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油气管道直流干扰原理及类型

发布于：2022-11-21 16:09:21 来自：电气工程/电气工程原创版块 [复制转发]

知识点：直流干扰

直流杂散电流会导致较为严重的腐蚀，其集中产生在电阻小、易放电的局部位置，例如涂覆层破损、剥落的缺陷部位、尖角边棱突出处。由于杂散电流的强度一般都很大，从而使金属溶解量大大增加，并可使被干扰体系在短时间内发生点蚀穿孔，甚至诱发应力腐蚀开裂。据统计分析，在我国较长的东北原油管道系统，有埋地钢制管道2000余公里，其中受到直流干扰的管段约5%。

杂散电流腐蚀穿孔在腐蚀事故中占相当大的比例，东北原油管道系统运行40余年来，共发生腐蚀穿孔事故40起，其中80%是由于杂散电流腐蚀造成的。穿越某石棉矿区的管道，埋地三年就发生了杂散电流腐蚀穿孔，腐蚀速率2.0～2.5mm/a；穿越某直流电气化铁路密集地区的管道，埋地仅半年就发生了腐蚀穿孔，腐蚀速率1～10mm/a。杂散电流腐蚀速率比自然腐蚀速率大许多倍，所以防止杂散电流干扰腐蚀，在管道防腐保护中占重要的地位。随着电气化铁路、输电系统等建设飞速发展，导致杂散电流干扰腐蚀的可能性和危害程度不断增加，杂散电流腐蚀的防护也就变得越加迫切和重要。

油气管道直流干扰原理及类型

埋地管道的直流杂散电流干扰主要来自于其附近的直流电气化铁路系统、直流电焊机等电力传输系统或某些工业电气设备以及外部的阴极保护系统。

埋地金属受杂散直流干扰可分为：动态杂散干扰、稳态杂散干扰。

动态杂散电流是指大小或方向改变的杂散电流，其形成有人为因素，也有自然环境中本来就存在的。其来源有：运输系统；采矿；直流电焊机；电力传输；工业设备（如生产铝和氯的设备）；地电流。

地电流是自然发生的杂散电流，它是由于太阳风（太阳发出的高能粒子）、地球磁场和地球表面的金属结构物之间交互作用而产生的。所产生的电流大小和方向均随时间发生变化。一般来说，在太阳黑子活动频繁时易产生地电流。地电流的检测是很困难的，它造成腐蚀也还没有得到最终证实。

人为因素的杂散电流源，有直流电焊机、采矿活动和直流电气化铁路系统。图1表示直流电气化铁路引起的杂散电流，一般称为杂散牵引电流。

图1 直流电气化铁路引起的动态杂散电流说明

静态干扰电流又称为稳态干扰电流，是指电流值的大小和地理通路维持固定不变的杂散电流，如高压直流电（HVDC）的接地极和阴极保护系统。图2描述了阴极保护系统对外部管道可能产生的干扰。

图2 阴极保护系统产生的静态杂散电流干扰

根据干扰源与埋地金属管线埋设分布分为三大类。

（1）阳极干扰

当一支外部非保护管道穿越阳极地床周围的电压漏斗时，在其电位梯度的影响下就会发生阳极干扰的杂散电流腐蚀。如图3所示，杂散电流将在管道中流动，在离阳极床较远的管道表面防腐层缺陷处流出。正是在这些电流排放区将会发生严重的金属阳极溶解，即杂散电流腐蚀，这种腐蚀破坏现象属于阳极干扰。

图3 与阴极保护管道平行埋设的外部管道穿越阳极地床周围而产生的杂散电流干扰（阳极干扰）

（2）阴极干扰

所谓阴极干扰指埋地的外部管道与受阴极保护管道垂直相交的埋设，在其接近区域使外部管道发生杂散电流腐蚀的现象。如图4所示，与阴极保护管道交叉埋设的一支外部管道穿越阳极床电压漏斗。而在交叉部位之外的较大范围管道汲取电流，在与阴极保护管道相交处流出，进入土壤或进入阴极保护管道。这种杂散电流腐蚀现象称为阴极干扰。而在接受电流的广泛管段区域，将使管道电位负移，对于这一部分管段来说，由于接受的是负电流而受到阴极保护，如汲取电流过多，也可能会产生破坏性的过保护作用。

图4 与阴极保护管道垂直埋设的外部管道穿越阳极地床周围而产生的杂散电流干扰（阴极干扰）

（3）混合干扰

阳极干扰和阴极干扰联合作用的情况，称为混合干扰。如图5所示，在外部管道紧靠阳极地床的部位，汲取了大量电流，由于杂散电流影响使管地电位显著负移。在紧靠阴极保护管道处区域流出，使此处管地电位正移，杂散电流在此处流出而导致金属阳极溶解腐蚀。这种混合干扰的腐蚀破坏要比单独的阳极干扰或单独的阴极干扰严重得多。