中國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)、排流措施及驗收標(biāo)準(zhǔn)三個方面，提出了交流腐蝕目前存在的問題及應(yīng)對建議。

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；二是強電干擾能沖擊沿途監(jiān)控閥室的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工藝站場的電氣儀表自動化設(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，目前國內(nèi)外在交流腐蝕方面已經(jīng)頒布了不少研究報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，可不采取交流干擾防護(hù)措施；高于 4 V 時，應(yīng)采用交流電流密度進(jìn)行評估，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”時，應(yīng)采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“中”時，宜采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“弱”時，可不采取交流干擾防護(hù)措施。

3 排流措施及驗收標(biāo)準(zhǔn)

3.1 排流措施

借鑒國內(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題而開展的為期三年的交流干擾防護(hù)科研成果，西氣東輸與國內(nèi)首條特高壓晉東南—南陽—荊門1 000 kV輸電線路交流干擾防護(hù)的成功經(jīng)驗，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 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)排流和防強電流沖擊的雙重作用。

相對于固態(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)時所有的新建管道都無法實施交流干擾防護(hù)。這些管道后來參照西二線的技術(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（推薦犧牲陽極，常用鋅帶）方式進(jìn)行了交流干擾防護(hù)。

3.2 防護(hù)驗收標(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度指標(biāo)，并滿足安全接觸電壓的要求。

4 存在問題

4.1 GB/T 50698―2011規(guī)范執(zhí)行問題

（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，可不采取交流干擾防護(hù)措施”，而在條文說明中又指出“對一些低土壤電阻率區(qū)域，采用單一交流電流密度來評估存在局限性；同樣對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)實際可操作性不強，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)，“對存在交流干擾的管道，在陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)給予更大的保護(hù)電流密度”而條文說明中也指出“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。在相對較低的CP水平時，腐蝕速率隨著AC干擾的增加而增加。然而可以通過增加CP的方式控制AC腐蝕（AC電流密度小于300 A/m 2時）。 CP水平不能超過﹣1 230 mV（SCE），否則將加速AC腐蝕（圖 2）。存在AC干擾時管道CP電位波動明顯，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。但去耦合器的這個性能是通過內(nèi)部的電容原件來完成的，在管道陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運行時，該電容的兩個極板處于充電狀態(tài)。而當(dāng)通過對陰極保護(hù)電源通斷進(jìn)行管道斷電電位測試時，在陰極保護(hù)電源斷電瞬間，該電容開始放電，該電流將施加到管道上，造成管道斷電電位測量的不準(zhǔn)確，因為其中包含了電容放電產(chǎn)生的IR降。

4.3 固態(tài)去耦合器對管道外檢測的影響

固態(tài)去耦合器的應(yīng)用對管道的防腐層檢測和陰極保護(hù)電位檢測都造成了一定影響。在埋地鋼質(zhì)管道的外腐蝕直接評估中常用的間接檢測技術(shù)方法包括;管中電流法、交流電位梯度法和密間隔電位測試。管中電流法用于評價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；密間隔電位測試用于沿管道測試通電電位和斷電電位，評價管道的陰極保護(hù)有效性。

當(dāng)管道通過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可以通過固態(tài)去耦合器導(dǎo)通，因此這兩種方法的檢測準(zhǔn)確度會受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致對防腐層絕緣性能、防 腐層破損點的數(shù)量和位置產(chǎn)生誤判。去耦合器的存在會影響密間隔電位測試中的斷電電位測試,理由見4.2節(jié)內(nèi)容。

5 應(yīng)對建議

（1） GB/T 50698―2011實施于2012年，在過去6年中，該標(biāo)準(zhǔn)對我國油氣管道交流干擾防護(hù)起到了重要指導(dǎo)作用�，F(xiàn)行的GB/T 50698―2011標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)NACE SP21424―2018、 ISO 18086―2015和BS EN15280―2013存在差異，建議盡快開展修訂工作。

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

作者：劉仲超， 1985年生，中國石油管道局工程有限公司東北分公司工程師。