油气管道的杂散电流腐蚀保护措施.pdf
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1、油气管道的杂散电流腐蚀防护措施唐永 祥宋生奎朱坤锋3 ( 1 中海石油天然气及发电有限责任公司,北京 1 0 0 0 2 7 )( 2 徐州空军学院航空油料物资系, 江苏徐州2 2 1006)( 3中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊0 6 5 0 0 0)摘要介绍了杂散电流腐蚀的机理、 特点以及对油气管道的影响, 以及国内外标准关于杂散电流干扰源与油气管线安全间距的规定,并提出了相应防止杂散电流腐蚀的措施。 关键词油气管道 杂散电流 防护措施 中图 分类号T E 8 8文献 标识码B文 章编号1 6 7 2 一 9 3 2 3( 2 0 0 7 ) 04一 000 2 一 0 6国民经济
2、的快 速发 展对能 源和交 通提出了更 高的 需求, 我国油气管 道与电 力线 路和动力牵引系 统( 包 括 电气化铁路) 的里程与日俱增,由于地理位置的限制, 在油气管道与电 力线路和电气化 铁路的设计和建设过 程中不可避免的出现并行敷设的 情况, 彼此会产生干 扰和影响, 处理不当会对油气管道产生很大的危害。 据东北输油管理局统计, 东北地区共有长输油管道约 2 0 1洲 k n l ,由 于电 气化铁路 等设 施的 大规模建 设, 受到 杂散电 流干 扰影响的 管道日 益增 多, 其中80 %的 腐蚀穿 孔事故是由 杂散电 流引起的,位于直流电 气化铁路附 近的管道, 严重时半年就发生腐
3、蚀穿孔, 腐蚀速度大 于10一 1 2 rn 门 1 / a 。资 料表明, 对于壁厚为8 一 g m m 的钢 质管 道, 快则几个月 就发生 穿孔川 。 杂散电流 对金属管道的强烈腐蚀作用由此可见。因此与电气化铁路并行 敷设油气管道时, 了解电 气化铁 路对管道的影响并采 取相应的保护措施, 对于保证油气管道的安全运行具有十分重要的意义。 1杂散电流干扰腐 蚀原理12杂 散电流的主要来源是直流电气化铁路、直流电 解设备接地极、 阴极保护系统中的阳极地床等。其中 以 直流电 气化铁路引起的杂散电流干扰腐蚀最为严 重。当直流电 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
4、轨绝缘不良 处泄漏到大 地,在大地的金属管道上流动,然后返回电 源。这部 分泄漏的电 流称为杂散电 流。杂散电 流的流动 过程形成了2 个由 外加电 位差建立 的腐蚀电池, 一个是电流流出铁轨进人管道处, 铁轨 是腐蚀电池的阳极,发生腐蚀,管 道为阴极,不 腐 蚀;另一个是电流流出管道返回铁轨处,这时管道是腐蚀电池的阳极,发生腐蚀, 铁轨则是阴极,不 腐 蚀。图1 给出 了管 道电 位的 变化图,由 图1 可 判断出 管道腐蚀电池的阳极区和阴极区以及杂散电流最强的部 位。 通常没有杂 散电 流时腐 蚀电 池 两极电 位差 仅0 . 65 V 左右, 杂 散电流 存在时 管地电 位可达8 一 g
5、V ,因 此, 杂散电 流干扰对金属管道的 腐蚀比 一般的土壤腐蚀要强烈得多。姗器黯黯黯锹 珊知 . ,图,管道电位变化图此外交流高压输电线对输油管道的影响也应给予 关注。虽然低频交流电 输电 线对金属管道引起的 腐蚀 比直流电 小, 一般只有 直流电 的1 %, 但是高 压输电 线 与地下管道平行敷设时, 静电 场和交变磁场在管道上感应出的交变电压和电流对管道的影响危害却不可忽 视。 一条 与10k V 输电 线的平 行敷设的 地下管 道, 在正 常工作时管 道上可 感应出17V 的交 流电 压。 2 杂散电流腐蚀特 点由 于管道地床的土壤介质、细菌以及地下杂散电 流的作用,埋在地下的金属管
6、道经常受到电 化学腐蚀,其中杂散电流造成的集中腐蚀破坏后果非常严 重。油气管道与电 气化铁路并行时, 会对油气管道产 生直流或 交流电 流腐 蚀3 。 散流于 大地中的电 流 对埋地 钢质管道所产生的 腐蚀称为杂散电 流腐蚀, 又名干扰欢 迎访 问 : 中 国 化 工 建 设 网w w w cc enrOrg万方数据唐永祥宋生奎朱冲锋油气管道的杂散电流腐蚀防护措施腐蚀。 杂散电 流来自 于电 气化铁路、 有轨电 车、 地下 电 缆的 漏电、 建筑物的接地装置等。 它可分为 直流杂 散电流和交流杂散电流。 2. 1 直流杂散电 流对油气管道的影响 叫( 1 ) 腐蚀强 度、 危害大。埋 地金属
7、燃气管 道在 没杂 散电流时,只 有自 然 腐蚀, 大部分为原电 池型, 驱动 电 位差只 几百毫伏, 腐蚀电 流只几十 毫安;而杂 散电 流千扰 腐蚀时是电解电 池原理,电 位可达 几伏,电流 最大可 能上百安。 根据 法拉第电 解定律,I A 的电 流 通 过钢管表面 流向 土壤溶 液一年可 溶解约10kg, 由此 可 看出 直流杂散电流干 扰腐蚀相对其他原因引起的 腐蚀 严重得多。( 2 ) 范围广,随 机性强。杂散电 流干扰腐蚀范围 大, 特 别是 地铁的杂 散电流 几乎影响 整个城区的 地下 金属管网;轨道与地的绝缘电阻, 管道的防腐绝缘 层 电阻,土 壤电阻率、电流大 小等 都是变
8、化的, 因此 杂 散电流 流向 也是随 机的, 给防护带来 一定难度。 2. 2交 流杂 散电 流对 油气管道的影响电气化铁路在运 行状态下 对相邻的 地下金属管 道 会产生交流干扰。国内外对交流干扰研究结果均表 明, 交流干扰对地下金属管 道的危害很大, 在故障状 态下 瞬间感应电压可能击穿管道的绝缘层、绝缘法 兰, 甚至击毁阴极保 护设备并 对生 产操作人员人身 安 全造成 威胁, 此外交流电的 存在可引 起电极表面的去 极化作用,加剧管道 腐蚀,交流千 扰可加速防腐 层的 老化,引起防腐层的 剥离,干 扰阴 极保护系统的正常 运行,使 牺牲阳极系 统发生 极性逆 转,降低牺牲阳极 的电流
9、效 率, 致使管道得不到有效的防 腐保护。 3 杂 散 电 流 腐 蚀 防 护 措 施 4 一 l01管 道沿线与高 压输电线路近距 离平行敷设时,高 压输电线、电 气化铁路会对管 道造成干扰, 加剧管道的腐蚀,因此管道应尽量远离交流、直流干扰源,并 采取相应的保护措施。 3. 1 尽量避开干扰源根 据线路杂散电 流源的 勘察结果, 管道布线时 在 符合安全要求前提下, 合理 选择走向, 避开地铁、电 气化铁路,输变线路等 杂散电流干 扰源。对于受杂 散 电流干扰管道增设绝缘 法兰, 将被千扰的管道与主干 线分隔开,目 前国内外没有 对管 道与电气化铁路的安 全间距的专门规定,参照目前相关的标
10、准。( 1 ) G B5025 1 一 2003 输气管道工程设计 规范 明 确 规定: 除管道专用的隧 道、桥梁外,线路严禁通过铁 路或公路的隧道、 桥梁、铁路编组站、大型客运站和欢迎访问 : 中国化工 建设网w ww ccce nr .org变电所;( 2) 德国 A F K N 03一 l 9 8 2(关于 三相高 祖 三 电 力系统和 单 线铁道牵引系 统附 近的管道 设备和运行标准 规定: 并 行1 0 k l n 以 上的绝 对安全间距( 不采取任何 相应措施) 为I o 0 0 m 。( 3 )s Y / T 0032一 2000 埋地钢制管道交流排流保护 技术 标准 规定: 管
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