摘要：随着城市的迅速发展，地铁线路陆续规划开通、高压输电线陆续建设，越来越多的油气管道投入使用，各线路不可避免会发生平行或交叉。近年来，很多研究者发现，轨道交通和高压线会对埋地管道产生杂散电流，管道破损点的腐蚀风险增加[1-8]。同时关于杂散电流对管线腐蚀行为规律、

随着城市的迅速发展，地铁线路陆续规划开通、高压输电线陆续建设，越来越多的油气管道投入使用，各线路不可避免会发生平行或交叉。近年来，很多研究者发现，轨道交通和高压线会对埋地管道产生杂散电流，管道破损点的腐蚀风险增加[1-8]。同时关于杂散电流对管线腐蚀行为规律、机理等方面的研究报道也日益增多[9-13]，例如在地铁运行条件下，管道通电电位和断电电位在日间均大幅波动，在夜间均呈现平稳状态，偏移情况与地铁运行频次高度或显著相关[9]。高压输电线路会形成交流杂散电流，在以农田为主的地形环境中，采用网状地床可以起到明显排流作用，有效降低交流电压[11]，研究成果能够有效指导管线腐蚀监测和防护。

笔者以某城市埋地输气管线为研究对象，结合杂散电流干扰及治理的情况，对全线阴保桩的测试数据以及开挖验证发现的防腐蚀层破损点腐蚀数据进行分析，以期通过分析管道全线阴保状态，为后续管线安全运营提供指导。

某城市埋地输气管线投产于2006年，全长78 km，输送介质无腐蚀性。综合考虑历史内检测、外检测结果以及开挖环境因素等，选取缺陷点开挖验证，共发现41处防腐蚀层破损，伴随着本体呈现不同程度的腐蚀现象。

投产至今，管道沿线陆续安装了131处阴保测试桩，每季度采集一次阴保数据，结果表明管道受到一定程度的杂散电流干扰。根据杂散电流干扰调查情况，管道的干扰源包括直流干扰源和交流干扰源，其中直流干扰源主要为地铁（于2010年开始陆续运行），交流干扰源主要为高压交流输电线，干扰源与管道存在多处交叉和并行，如图1所示。

图 1 管道与干扰源的分布示意图

Figure 1. Distribution of pipeline and interference source

根据调研结果，2017年底，该管道采取新增阴保站和增加排流点等措施以减缓管道的杂散电流干扰，新增1号阴保站（78#测试桩位置）在地铁干扰时段采用恒流模式，地铁非干扰时段采用恒位模式[8]；新增2号阴保站（阀室E）采用恒压模式运行，整改工作于2018年6月完成，测试结果表明，管道达到有效的阴极保护。以34#测试桩（阀室A和阀室B之间）的测试数据为例，经过整改，管道断电电位波动变小，最大波动范围由2017年2季度的0.5 V变为2018年4季度的0.34 V，交流电流密度实测值呈现下降趋势，同时，腐蚀速率明显下降，目前ER探头测得最小腐蚀速率为0.001 2 mm/a，且在小范围内波动，如图2所示。

图 2 34#测试桩的测试结果

Figure 2. Test results of test pile No.34: (a) power-off potential; (b) interference caused by scattered current; (c) corrosion rate

每季度采集的数据是不断变化并趋于稳定的，按公式（1）~（4）统计阴保有效性和杂散电流干扰不同程度的频次等数据。

由图3可见，经过整改，测试管段欠保护率显著下降，最新检测显示全线无欠保护桩，表明整改措施有效。此外，过保护率大幅上升，过保护率超过50%的占全线总测试桩的22.9%，这是由于直流杂散电流干扰太严重。为保证全线管道得到有效阴极保护，调整恒电位仪并进行极性排流。

图 3 整改前后，测试管段的阴极保护欠保护率和过保护率

Figure 3. Underprotection rate (a) and overprotection rate (b) of cathodic protection of the pipeline section before and after rectification obtained from

由图4可见：测试管段的交流干扰较轻微，绝大多数检测数据表明电流密度

图 4 整改前后，测试管段的交流干扰程度

Figure 4. The degree of communication interference experienced by the pipe section before and after rectification: (a) the proportion of communication interference level in the middle; (b) the proportion of communication interference level in the strong

开挖验证结果表明：腐蚀坑和腐蚀产物均出现在杂散电流治理前，治理后仅发现少量浮锈，且后续检测未发现明显新增或生长的腐蚀缺陷。由图5可见，腐蚀坑和腐蚀产物零散分布于25~30 km、35~40 km、50~60 km和75~80 km处管段，未集中出现于特定管段，其分布特征可能与分散的干扰源（交叉或并行段）相关。

图 5 管道开挖情况及干扰源分布

Figure 5. Pipeline excavation situation and distribution of interference

2处腐蚀坑均是杂散电流治理前开挖发现的，基本情况详见表1。治理前，80#桩电位为-1.273 4~-0.461 2 V，82#桩的电位为-1.347 4~-0.516 7 V，电位波动较大，表明管道受到一定程度的直流杂散电流干扰；交流电流密度实测值均小于30 A/m2，交流干扰程度弱。腐蚀形貌均为局部腐蚀，呈现为光滑且边缘较整齐的圆形腐蚀坑，为典型的杂散电流导致的腐蚀特征[1]。因此，分析判断腐蚀坑是因为直流杂散电流干扰。治理后，电位波动明显减少，管道受到有效保护。

表 1 腐蚀坑基本情况

Table 1. Basic information of pits

管道表面的腐蚀坑是由于直流杂散电流干扰，采取新增阴保站和增加排流点的措施可以减缓管道的杂散电流干扰，一旦周围出现新的干扰源，管道的检测数据会发生明显变化。因此，分析管道的腐蚀数据可以更有效地指导管线的腐蚀监测与防护，为全线管道的有效运行提供科学依据，深入挖掘数据具有重要意义。

文章来源——材料与测试网

来源：JAX的科技小讯