许新裕 刘帅

国家管网集团福建公司

摘要：为明确厦门地铁1号线对成品油管道的直流杂散电流干扰的影响范围及程度，在评估管道阴保系统运行有效性的基础上，开展现场检测评价等研究，掌握了管道电位偏移分段、周期性变化等特征的基本规律，同时制定相应的阴保系统改造、排流缓解治理方案，现场验证了方案的有效性，可为类似工程提供借鉴。

关键词：管道；地铁直流干扰；杂散电流；阴极保护系统；排流措施

近年来，我国电气化铁路、高压输电线路、城市轨道交通等基础设施迅速发展，与油气管道交叉、近距离并行情形日益增多，管道遭受的杂散电流干扰风险愈发凸显。杂散电流干扰影响管道阴极保护系统正常运行，可能造成管体腐蚀、氢脆、防腐层剥离、设备设施打火烧蚀和操作人员触电等危害，甚至诱发着火爆炸事故，危及管道周边群众生命财产安全及环境安全。以厦门地铁1号线对埋地成品油管道直流杂散电流干扰的影响开展研究，在评估管道阴极保护系统运行有效性的基础上，通过现场检测管道电位的波动变化、杂散电流的方向等，明确直流干扰的影响范围、程度，分析其干扰规律，制定相应治理方案。

1  概况

某成品油管道集石支线全长12.99 km，管径为323.9 mm，管道材质为L415，壁厚为8.7 mm。集石支线与厦门地铁1号线近距离并行、且在厦门大桥跨海位置存在1处交叉，交叉角度约20°。地铁1号线投运后，集石支线的大部分管段受到了强烈的直流干扰。

集石支线集美阀室内设置强制电流阴极保护站1座，通过与干线管道跨接对其进行保护，根据测试，现场还存在一些地下直连牺牲阳极对其进行联合保护。集石支线路由及测试桩分布如图 1所示，主要干扰源与管道位置关系如表 1所示。

图 1 集石支线路由及测试桩分布

表 1 集石支线直流干扰源情况

2  直流干扰测试结果

2.1  直流干扰检测数据评估

按照GB/T 21448―2017《埋地钢质管道阴极保护技术规范》要求，为控制管道腐蚀需确保阴极保护电位在﹣0.85 VCSE到﹣1.2 VCSE的可接受范围内，阴极保护电流约在1 A左右。按照AS 2832.1―2015《Cathodic protection of metals，Part1: Pipes and cables》规定的指标进行评价，试片断电电位正于阴极保护准则比例大于5%，为不可接受水平。

对集石支线全线13个测试桩进行直流干扰检测，结果如表 2所示。 显示测试期间集美阀室外侧测试桩断电电位为0.785 V～﹣1.305 V，平均值为﹣0.914 V。正于保护准则0 mV 、正于保护准则50 mV、正于保护准则100 mV、正于保护准则850 mV的比例分别为33.46%、28.11%、23.13%和0.96%，为不可接受水平。其他测试桩有9处直流干扰正于﹣850 mV比例在5.13～33.46%之间，为不可接受水平。初始保护电位正于保护准则比例如图 2所示。

表 2 集石支线直流干扰检测数据

图 2 集石支线初始状态保护电位正于保护准则比例

2.2  干扰防护措施试验

当集石支线与干线管道跨接时，地铁干扰电流会在干线管道和支线管道之间相互流动，导致支线管道可能会受到干线杂散电流的干扰。由图 3可以看出，当干线与集石支线断开跨接时，跨海绝缘接头处的跨接电流明显减小，当干线与集石支线跨接时，有较多的干扰电流通过恒电位仪阴极端的跨接处流入流出至管道其他段。因此采用分段绝缘措施通过阻隔干扰电流的流通路径来减弱杂散电流的干扰影响。

图 3 跨海绝缘接头与支线管道阴极端电流分布

断开集美阀室干线与支线的跨接，且将恒电位仪调节成仅保护支线管道状态，恒电位仪输出保持为恒流3 A。对支线沿线管道进行24 h通断电电位测试，结果如表 3和图 4所示。可见集美阀室位置干扰最大，通电电位波动范围为﹣8.922 V～6.346 V，断电电位波动范围为﹣1.235 V～0.584 V。集美阀室、JS01042、JS11288、JS12001和JS13003共5处位置依然不满足AS 2832.1―2015准则相关要求，其余7处位置保护效果良好。与断开前的检测结果相比，支线的整体干扰幅度有一定程度的降低，但是在两端靠近绝缘接头位置出现了干扰峰值点。均匀选取5处测试桩进行时间对齐，根据电位偏移结果可以看出，集美阀室和测试桩JS08373位置为主要杂散电流流入流出点，如图 5～图 7所示。

表 3 干线与支线分段绝缘后支线通断电电位检测结果

图 4 干线与支线分段绝缘前后通断电电位对比

图 5 集美阀室分段绝缘后绝缘接头位置干扰增大

图 6 集美阀室分段绝缘后干扰减小

图 7 杂散电流流入流出位置判断

3  直流干扰治理方案

根据集石支线直流干扰现场测试结果和干扰防护措施试验结果，针对厦门地铁1号线的直流干扰影响，提出分段绝缘、优化现有阴极保护系统、增加阴极保护站和增用极性排流措施的治理方案。分段绝缘位置和增加阴保站位置如图 8所示。

图 8 分段绝缘位置和增加阴保站示意

（1）断开集美阀室干线和支线绝缘接头跨接线，断开石浔阀室绝缘接头的跨接线，将管道划分为4管段独立保护，分别为：集美阀室至石湖山油库段、集美阀室至东孚油库段、石浔阀室至集美阀室段和内坑阀室至石浔阀室段。

（2）集美阀室现有恒电位仪保护集美阀室至东孚油库段并在石湖山油库增加1套阴极保护系统保护集美阀室至石湖山油库段管道。

（3）在地铁1号线与管道交叉点及前后测试桩、并行段测试桩和地铁站及车辆段靠近的位置，增设极性排流措施，5个具体位置为：JS06482AV、JS07670AV、JS08373AV、JS10584AV、JS11288AV，采用70支高电位镁阳极（200 m地床长度）＋极性排流器。

4  结论

通过开展厦门地铁 1号线对成品油管道集石支线直流干扰检测和缓解治理措施试验验证，明确了其干扰影响范围、影响程度、周期性变化以及电位偏移等规律。下一步将通过分段绝缘的方式，在集美阀室和石湖山油库分别增设阴保站，以治理地铁对管道的直流干扰影响，同时开展管道腐蚀监测研究，检测评估干扰治理方案的效果。

作者简介：许新裕，工程师，现就职于国家管网集团福建公司管道部，从事管道完整性管理工作。联系方式：15960902560，1772748941@qq.com。