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埋地鋼質燃氣管道雜散電流腐蝕的測試與防護

文檔作者：羅彬，劉建輝文檔來源：深圳市燃氣集團股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月30日
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上一篇：埋地管道防護層缺陷電位梯度檢測技術研究

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第31卷第7期
2011年7月
煤氣與熱力
GAS&amp;amp; HEAT
Vo1．31 No．7
Ju1．2011
埋地鋼質燃氣管道雜散電流腐蝕的測試與防護
羅 彬， 劉建輝
(深圳市燃氣集團股份有限公司，廣東深圳518040)
摘 要： 介紹了雜散電流的類型。結合深圳市某測點的埋地鋼質燃氣管道受雜散電流干擾
的調查和測試數(shù)據(jù)，分析了該管道雜散電流的主要來源。介紹了國家標準及行業(yè)標準對雜散電流
控制的要求、國外雜散電流防護工作的情況，提出了雜散電流腐蝕防護的措施。
關鍵詞： 鋼質燃氣管道； 雜散電流； 雜散電流測試； 雜散電流腐蝕防護
中圖分類號：TU996 文獻標識碼：B 文章編號：1000—4416(2011)07一OB05—04
Testing and Protection of Stray Current Corrosion on Buried
Steel Gas Pipeline
LUO Bin， LIU Jianhui
Abstract： The types of stray current are introduced．Based on the investigation and testing data on
buried steel gas pipeline disturbed by stray current at a testing point in Shenzhen City，the main sourees
of stray curent of this pipeline are analyzed．The requirements for control of stray current in the national
and industrial standards and the overseas stray current protection work are presented． The protection
measures of stray current corosion are proposed．
Key words： steel gas pipeline； stray curent； stray current testing； stray curent corosion
protection
1 概述
雜散電流對埋地金屬管道的干擾腐蝕不容忽
視。文獻[1]論述了煤氣管道受到礦區(qū)電機車的雜
散電流腐蝕及排流措施，文獻[2]研究了雜散電流
對埋地管道陰極保護體系干擾的作用機理，文獻
[3]分析了地鐵直流雜散電流對埋地金屬管道干擾
腐蝕的機理及一般防護措施，文獻[4]論述了雜散
電流對油氣管道腐蝕的基本原理和防護措施。
GB／T 21448-2008{埋地鋼質管道陰極保護技
術規(guī)范》給出了雜散電流的定義，雜散電流是指在
非指定回路中流動的電流。它可能是由直流電或交
流電造成的 ]2 卜 ：直流雜散電流主要來源于直流
電氣化鐵路、高壓直流輸電系統(tǒng)、電解裝置、陰極保
護裝置(強制電流設備、雜散電流排流設施)等；交
流雜散電流主要來源于交流電氣化鐵路及交流輸電
線路等。研究表明 I94，鐵在交流電流密度20 A／m。
下將造成0．1 mm／a的腐蝕速率，只有高于50 A／m
的交流電流密度才是嚴重的。另外，由于地球磁場
變化產(chǎn)生的地雜散電流，一般情況下與前述直流、交
流雜散電流相比強度很小，不會產(chǎn)生腐蝕危險。因
此，本文的研究重點是直流雜散電流(以下簡稱雜
散電流)。
埋地鋼質管道雜散電流干擾腐蝕原理見圖
1[6 J
。由于鐵軌對地絕緣不充分，機車的牽引電流
除了在鐵軌上流動外，還會從鐵軌絕緣不良處泄漏
到大地，形成雜散電流。由于埋地鋼管對地絕緣并
不充分，則部分雜散電流將流入附近的鋼管，并在鋼
管中流動，然后從遠處的某點流出鋼管進入大地，返
回供電所負極。鋼管會在雜散電流流出部位發(fā)生腐
蝕，此種現(xiàn)象稱為雜散電流干擾腐蝕。
理論上，當鋼鐵受到雜散電流干擾腐蝕時，金屬
· B 05 ·
第31卷第7期 煤氣與熱力
供電所 架空線路
J _ _ 一
鐵軌 軌道電流L
I
圖1 埋地鋼質管道雜散電流干擾腐蝕
腐蝕量滿足法拉第定律。依據(jù)法拉第定律，i A的
直流電流1年可使鋼鐵腐蝕大約9．1 kg_4j。雜散電
流干擾腐蝕通常發(fā)生在管道防腐層破損處，即集中
在局部，因而容易引起坑蝕，導致穿孑L。實際案例
中 ，東北撫順地區(qū)受雜散電流干擾影響的輸油管
道約有50 km，占東北輸油管網(wǎng)的2％ ，而因雜散電
流干擾腐蝕造成的穿孔次數(shù)，占該地區(qū)管網(wǎng)腐蝕穿
孔總次數(shù)的60％以上。該地區(qū)的雜散電流高達500
A，管道埋地半年就能腐蝕穿孔，腐蝕速率為10～15
mm／a。
2 燃氣管道受雜散電流干擾的調查和測試
在深圳市燃氣管網(wǎng)的日常巡查工作中發(fā)現(xiàn)埋地
鋼質管道受到雜散電流干擾，根據(jù)日常監(jiān)測結果，我
們選取了僑香路燃氣管段(地鐵車輛段附近)作為
研究對象，按照SY／T 0017-2006~(埋地鋼質管道直
流排流保護技術標準》的要求，與專業(yè)機構合作進
行了專項的現(xiàn)場調查和預備性測試工作。該段管道
建設于20世紀9O年代初期，按照當時的工程設計
標準未設置陰極保護系統(tǒng)，不能達到一850 mV的保
護電位。對于被干擾燃氣管道的調查測試內容為：
管道和周圍干擾源(包括地鐵)的相關位置分布，管
地電位及其分布(包括按時間分布和按距離分布)，
管壁中流動的干擾電流(大小和方向)，流入、流出
管道的干擾電流的大小和部位，局部管段沿線土壤
電阻率，管道沿線大地中雜散電流方向和電位梯度，
管道已有犧牲陽極陰極保護裝置的運行參數(shù)及運行
狀況，管道與其他相鄰和交叉管道等埋地金屬構筑
物之間的電位差，該地區(qū)管道的腐蝕實例。
在測試工具方面，我們應用了儲存式的自動數(shù)
據(jù)記錄儀和雜散電流檢測儀(Stray Cu~ent Mapping，
以下簡稱SCM)進行測試。該自動數(shù)據(jù)記錄儀采集
數(shù)據(jù)的速度可達約100@／s，可用于連續(xù)記錄并自
動儲存數(shù)據(jù)。SCM檢測儀是目前世界上最先進的
一種雜散電流測試儀器，可以沿著管道檢測任何雜
散電流的大小和方向，能夠快速地評價從地表至管
道問的雜散電流，精確確定雜散電流的流入、流出
點，分辨雜散電流的頻率和方向，十分方便。
對于干擾源側，主要調查了地鐵供電所的位置、
運行狀況等，還與有關機構對鐵軌對地電位等數(shù)據(jù)
進行了聯(lián)合測試。
綜合上述調查內容，完成了《僑香路燃氣管道
雜散電流干擾腐蝕控制預備性測試報告》。圖2是
測試報告中的某日管地電位24 h連續(xù)測試曲線。
>
她
圖2 僑香路測點某日管地電位24 h連續(xù)測試曲線
對于上述測試曲線，經(jīng)計算機程序數(shù)據(jù)處理后，
得出該測點的管地電位正向偏移值(30 rain平均
值)最大達到262 mV，其中在大約6：3O一23：30時
間段內，管地電位波動較大，平均正向偏移較強；在
大約23：30至次日6：30時間段內，管地電位趨于平
穩(wěn)，波動極小，在24 h曲線上看近似為較平滑的直
線段。此種情況表明，該測點附近沿線管道受到的
雜散電流干擾具有一定的規(guī)律性。
綜合測試報告中的所有測試結果，并結合雜散
電流自身的規(guī)律，可以認為該段燃氣管道受到雜散
電流干擾，干擾源是管道附近的較強直流電源設備，
由于該雜散電流干擾規(guī)律與附近地鐵的運行規(guī)律密
切相關，因此該段地鐵牽引電流外泄應是引起雜散
電流的主要原因。
3 國家標準規(guī)范對雜散電流防護的要求
鑒于雜散電流對鋼質管道等設備的干擾腐蝕影
響，國家相關標準規(guī)范對雜散電流的防護和控制有
具體的技術要求。
城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)目前的參考標準主要有GB／T
21447-2008{鋼質管道外腐蝕控制規(guī)范》、SY／T
· B 06·
羅 彬，等：埋地鋼質燃氣管道雜散電流腐蝕的測試與防護 第31卷第7期
0017-2006{埋地鋼質管道直流排流保護技術標
準》、CJJ 95-_2003《城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質管道腐蝕控
制技術規(guī)程》等。上述標準對于雜散電流強弱的判
斷指標見表1。
表1 直流干擾強度的判斷指標
雜散電流程度 弱 由 強
管地電位正向偏移值／mV <20 20～200 >200
按照該標準判斷，上述僑香路測點的雜散電流
干擾已經(jīng)屬于強烈干擾，需盡快采取排流保護等防
護措施。
地鐵目前的參考標準主要有行業(yè)標準CJJ 49—
92{地鐵雜散電流腐蝕防護技術規(guī)程》，該標準中提
出了對于地鐵鋼結構，允許泄漏電流密度指標為
0．15 mA／dm 。地鐵需要嚴格遵守該標準，在建設
和運營階段做好雜散電流的防護工作。
4 其他國家的雜散電流防護狀況
世界上許多國家都非常重視雜散電流的防控工
作。德國電工協(xié)會與德國煤氣與水工工程師協(xié)會組
成的聯(lián)合委員會于1910年頒布了防止煤氣管道和
輸水管道受到使用鐵軌做導電體的直流有軌電車的
有害影響的規(guī)定 』。隨后，有關雜散電流的檢測和
控制技術在不斷發(fā)展和進步。
美國腐蝕工程師學會(NACE)于2004年發(fā)表
了報告《對干擾管道的雜散電流新的測試技術》。
該報告中提出可以使用SCM檢測儀等方法來檢測
干擾管道的雜散電流，并以加拿大多倫多市的某燃
氣管道為例進行雜散電流測試，分析認為干擾源與
附近電氣化鐵路的運行有關，該雜散電流來源于電
力機車的運行，詳見圖3，圖3中上方的曲線表示隨
時間變化的管道雜散電流，下方的曲線表示對應的
管地電位。
嘲 ～ ：曼 i：曩i薯；鼉 曼；孽，
圖3 多倫多市某燃氣管道某日的雜散電流測試曲線
5 城市雜散電流的防護措施
深圳市臨近大海，地下水位高，且多回填和鹽漬
區(qū)，地下土壤電解質豐富，其土壤腐蝕性比一般地區(qū)
高。在這種情況下，雜散電流引起的鋼質管道腐蝕
風險比一般地區(qū)嚴重。
結合SY／T 0017-2006《埋地鋼質管道直流排
流保護技術標準》和NACE SP0169-2007《埋地或
水下金屬管道系統(tǒng)的外腐蝕控制》的要求，提出控
制雜散電流干擾腐蝕的原則：統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理，
分別實施。即由政府相關部門牽頭成立跨部門的雜
散電流防護工作協(xié)調小組，干擾源方、被干擾方、第
三方機構和專家等加人工作小組，建立長效的聯(lián)席
辦公機制，統(tǒng)一規(guī)劃雜散電流的防護工作，開展綜合
治理工作，然后由各單位分別實施，尤其是雜散電流
的產(chǎn)生單位應減少雜散電流向外泄漏。
從技術角度，城市燃氣管網(wǎng)常用的雜散電流防
護方法如下：
① 排流保護，即在管道和鐵軌之間設計并安
裝適當電阻的電連接，這種連接可以從管道向鐵軌
方面排出干擾電流。但是由于鐵路方面擔心對鐵路
的安全運行造成影響，因此該方法在實際中較難操
作。這時可以直接接地排流，需要埋設接地床。在
接地排流時，如果出現(xiàn)波動電流，可在電連接時配以
二極管一類的單向控制裝置，防止電流的反向流動。
② 犧牲陽極保護，即在燃氣管道上找出泄漏
電流點，然后安裝犧牲陽極，向管道施加陰極保護電
流。
③ 調整管道路由以避開干擾源，或者將鋼質
管道更換為聚乙烯管道。
④ 在管道中正確設置絕緣接頭。
⑤ 在吸收電流區(qū)域使用良好的外防腐層。
在完成雜散電流的排流工作后，還應進行排流
效果評定測試，以檢測排流工程的實施效果，同時要
加強排流系統(tǒng)的維護管理工作，使其正常運轉，保護
埋地鋼質管道的安全運行，保障城市公共安全。
參考文獻：
[1] 胡士信．煤氣管道雜散電流干擾及排流保護[J]．煤
氣與熱力，1996，16(1)：23—29．
[2] 劉穎，曹備．雜散電流對埋地管道陰極保護體系干擾
的研究[J]．煤氣與熱力，2003，23(1)：7—10．
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第31卷第7期 煤氣與熱力 www．watergasheat．COII
程善勝，張力君，楊安輝．地鐵直流雜散電流對埋地
金屬管道的腐蝕[J]．煤氣與熱力，2003，23(7)：435—
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蝕與防護[J]．煤氣與熱力，2009，29(7)：B06一B09．
(德)貝克曼w V，施文克w，普林茲w，等．陰極保護
手冊—— 電化學保護的理論與實踐[M]．胡士信，王
向農(nóng)，譯．3版．北京：化學工業(yè)出版社，2005．
胡士信．陰極保護工程手冊[M]．北京：化學工業(yè)出
版社，1999：255．
作者簡介：羅彬(1979一 )，男，湖北荊門人，工程師(國家
注冊安全工程師)，學士，主要從事城市燃氣工程
的技術研究工作，現(xiàn)任深圳市燃氣集團股份有限
公司技術部技術標準管理副經(jīng)理。
電話：(0755)83459793
E ～mail：luobin@ szgas．COIl3．cn
收稿日期：2011—02—12； 修回日期：2011—03—19
· 工程信息·
安徽省天然氣潁上支線輸氣管道工程簡介
建設單位：安徽省天然氣開發(fā)有限責任公司。工程內容：工程位于安徽省，全長約90 km。向潁上縣大
工業(yè)用戶以及當?shù)乜h城及周邊地區(qū)供氣，2012年設計輸氣量為0．35×10 m ／a，2015年設計輸氣量為1．5×
10 1'il ／a，2020年設計輸氣量為3×10 ITI ／a。
建設期：201 1—2012年。
唐山液化天然氣外輸管道工程簡介
建設單位：中國石油北京天然氣管道有限公司。
建設內容：工程包括1條干線和1條支線，即曹妃甸接收站到唐山清管分輸站輸氣干線和寧河支線。輸
氣干線途經(jīng)唐山市曹妃甸工業(yè)區(qū)、南堡開發(fā)區(qū)、唐海縣、豐南區(qū)、路北區(qū)、豐潤區(qū)；支線途經(jīng)豐南區(qū)，管道全長
約136．7 km
· 專業(yè)書架·
《天然氣化工與利用》介紹
王俊奇、張釗、鄭欣編著的《天然氣化工與利用》，于2011年2月，由中國石化出版社(http：／／www．sin—
opec—press．COITI)出版發(fā)行，定價：28．0HD元。
該書從天然氣化工與利用的現(xiàn)狀出發(fā)，結合國內外最新研究進展和成就，重點論述了天然氣在化工領域
的應用技術，包括天然氣合成化肥、天然氣制甲醇及下游產(chǎn)品、天然氣制乙炔及下游產(chǎn)品、天然氣制合成油、
天然氣凝液化工和以天然氣為原料的其他產(chǎn)品等。
該書可供天然氣化工專業(yè)的科研、生產(chǎn)、工程技術和管理人員參考，也可作為從事天然氣集輸、加工、設
計等人員的參考書。
(本刊通訊員供稿)
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