波动幅度远大于断电电位的。

2.3  地铁干扰治理效果评价

（1）治理方式。根据SYT 0017―2016《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》，采用“接地排流”方式在5个测试桩处加装牺牲阳极进行排流治理。每处埋设15支镁阳极，并通过极性排流器与管道串联。使用极性排流器作为中间媒介将管道和牺牲阳极地床串联，为了确保管道电流向阳极地床单向流动，禁止在动态杂散电流干扰下从地床流向管道。若阳极地床和管道直接串联，因其未涂覆防腐层、接地电阻很小（小于10 Ω）、为金属良导体，会使得大量杂散电流从牺牲阳极流进、管道流出，导致管道腐蚀速度比未排流前还要快。

（2）电位检测。排流治理后，再次对5处测试桩进行24 h通/断电位检测，阴保效果判定结果如表 2所示。

表 2 排流治理后阴保效果判定结果

（3）治理效果对比。对比表 1和表 2结果，加装阳极排流地床后，5处测试桩电位明显降低，处于﹣850 mVCSE～﹣1200 mVCSE，24 h内断电电位正于﹣850 mVCSE的时间均低于5%，达到阴极保护要求。71#和91#测试桩最大断电电位、最小断电电位和平均断电电位整体下移，如图 4所示。

图 4 治理后71#和91#测试桩通/断电位波动图

对比治理前后通电电位，波动幅度几乎无变化。主要原因是牺牲阳极可以降低管道的断电电位，但是不能改变原环境中杂散电流带来的IR降变化。因此日常管理应重视对管道断电电位的检测。

3  结论

（1）重视对管道断电电位的检测。现场通电电位检测不能有效反映管道与土壤之间的电位变化。

（2）加强对排流设施的维护。排流设施使用中可能出现极性排流器失效、阳极地床失效等情况，需定期维护保养，延长使用寿命。

（3）定期开展电位复测。随着地铁车次、里程不断增加，杂散电流干扰程度也会随之加重，需定期复测管道电位，排查是否存在新的阴保异常点。

作者简介：李舒根，江西输油分公司副经理、安全总监，主要从事长输管道安全管理工作。联系方式：13607007957，19283353@qq.com。