雍信实

国家管网集团东部储运公司南京输油处

摘要：长输管道受交流杂散电流干扰影响日趋增多。介绍了交流干扰类型、危害、腐蚀特征及识别方法，比较了国内外对交流干扰的评定指标，通过案例分析了不同干扰源对长输管道交流干扰的特征规律，提出了干扰防护措施及相关建议，经对比排流前后管道交流干扰电压和交流电流密度，证明排流效果良好。

关键词：长输管道；交流杂散电流；干扰特征； 防护措施

电力系统、交通运输设施与油气管道交叉相遇的现象比较普遍，因此产生大量的交流干扰加快了金属管道局部腐蚀速度，管道高绝缘涂层的使用也加重了杂散电流的危害。通过案例分析阐述高压输电线与电气化铁路对管道交流干扰的特征规律，同时提出交流杂散电流干扰防护措施及相关建议。

1  交流干扰影响

交流干扰源对埋地金属管道的影响主要有两方面：一是长期存在的感应电压对金属管道造成干扰腐蚀；二是电力线路故障状态下瞬态感应电压干扰，需采用干扰防护措施，详情如表 1所示。

表 1 交流杂散电流对管道干扰危害及防护措施

管道交流干扰腐蚀特征：在腐蚀坑上形成坚硬的腐蚀产物丘；腐蚀形态呈凹陷的半球状；腐蚀坑比防腐层破损面积更大；腐蚀产物出现分层或含大量碳酸钙，清除后金属表面有明显的的硬而黑的层状痕迹，存在四氧化三铁；腐蚀坑处pH值一般大于10。如图 1所示。

图 1 埋地管道交流干扰腐蚀情况

2  交流干扰判定

交流干扰评价指标，不同标准规定如下。NACE SP 0177―2007《交流电和雷电对金属结构和腐蚀的影响》规定：高压交流输电线路对管道产生的干扰电压应小于15 VAC，以保证相关工作人员的人身安全。德国标准DIN 50925―1992《金属腐蚀.敷设在地下的设备阴极防腐蚀作用的验证》规定，如果均方根（RMS）交流电流密度低于30 A/㎡，可以认为管道免于交流腐蚀，有学者建议将30 A/㎡限值改为20 A/㎡，贝克曼《阴极保护手册》中也引用了20 A/㎡限值。GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》规定：当管道上的交流干扰电压不高于4 V时，可不采取交流干扰防护措施；高于4 V时，应采用交流电流密度进行评估，交流电流密度分别为＜30 A/㎡、30 A/㎡～100 A/㎡、＞100 A/㎡时，交流干扰程度分别判定为弱、中、强。SY/T 0087.6―2021 《钢质管道及储罐腐蚀评价标准 第6部分：埋地钢质管道交流干扰腐蚀评价》规定，当交流电流密度在30 A/㎡～100 A/㎡时，管道无IR降保护电位（或断电电位）应满足﹣1.15  VCSE≦EIR-free≦﹣0.9 VCSE或直流电流密度不大于1 A/㎡且EIR-free≦﹣0.9 VCSE。

3  应用案例

3.1  交流干扰识别判定

南方某原油管道75#～80#测试桩监测点管段同时受500 kV高压输电线与电气化铁路交流杂散电流干扰影响，其中76#、77#距高压电线直线距离仅100 m左右；79#～80#管段与电气化铁路在100 m内伴行。该管段24 h交流干扰电压、交流电流密度、阴保断电电位监测数据及干扰源描述详见表 2。 干扰管段交流电压及交流电流密度曲线如图 2所示。

表 2 排流前75#~80#桩管段24 h交流干扰监测数据及干扰源描述

图 2 排流前干扰管段交流电压及交流电流密度曲线图

由表 2及图 2可见，76#、78#、79#、80#监测点交流干扰电流密度均值均超过30 A/㎡，77#监测点超过100 A/㎡，根据GB/T 50698判定交流干扰程度分别为 “中”“强”。78#、79#、80#监测点交流干扰电压峰值超出NACE SP 0177―2007规定的15 V人体安全电压限值，会威胁现场操作人员安全。该干扰管段阴极保护断电电位普遍负于﹣1.15 VCSE，根据SY/T 0087.6中规定应适当减小邻近阴保站恒电位仪输出，使该管段阴保断电电位处于合理区间。

稳态下的高压输电线路对管道交流干扰主要为感性耦合方式，其特征曲线在一定时间段内相对平稳，交流干扰电压24 h监测均值与峰值差值不会太大。电气化铁路对管道交流干扰主要以阻性耦合为主，部分叠加感性耦合，其特征曲线呈现动态变化特点，管道交流干扰电压的变化规律与列车运行规律具有明显的相关性，伴随列车每次经过时管道出现瞬时脉冲峰值干扰电压（为监测均值的数倍至几十倍），而且电气化铁路对管道的干扰与其负载有明显的相关性，负载越大，管道瞬时峰值电压越大，交流干扰越严重。如图 3、图 4所示。

图 3 77#桩（近500 kV高压线）交流干扰电压24 h监测曲线

图 4 79#桩（京沪铁路桥旁）交流干扰电压24 h监测曲线

由图 3、图 4可见，77#、79#监测点受京沪铁路交流干扰影响特征明显，监测过程中伴随列车通过管道上频繁出现瞬时高峰值干扰电压，在夜间（22:00～次日6:00）京沪铁路线上列车车次很少，故出现瞬时峰值电压也很少；而79#监测点在京沪铁路桥旁，列车经过时管道出现瞬时峰值交流电压明显大。由于79#桩周边除京沪铁路外无其他干扰源（该点远离500 kV高压线），故夜间22:00～次日6:00时间段（京沪铁路上无列车经过）该点基本无干扰；77#监测点（近高压线）叠加了周边500 kV高压线交流干扰，在夜间京沪铁路列车停运时间段该点交流干扰电压依然存在，且夜间曲线走势相对平稳。

3.2  缓解措施

选用固态去耦合器+负极接地极两种互补联合排流方式，采用规格ZR-2带状锌阳极作为接地体，根据现场土壤电阻率测试值，排流地床设置锌带100 m，与管道平行敷设（图 5）。在76#～80#干扰严重管段沿线设置5处交流排流点，同时减小干扰管段上下游阴保站恒电位仪输出，使该管段阴保断电电位处于合理区间。排流检测结果如表 3所示。

（a）纵断面

（b）横断面
图 5 水平锌带敷设示意图

表 3 采取排流措施后75#~80#桩管段交流干扰24 h监测数据及效果判定

4  结语

目前国内外对交流干扰的判定标准及排流标准不一致，交流腐蚀机理尚无定论，有待进一步研究。实践中，仅采用交流干扰电压准则或交流电流密度评价准则并不适宜，基于交、直流电流密度和保护电位评价准则更为合理。

当管道交流或直流电流密度很高时，阴极保护可能对交流腐蚀起不到缓解作用，反而偏负会加快交流腐蚀速率。建议管道在交流干扰情况下将阴保电位（消除IR降后）控制在﹣0.90 VCSE～﹣1.15 VCSE或直流电流密度≦1 A/㎡且EIR-free≦﹣0.9 VCSE。

当管道装有交流排流装置时，PCM检测的混频信号容易通过排流接地极流失消耗，为保障测试精度，管道外防腐层检测时需要断开管道排流装置接线。在排流防护设计时，采用专业模拟计算软件对排流设计方案进行优化配置，可以做到精准科学排流，避免过度排流浪费资源。

作者简介：雍信实，1970年生，本科，高级工程师，主要从事管道腐蚀与防护管理工作。联系方式：18552278061，yongxs1970@163.com。