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埋地钢质管道杂散电流的检测评价与防护

文档作者：肖勇李赘李健杨青国李宇光文档来源： 1．中国特种设备检测研究院 2．深圳市燃气集团 3．北京华油联合燃气开发有限公司 4．北京中航油工程建设 5．中石化北京石油分公司		点击数：	更新时间： 2024年06月30日
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上一篇：埋地钢质燃气管道杂散电流腐蚀的测试与防护

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2012焦
第6期
管 道 披 木
Pipeline Technique
5 设 各
and Equipment
2012
No．6
埋地钢质管道杂散电流的检测评价与防护
肖 勇 ，李赘 ，李健。，杨青国 ，李宇光
(1．中国特种设备检测研究院，北京100013；2．深圳市燃气集团，广东深圳518040；
3．北京华油联合燃气开发有限公司，北京100101；4．北京中航油工程建设有限公司，北京100621；
5．中石化北京石油分公司，北京100028)
摘要：杂散电流作为一种造成埋地钢质管道管体金属损失的腐蚀因素，随着杂散电流来源数量的
逐年增加，也逐渐引起了腐蚀界的重视。为了降低杂散电流的危害，文中介绍了杂散电流的几类主要
存在形式和产生机理，根据国内外情况，分别详细陈述了直流杂散电流的测试评价方法和交流杂散电
流的测试评价方法。根据目前情况，介绍了几种常用的防护措施。同时，也对杂散电流腐蚀研究的方
向进行了简单介绍。
关键词：埋地；钢质管道；杂散电流；腐蚀
中图分类号：TE88 文献标识码： 文章编号：1004—9614(2012)06—0039—03
Inspection ＆ Assessment and Defense of the Stray
Current in Buried Steel Pipeline
XIAO Yong ，LI Yun ，LI Jian ，YANG Qing．guo ，LI Yu．guang
(1．China Spedal Equipment Inspection and Research Center，Beijing 100013，China；
2．Shenzhen Gas Corporation Ltd．，Shenzhen 518040，China；
3．Beijing Huayou United Gas Development Co．，Ltd．，Beijing 100101，China；
4．Beijing Aviation Oil Construction Co．，Ltd．，Beijing 100621，China；
5．Sinopec Beijing Oil Produc~Company，Beijing 100028，China)
Abstract：Stray current is a corrosion factor to cause losses of meta1．As its source is on the increases day after day，engi—
neers pay more attention to it．For a reduction of the harm of the stray current and an improvement on the technology management
for defense the stray current，the paper lists several kinds of stray current．It takes two kinds of stray curent as examples in stand—
ard practice for inspection and assessment．It introduces several methods for defense against stray current．It also proposes the di—
rection of research on stray current．
Key words：buried；steel pipeline；stray current；corosion
0 引言
根据相关标准解释，杂散电流是指沿非规定通路
流动的电流。非规定通路包括大地、管线以及别的与
大地连通的金属物体或结构。杂散电流可以是连续
的或间歇的、单向的或者交变的。
杂散电流有时是由于电力电路故障产生的；也可
能是用于管线或其他埋地结构的阴极防护系统产生
的；或者是某种动力系统中的接地回路电流 J。杂散
电流对钢质管道的腐蚀严重。
在国内某条原油管道上，发生杂散电流电化学腐
蚀。腐蚀产物为黑色粉末，填满了每个腐蚀凹坑，经
收稿日期：2011—11—13 收修改稿日期：2012—06—03
过简单的清理后(未经打磨)，腐蚀管体表面非常光
滑，有金属光泽，这些现象是杂散电流发生的明显特
征。见图1。
图1 杂散电流腐蚀管体表面
1 杂散电流的几类主要存在形式和相关产生机理
杂散电流根据来源不同主要分为直流杂散电流、
Pipeline Technique and Equipment NOV．2O12
交流杂散电流和地电流。
直流杂散电流的干扰源主要为直流电力输配系
统、直流电气化铁路或其他直流干扰源等。其造成管
道腐蚀穿孔的次数和速度都是十分显著。例如，理论
上1 A直流杂散电流在一根钢管上流进流出，1年内
将导致大约10 金属的蚀失。直流杂散电流的大小
和方向并不一定随时间保持恒定，可分为动态杂散电
流与静态杂散电流干扰 j。
交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输配
电线路及其系统，通过阻抗、感抗、容抗耦合而对相邻
的埋地管道或金属体造成干扰，使管道中产生交流杂
散电流，从而导致腐蚀，称为交流腐蚀或交流干扰。
杂散电流的第3种状态是地电流。大地中存在自
然的地电流，主要是由地磁场的变化感应产生 J。
2 杂散电流的检测评价
杂散电流的检测方法根据其类型的不同分为直
流杂散电流和交流杂散电流。
2．1 直流干扰测试方法
2．1．1 对于直流干扰源的调查内容
直流供电所及其他干扰源的位置，馈电网络、回
归网络的状态与分布；电车及其他干扰源的运行情
况；铁轨及其他干扰源对地电位及其分布；铁轨及其
他干扰源漏泄电流趋向及电位梯度；其他需要测试的
内容。
2．1．2 对于受直流干扰的管道调查内容
该地区的腐蚀实例；管道与干扰源的相对位置、
分布；管地电位及其分布；管壁中流动的干扰电流(大
小及方向)；流入、流出管道的干扰电流的大小与部
位；管道对铁轨的电压及方向(极性)；管道外防腐层
绝缘电阻；管道沿线土壤电阻率；管道沿线大地中杂
散电流方向和电位梯度；管道已有阴极保护和排流保
护的运行参数及运行状况；管道与其他相邻、交叉的
管道及其他埋地金属构筑物间的电位差及其电法保
护(包括排流保护)运行参数和运行状态；其他需要测
试的内容。
2．1．3 测试内容分类
针对直流干扰的测试内容，根据测试作业的目的
分为3类：预备性测试、排流工程测试、排流效果评定
测试。
2．2 交流干扰测试方法
2．2．i 对于交流干扰源的调查内容
(1)高压输电线路
管道与高压输电线路接近距离和长度；接地系统
的类型及与管道的距离；额定电压、额定电流、三相负
荷不平衡度；最大单相短路故障电流和持续时间；最
大相间短路故障电流和持续时间。
(2)电气化铁路
铁轨与管道相互位置、牵引变电所位置、馈电网
路及供电方式、回归线网的电气参数、状态与分布；电
气机车负荷曲线及运行状况；铁轨及其他干扰源对地
电位及其分布；铁轨及其他干扰源漏泄电流趋向及电
位梯度。
2．2．2 对于受交流干扰源的管道调查内容
该地区过去的腐蚀实例；管道与干扰源的相关位
置、分布；管地交流电位及其分布(包括管地电位按管
道里程分布及其随时间变化的分布)；管道对地漏泄
阻抗；管道沿线土壤电阻率、大地导电率；管道已有阴
极保护和排流保护的运行参数及运行状况；相邻管道
或其他埋地金属构筑物干扰腐蚀与防护技术资料。
2．2．3 测试内容分类
针对交流干扰的测试内容，根据测试作业的目的
分为3类：调查测试、防护工程测试、防护效果评定测
试。
2．3 直流杂散电流的评价方法
一般应采用管道上的管地电位较自然电位的偏
移量来测量和评价直流干扰，当难以测试时，也可采
用管道附近土壤表面电位梯度来进行测量和评价。
国内对于直流杂散电流干扰程度的评价见表1 。
表1 直流干扰程度评价指标
当管道上的管地电位较自然电位正向偏移≥100
mV或管道附近土壤表面电位梯度>2．5 mV／m时，应
采取直流排流保护或其他防护措施。
针对直流杂散电流，日本《电蚀、土壤腐蚀手册》
(1977年版)推荐的土壤电位梯度与杂散电流的关系
见表2[ 。
表2 土壤电位梯度与杂散电流大小的关系
第6期 肖勇等：埋地钢质管道杂散电流的检测评价与防护 41
SY0087．1—2006~钢制管道及储罐腐蚀评价标准
埋地钢质管道外腐蚀直接评价》中的相关分级标
准，与表2分级结果一致。
对于采取排流的临界指标，英国的腐蚀界以20
mV的管地电位正向偏移作为标准。日本以管地电位
正向偏移50 mV作为评价标准。也有的国家以管道
对地电位正向偏移10 mV或100 mV作为评价标准。
2．4 交流杂散电流的评价方法
根据国内1995年的《钢质管道及储罐腐蚀与防
护调查方法标准》中第6．1．2．2条规定，按表3进行埋
地管道交流干扰程度严重性的评价。
表3 埋地钢质管道交流干扰判断指标 V
而国内正在修改的GB／T19285《埋地钢质管道腐
蚀防护工程检验》中规定：埋地钢质管道的交流干扰，
可用管道交流电流密度进行测量和评价，见表4。
表4 交流干扰程度的判断指标
交流干扰程度 交流电流密度／(A·mI2)
弱
由
强
<30
30—10o
>100
交流电流密度可按式(1)计算 ：
r 一 ，1、 一
p,rrd
式中：JAc为评估的交流电流密度，A／m ；V为交流干扰
电压有效值的平均值，V；p为土壤电阻率，Q ·m；d为
破损点直径，m．
P值应取交流干扰电压测量时，测试点处与管道
埋深相同的土壤电阻率实测值；d值按发生交流腐蚀
最严重考虑，So．011 3 m．
3 防护措施_8 J
3．1 避开杂散电流干扰源
管道布线时，选择合理的走向，避开杂散电流干
扰源，是减少杂散电流腐蚀的最有效措施。
德国《关于三相高压电力系统和单线铁道牵引系
统附近的管道设备和运行标准》规定，并行10 km以
上的绝对安全间距为1 km；而国内《埋地钢制管道交
流排流保护技术标准》规定，管道与10 kV或35 kV、
110 kV、220 kV高压线排流点的距离分别为2．5 m、15
m 、30 m．
3．2 增大接地电阻
根据前述杂散电流腐蚀的电路模型，增大管地间
电阻或增大阴阳极的有效边界电阻是减小杂散电流
的有效方法之一。
3．3 排流保护
用电缆将被保护的金属管道与排流设备连接，使
杂散电流引回电气设备或引至地极，使被保护的管道
变为阴极性，从而防止金属管道发生阳极腐蚀。目前
有直接、极性、强制和接地排流。
3．4 阴极保护
由电化学腐蚀原理可知，电化学腐蚀主要发生在
阳极区域，阴极保护法就是根据该原理，采用电化学
方法使被保护的金属物处于阴极电位。
3．5 加强日常维护
埋地管道的杂散电流腐蚀防护是一项长期工作，
必须经常观测杂散电流的变化情况。防护措施也要
根据新情况及时调整和更新，只有这样才能保证管道
得到有效保护。
4 结束语
目前，直流杂散电流的腐蚀机理和测试评价方法都
比较先进，但是针对交流杂散电流的测试评价方法显得
不适用，尤其是交流杂散电流存在的情况下，对阴极保
护设施的影响情况，以及交流杂散电流和直流杂散电流
同时存在的情况下，两种因素的叠加对管体腐蚀速度的
影响情况，都是管道安全工作者面前的难题，也是当前
的研究热点之一。加快杂散电流相关领域的研究，完善
国内杂散电流的相关标准，显得非常急迫。
参考文献：
[1] SY／T 6319-1997 防止静电、闪电和杂散电流引燃的措施．
[2] 雷迪公司．杂散电流检测仪(SCM)用户手册，2002．
[3] 胡士信．阴极保护手册．北京：化学工业出版社，1999：
257．
[4] SY／T 0017-2006 埋地钢质管道直流排流保护技术标
准．
[5] SY／T 0032-2000 埋地钢质管道交流排流保护技术标
准．
[6] GB／T 19285-2003 埋地钢质管道腐蚀防护工程检验．
[7] GB／T 50698-201 1 埋地钢质管道交流干扰防护技术标准．
[8] 宋吟蔚，王新华，何仁洋，等．埋地钢质管道杂散电流腐蚀
研究现状．腐蚀与防护，2009，30(8)：515—525．
作者简介：肖勇(198O一)，工程师，从事压力管道安全检测方面
的研究工作。

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