深圳市埋地钢质燃气管道的杂散电流腐蚀控制研究_工程实践

摘要

摘要：阐述了深圳市埋地钢质燃气管道遭受到了杂散电流腐蚀，经过细致的测试，测试报告显示干扰源来自地铁运行。经向市政府有报告后，市领导高度重视，委托市政府有关部门组织开展测试

摘要：阐述了深圳市埋地钢质燃气管道遭受到了杂散电流腐蚀，经过细致的测试，测试报告显示干扰源来自地铁运行。经向市政府有报告后，市领导高度重视，委托市政府有关部门组织开展测试。经多次协调后，地铁方面同意我方进入地铁内部测试，目前等待地铁确定联合测试时间。

关键词：燃气；钢质管道；杂散电流；测试

1 杂散电流的产生与危害

杂散电流是指在规定电路之外流动的电流，主要表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流3种状态。。直流杂散电流主要来源于直流电气化铁路、直流电解设备、阴极保护系统中的阳极地床等；交流杂散电流的主要来源于交流电气化铁路及高压输电线路电压波动在钢管上的感生电流，但交流杂散电流对铁腐蚀较轻微，一般为直流腐蚀量的1%；由于地磁场的变化感应出的地杂散电流，一般情况下只有约2μA/m²，从腐蚀角度看，并不重要。其中城市地下杂散电流主要来源是直流电气化铁路。

如图1所示，当地铁的牵引直流电流沿地面敷设的铁轨流动时，直流电流除了在铁轨上流动，还会从铁轨绝缘不良处泄漏到大地，部分会在大地的金属管道上流动，然后回到电源，这部分泄漏的电流即为杂散电流，杂散电流在流出点会造成腐蚀。理论上，依据法拉第定律，1A的直流电流1年可腐蚀钢铁9.13kg。杂散电流腐蚀通常发生在管道防腐层破损处，即集中在局部，因而会引起强烈的坑蚀，导致很快穿孔。实际案例中，辽河油田到鞍山化肥厂的天然气管道在投产14个月后就出现多起杂散电流引起的腐蚀穿孔事故，被迫长时间停产，开挖大修。

2 深圳市埋地钢质燃气管道受杂散电流干扰现状

自从特区内的管道发现遭受到杂散电流干扰以来，集团领导高度重视，第一时间部署防控工作，有计划有针对性的进行了部分钢管改造、阴极保护整改等工作，并就管网杂散电流干扰委托专业机构进行专项测试。2009年1月完成了《深圳市埋地钢质燃气管道杂散电流腐蚀控制预备性测试研究报告》。在该预备性测试中，进行了特区内管地电位普查、管地电位连续测试、地电位梯度测试、燃气管道与其他相邻管道同步测试、SCM测试仪专项测试等检测。

表1 深南大道沿线连续测试数据

测试点	正电位	负电位	自然电位	正向偏差	负向偏差	标准偏差	稳定时间段
科苑立交	-0.920	-1.137	-1.018	0.094	0.123	0.019	23:30～06:16
沙河立交	4.994	-5.489	-1.043	6.037	4.446	1.085	00:01～06:22
白石洲	4.156	-5.457	-1.510	5.665	3.947	0.827	23:48～06:29

表1为深南-科苑立交、沙河立交、白石洲管地电位24小时连续同步测试数据，图2为上述测试点的24小时连续同步测试曲线的叠加。

表1的测试数据表明，沙河立交、白石洲等测试点的正向偏差达到了数百mV。在国家行业标准中，管地电位正向偏移大于200mv已经属于强烈干扰，以上区域管线正遭受杂散电流干扰腐蚀，应尽快采取直流排流保护和其他防护措施。

图2的测试曲线显示，沙河立交和白石洲管地电位的电位波动在15:00～18:00、07:00～15:00等时间段具有几乎完全一致的波动规律，仅波动幅度存在差异。同步测试结果证明，沙河立交、白石洲等测试点管道受到的杂散电流干扰来自同一干扰源。

综合其他检测结果，《测试研究报告》中的主要结论有：

目前特区内部分区域的埋地钢质管道正受到杂散电流的干扰，其中局部管道管地电位的指标平均正向偏移超出国家标准规定最高限度的数倍；该杂散电流干扰规律与附近地下轨道交通的运行规律相关，地铁电流外泄应该是引起杂散电流的主要原因。

3 国家有关规范对地铁杂散电流控制的要求

国家规范对地铁杂散电流控制有具体技术要求：

(1) 地铁杂散电流控制应在其建设期解决，严格按国家行业标准CJJ49—92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》实施。

(2) 燃气行业目前的参考标准主要有CJJ95—2003《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》，GB/T21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》，GB/T21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》，SY/T0087.1-2006((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))，SY/T0017-2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》等。

(3) 地铁建设期应采取的一般措施有：

① 地轨的良好导电；

② 地轨与大地的良好绝缘；

③ 杂散电流的屏蔽措施；

④ 地铁隧洞的防水绝缘；

⑤ 进出地铁的管道、铠装电缆等的绝缘措施。

(4) 产生杂散电流外泄的补救措施：

① 地铁方减少其杂散电流排放；

② 被干扰方采取排流措施。

4 其他国家的杂散电流情况

美国腐蚀工程师学会(NACE)在2004年发布了一篇报告《对影响管道的杂散电流的一种测试技术》，报告中提出可以采用SCM测试仪等方法对影响管道的杂散电流进行测试，并以加拿大多伦多市的一条燃气管线的测试数据为例进行分析，详见图3。测试数据显示，燃气管道受到杂散电流干扰，报告中分析干扰信号与附近电气化铁路的运行有关，应该是来源于铁路的运行。

为了解决杂散电流对燃气管道的干扰影响事宜，我们与政府有关部门，地铁公司，检测机构，科研院所等单位进行了多次讨论、沟通、协调，目前达成如下意见：

(1) 地铁公司认为地铁运行会产生杂散电流，但是对燃气管道的影响需要进行多方的联合测试之后方可确定。

(2) 燃气地铁双方各自委托技术单位联合进行测试；

(3) 首先进行竹子林-侨城东区间的轨道、管道同步48小时测试，以此作为起步。

在此期间，地铁公司内部就杂散电流控制做了不少工作，比如加强管理、购置设备等。从近期管道管地电位测试情况来看，指标仍然严重超标，但较早前有一定改善。

5 目前工作中存在的主要困难及对策

深圳地区地下水位高、且多回填和盐渍区，地下土壤电解质丰富，其土壤腐蚀性较内地高。在这种情况下，杂散电流引起的钢质管道腐蚀较内地要严重，其覆盖面和影响区域也较其他地区范围广、程度深。目前城市杂散电流是个新课题，其监测控制技术复杂。对受害方的利益保障，对干扰方的限制，都没有成熟的办法。目前杂散电流防控工作的主要存在以下问题：

(1) 从技术上，地铁能不能有效控制杂散电流，使其泄漏水平在国家规定的范围内；

(2) 地铁方面对于杂散电流外泄认识不够，与地铁方面协调难度非常大；

(3) 燃气单方面采取排流措施，技术和经济上是否可行。

杂散电流的防控是一个系统工程，牵涉到不同产权归属单位和不同职能部门，且技术难度高、投资大。为了将杂散电流干扰控制在标准允许范围内，恢复地下管网的正常运行，保障城市公共安全，建议：

(1) 由市政府有关部门组织进行杂散电流的独立测试，并进行分析研究，以供政府决策和有关单位参考。

(2) 由市政府相关部门、被干扰方、干扰源方及其他有关方共同参与成立市级腐蚀协调委员会，实行杂散电流的综合治理，共同防护。

(3) 市政府有关部门协调地铁建设及运营等有关单位采取措施从源头减小杂散电流对其它金属结构物的干扰影响，这是解决问题最根本的办法。

(本文作者：罗彬刘建辉深圳市燃气集团股份有限公司广东深圳 518040)