中國(guó)石油管道局工程有限公司東北分公司

摘 要：交流雜散電流引起的腐蝕越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視，成為陰極保護(hù)研究的一個(gè)重要課題，也是管道完整性管理不可或缺的一部分。介紹了交流雜散電流危害、判別標(biāo)準(zhǔn)、排流措施及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面，提出了交流腐蝕目前存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)建議。

1 交流雜散電流的危害

交流干擾危害有三種，一是潛在威脅操作人員的人身安全；二是強(qiáng)電干擾能沖擊沿途監(jiān)控閥室的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工藝站場(chǎng)的電氣儀表自動(dòng)化設(shè)施，包括陰極保護(hù)站的恒電位儀；三是交流感應(yīng)電壓能引起交流腐蝕（圖 1），而且這種腐蝕是陰極保護(hù)所不能完全有效控制的，目前國(guó)內(nèi)外在交流腐蝕方面已經(jīng)頒布了不少研究報(bào)告或交流腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)。

2 交流腐蝕的判別標(biāo)準(zhǔn)

目前交流腐蝕的判別標(biāo)準(zhǔn)遵循《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50698―2011）的規(guī)定執(zhí)行，即：當(dāng)管道上的交流干擾電壓不高于 4 V 時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施；高于 4 V 時(shí)，應(yīng)采用交流電流密度進(jìn)行評(píng)估，管道受交流干擾的程度可按下表的規(guī)定判定。

當(dāng)交流干擾程度判定為“強(qiáng)”時(shí)，應(yīng)采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“中”時(shí)，宜采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“弱”時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施。

3 排流措施及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.1 排流措施

借鑒國(guó)內(nèi)管道企業(yè)為處理忠武輸氣管道與三峽/葛洲壩外輸電力線路安全干擾問(wèn)題而開(kāi)展的為期三年的交流干擾防護(hù)科研成果，西氣東輸與國(guó)內(nèi)首條特高壓晉東南—南陽(yáng)—荊門1 000 kV輸電線路交流干擾防護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)，按照GB/T 50698―2011的技術(shù)規(guī)定，為了減輕管道線路上交流電和雷電/工頻故障電流對(duì) 管道系統(tǒng)的影響，抑制交流腐蝕，根據(jù)干擾源與管線的相對(duì)位置和分布、饋電網(wǎng)絡(luò)電氣參數(shù)和土壤電阻率等情況，交流干擾防護(hù)的具體措施為：首先管道應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓輸電線路，并禁止穿越電力接地極網(wǎng)；在持續(xù)干擾影響區(qū)，采取沿線以一定間距設(shè)置固態(tài)去耦合器進(jìn)行防護(hù)排流保護(hù)，既不泄漏管道上的陰極保護(hù)電流，又能起到持續(xù)排流和防強(qiáng)電流沖擊的雙重作用。

相對(duì)于固態(tài)去耦合器，傳統(tǒng)的交流排流器弊端明顯。以忠武線早期排流器為例，夏季每一場(chǎng)雷暴后，絕大部分排流器的電容器和二極管都被高電壓大電流擊穿，電路印刷板需要重新更換。正是傳統(tǒng)排流器的這種弊端，無(wú)論是西一線、蘭成渝、冀寧聯(lián)絡(luò)線、永塘秦、陜京一、二線等當(dāng)時(shí)所有的新建管道都無(wú)法實(shí)施交流干擾防護(hù)。這些管道后來(lái)參照西二線的技術(shù)采用固態(tài)去耦合器方式進(jìn)行了交流干擾防護(hù)。目前幾乎所有的新建管道均采用固態(tài)去耦合器配合接地極（推薦犧牲陽(yáng)極，常用鋅帶）方式進(jìn)行了交流干擾防護(hù)。

3.2 防護(hù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

交流干擾防護(hù)以后，輸電線路公共走廊內(nèi)的管道應(yīng)滿足如下要求。

（1）在土壤電阻率≤25 Ωm的地方，管道交流干擾電壓低于4 V。

（2）在土壤電阻率＞25 Ωm的地方，交流電流密度小于60 A/m2。

（3）在安裝陰極保護(hù)設(shè)備位置處，管道上的持續(xù)干擾電壓和瞬間干擾電壓應(yīng)低于相應(yīng)設(shè)備所能承受的抗工頻干擾電壓和抗電強(qiáng)度指標(biāo)，并滿足安全接觸電壓的要求。

4 存在問(wèn)題

4.1 GB/T 50698―2011規(guī)范執(zhí)行問(wèn)題

（1） 3.0.5節(jié)判別標(biāo)準(zhǔn)中：“當(dāng)管道上的交流干擾電壓不高于 4 V 時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施”，而在條文說(shuō)明中又指出“對(duì)一些低土壤電阻率區(qū)域，采用單一交流電流密度來(lái)評(píng)估存在局限性；同樣對(duì)一些高土壤電阻率區(qū)域采用單一電壓指標(biāo)也存在局限性”這樣造成判別標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際可操作性不強(qiáng)，建議給定4 V判別標(biāo)準(zhǔn)適合的土壤電阻率范圍。

（2） 5.1.2節(jié)，“對(duì)存在交流干擾的管道，在陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)給予更大的保護(hù)電流密度”而條文說(shuō)明中也指出“但應(yīng)注意不能比管道的極限保護(hù)電位更負(fù)”，應(yīng)明確管道的極限保護(hù)電位。由于AC干擾的存在造成管線鋼腐蝕的加速。在相對(duì)較低的CP水平時(shí)，腐蝕速率隨著AC干擾的增加而增加。然而可以通過(guò)增加CP的方式控制AC腐蝕（AC電流密度小于300 A/m 2時(shí)）。 CP水平不能超過(guò)﹣1 230 mV（SCE），否則將加速AC腐蝕（圖 2）。存在AC干擾時(shí)管道CP電位波動(dòng)明顯，傳統(tǒng)的CP準(zhǔn)則﹣850 mV（CSE）不再有效。

4.2 去耦合器排流對(duì)管地電位的影響

固態(tài)去耦合器用于交流干擾排流，可為交流電流提供低阻抗通道，而在一定范圍內(nèi)阻止陰極保護(hù)電流及直流雜散電流的導(dǎo)通，起到“通交流阻直流”的作用。但去耦合器的這個(gè)性能是通過(guò)內(nèi)部的電容原件來(lái)完成的，在管道陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該電容的兩個(gè)極板處于充電狀態(tài)。而當(dāng)通過(guò)對(duì)陰極保護(hù)電源通斷進(jìn)行管道斷電電位測(cè)試時(shí)，在陰極保護(hù)電源斷電瞬間，該電容開(kāi)始放電，該電流將施加到管道上，造成管道斷電電位測(cè)量的不準(zhǔn)確，因?yàn)槠渲邪�含了電容放電產(chǎn)生的IR降。

4.3 固態(tài)去耦合器對(duì)管道外檢測(cè)的影響

固態(tài)去耦合器的應(yīng)用對(duì)管道的防腐層檢測(cè)和陰極保護(hù)電位檢測(cè)都造成了一定影響。在埋地鋼質(zhì)管道的外腐蝕直接評(píng)估中常用的間接檢測(cè)技術(shù)方法包括;管中電流法、交流電位梯度法和密間隔電位測(cè)試。管中電流法用于評(píng)價(jià)管道防腐層的絕緣性能；交流電位梯度法用于查找防腐層破損點(diǎn)；密間隔電位測(cè)試用于沿管道測(cè)試通電電位和斷電電位，評(píng)價(jià)管道的陰極保護(hù)有效性。

當(dāng)管道通過(guò)去耦合器連接了排流地床后，由于管中電流法和交流電位梯度法使用的低頻交流信號(hào)可以通過(guò)固態(tài)去耦合器導(dǎo)通，因此這兩種方法的檢測(cè)準(zhǔn)確度會(huì)受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致對(duì)防腐層絕緣性能、防 腐層破損點(diǎn)的數(shù)量和位置產(chǎn)生誤判。去耦合器的存在會(huì)影響密間隔電位測(cè)試中的斷電電位測(cè)試,理由見(jiàn)4.2節(jié)內(nèi)容。

5 應(yīng)對(duì)建議

（1） GB/T 50698―2011實(shí)施于2012年，在過(guò)去6年中，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)油氣管道交流干擾防護(hù)起到了重要指導(dǎo)作用。現(xiàn)行的GB/T 50698―2011標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)NACE SP21424―2018、 ISO 18086―2015和BS EN15280―2013存在差異，建議盡快開(kāi)展修訂工作。

（2）斷電電位測(cè)量及管道外檢測(cè)時(shí)，盡量斷開(kāi)沿線的去耦合器排流裝置，待管道去極化完成后再進(jìn)行測(cè)量與檢測(cè)，避免誤差產(chǎn)生。

作者：劉仲超， 1985年生，中國(guó)石油管道局工程有限公司東北分公司工程師。