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(lái)越受到業(yè)內人士的關(guān)注與重視，成為陰極保護研究的一個(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、判別標準、排流措施及驗收標準三個(gè)方面，提出了交流腐蝕目前存在的問(wèn)題及應對建議。

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控閥室的電動(dòng)執行機構和工藝站場(chǎng)的電氣儀表自動(dòng)化設施，包括陰極保護站的恒電位儀；三是交流感應電壓能引起交流腐蝕（圖 1），而且這種腐蝕是陰極保護所不能完全有效控制的，目前國內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準。

2 交流腐蝕的判別標準

目前交流腐蝕的判別標準遵循《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術(shù)標準》（GB/T 50698―2011）的規定執行，即：當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措施；高于 4 V 時(shí)，應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定判定。

當交流干擾程度判定為“強”時(shí)，應采取交流干擾防護措施；判定為“中”時(shí)，宜采取交流干擾防護措施；判定為“弱”時(shí)，可不采取交流干擾防護措施。

3 排流措施及驗收標準

3.1 排流措施

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

相對于固態(tài)去耦合器，傳統的交流排流器弊端明顯。以忠武線(xiàn)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。正是傳統排流器的這種弊端，無(wú)論是西一線(xiàn)、蘭成渝、冀寧聯(lián)絡(luò )線(xiàn)、永塘秦、陜京一、二線(xiàn)等當時(shí)所有的新建管道都無(wú)法實(shí)施交流干擾防護。這些管道后來(lái)參照西二線(xiàn)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。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。

3.2 防護驗收標準

交流干擾防護以后，輸電線(xiàn)路公共走廊內的管道應滿(mǎn)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）在安裝陰極保護設備位置處，管道上的持續干擾電壓和瞬間干擾電壓應低于相應設備所能承受的抗工頻干擾電壓和抗電強度指標，并滿(mǎn)足安全接觸電壓的要求。

4 存在問(wèn)題

4.1 GB/T 50698―2011規范執行問(wèn)題

（1） 3.0.5節判別標準中：“當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措施”，而在條文說(shuō)明中又指出“對一些低土壤電阻率區域，采用單一交流電流密度來(lái)評估存在局限性；同樣對一些高土壤電阻率區域采用單一電壓指標也存在局限性”這樣造成判別標準實(shí)際可操作性不強，建議給定4 V判別標準適合的土壤電阻率范圍。

（2） 5.1.2節，“對存在交流干擾的管道，在陰極保護系統設計中應給予更大的保護電流密度”而條文說(shuō)明中也指出“但應注意不能比管道的極限保護電位更負”，應明確管道的極限保護電位。由于A(yíng)C干擾的存在造成管線(xiàn)鋼腐蝕的加速。在相對較低的CP水平時(shí)，腐蝕速率隨著(zhù)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A(yíng)C干擾時(shí)管道CP電位波動(dòng)明顯，傳統的CP準則﹣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，而在一定范圍內阻止陰極保護電流及直流雜散電流的導通，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)內部的電容原件來(lái)完成的，在管道陰極保護系統正常運行時(shí)，該電容的兩個(gè)極板處于充電狀態(tài)。而當通過(guò)對陰極保護電源通斷進(jìn)行管道斷電電位測試時(shí)，在陰極保護電源斷電瞬間，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量的不準確，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)去耦合器的應用對管道的防腐層檢測和陰極保護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(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)；密間隔電位測試用于沿管道測試通電電位和斷電電位，評價(jià)管道的陰極保護有效性。

當管道通過(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可以通過(guò)固態(tài)去耦合器導通，因此這兩種方法的檢測準確度會(huì )受到嚴重影響，導致對防腐層絕緣性能、防 腐層破損點(diǎn)的數量和位置產(chǎn)生誤判。去耦合器的存在會(huì )影響密間隔電位測試中的斷電電位測試,理由見(jiàn)4.2節內容。

5 應對建議

（1） GB/T 50698―2011實(shí)施于2012年，在過(guò)去6年中，該標準對我國油氣管道交流干擾防護起到了重要指導作用�，F行的GB/T 50698―2011標準與國際標準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）斷電電位測量及管道外檢測時(shí)，盡量斷開(kāi)沿線(xiàn)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。