产品目录

当前位置：首页 >>> 技术文章 >

技术文章

杂散电流的腐蚀及防护

杂散电流的腐蚀及防护

**节杂散电流的腐蚀及防护
沿规定回路以外流动的电流叫杂散电流。在规定的电路中流动的电流，其中一部分自回
路中流出，流入大地、水等环境中，形成了杂散电流。当环境中存在金属构筑物时，杂散电
流的一部分可能从金属构筑物的某一处流入，又从另一处流出，在电流流出的地方金属构筑
物发生腐蚀。
地（水）中的杂散电流，表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流三种状
态，且各具有不同的行为和特点。其中对埋地管道有明显腐蚀作用的主要是直流电流和交流
电流。
杂散电流引起的腐蚀要比一般的土壤腐蚀激烈得多。地下管道在没有杂散电流时，腐蚀
电池两极电位差只有零点几伏，而有杂散电流存在时，管道上的管地电位可以高达，
通过的电流能达几百安培。因此壁厚为的地下钢管，在杂散电流的作用下，投产四
五个月后即发生穿孔腐蚀，它的影响可以远到几十公里的范围。如东北抚顺地区受直流干扰
的管道总长约余公里，占该输油管理局的管道，但余年来，直流干扰腐蚀穿孔次
数，约占局辖管道腐蚀穿孔总次数的以上。该地区流进、流出管道杂散电流高达，
新敷设的管道半年内就出现腐蚀穿孔的已发生多起。地下管道越靠近供电系统，杂散电流引
起的腐蚀越严重。影响管道腐蚀的因素主要有三一是负荷电流的大小和形态；二是管道防
腐层对地的绝缘性；三是土壤电阻率的大小。杂散电流腐蚀具有局部集中特征，在短期内则
可能形成穿孔事故。
一、直流电力系统对腐蚀的影响
（一）电气化铁道引起的杂散电流腐蚀
直流电气化铁道、直流有轨电车铁轨、直流电解设备接地极、直流焊机接地极、阴极保
护系统中的阳极地床。阴极管道、高压直流输电系统中的接地极等，都是地中直流杂散电流
的来源。大地中存在的直流杂散电流，造成的地电位差可达几伏至几十伏，对埋地管道具有
干扰范围广、腐蚀速度快的特点，是管道防腐中需要注意解决的课题。
图为地下管道受电车供电系统杂散电流腐蚀的原理图。电流从供电所的发电机
流经输出馈电线、电车、轨道，经负极母线（回归线）返回发电机。在铁轨连接不好、接头
电阻大处，部分电流将由轨道绝缘**处向大地漫流，流入管道后又返回铁轨。杂散电流的 1298 石油天然气管道安装设计维修管理与施工标准实务全书
这**动过程形成了两个由外加电位差而建立的腐蚀电池，使铁轨及金属管道均受腐蚀，其
图杂散电流腐蚀原理图
—输出馈电线；—汇流排；—发电机；—电车动力线；—管道；—负极母线
腐蚀程度要比一般的土壤腐蚀激烈得多。
杂散电流的数值是随行驶在路上的车辆数量、车辆间相互位置、车辆运行时间、轨道状
态、土壤情况以及地下管道系统的情况而变化的。在管道上任意一点，测量其昼夜管地电位
的变化，可以看出杂散电流的变化情况。每天车辆运动*频繁的时候，电位和电流值达到峰
值；当车辆减少和电机断路时，其数值减低。由管道沿线电位的变化图（见图）可
以判断管道上腐蚀电池的阳极区和阴极区，以及杂散电流*强的部位。
图地下管道流入杂散电流后的电位变化
—阳极区；—阴极区；—管道
（二）阴极保护系统的干扰腐蚀
在阴极保护系统中，保护电流流入大地，引起土壤地电位改变，使附近的金属构筑物受
到地电流腐蚀，称干扰腐蚀。导致这种腐蚀的情况各不相同，有以下几种类型。
阳极干扰
在阳极地床附近的土壤将形成正电位区，其数值决定于地床的形状、土壤电阻率及地床
的输出电流。若有其它金属管道通过这个区域，电流从靠近阳极的管道流入，而从管道的另
一端流出，在流出的地方发生腐蚀。这种情况称为阳极干扰。
阴极干扰
阴极保护管道附近的土壤电位，较其它地区的土壤电位低，若有其它金属管道经过这个
区域时，则有电流从远端流入金属管道，而从靠近阴极保护管道的地方流出，于是从管道流
出电流的部位即发生腐蚀，为腐蚀电池的阳极区。
合成干扰
在城镇或工矿区，长输管道常常经过一个阴极保护系统的阳极附近后，又经过阴极附 1299 第六篇管道防腐与清洗
近，杂散电流在靠近阳极处进入管道，而在靠近阴极处离开管道，这将增大相互影响，而形
成合成形式的干扰。
诱导干扰
若地下金属管道经过某阴极站的阳极附近而不靠近阴极，但是它靠近另外的地下金属构
筑物，此构筑物恰好又经过阴极附近。在这种情况下，将有电流进入金属管道并传到邻近的
金属构筑物，*后在阴极附近流出，在这两个物体的电流流出部分，必然要发生腐蚀，此称
诱导干扰。
接头干扰
在阴极保护的管道上安装绝缘法兰时，绝缘法兰一侧是通电保护的，另一侧没有保护，
那么在绝缘法兰受保护的一侧电位很负，而在未保护的一侧电位较正，管道可能受到干扰腐
蚀，称接头干扰。
上述五种干扰腐蚀如图所示。
（三）干扰腐蚀的判定方法
判断地下构筑物是自然腐蚀还是杂散电流引起的干扰腐蚀，在实际工程中具有十分重要
的价值。主要在于对各类型腐蚀应采用不同的防护对策，才能达到腐蚀控制的目的。土壤中
的自然腐蚀与干扰腐蚀的判断，一般通过下述几方面综合进行。
从腐蚀部位的外观特征判断
钢铁在土壤中的自然腐蚀，多生成疏松的红褐色的产物（锈）即·和相对紧密的黑褐色的产物即·。这些生成物，具有分层结构，一般是有锈层的。除去腐蚀产物所暴露的腐蚀坑，见不到金属光泽，剖面粗糙不平，边缘不清楚。而典型的干扰腐
蚀，其腐蚀生成物，多见黑色粉末状，无分层现象，蚀坑常见金属光泽，剖面虽可能存在起
伏，但手感光滑，边缘亦较清楚。特别是在有水的状态下，腐蚀激烈时，可肉眼观察到电解
反应在进行，腐蚀部分出现泡沫状水，有气泡发生。
然而在土壤中，一般情况下是自然腐蚀和干扰腐蚀相伴生，其外观特点视两种腐蚀倾向
的大小而不相同。究竟哪种腐蚀倾向大，要考虑环境因素综合判定。
从环境条件进行判断
首先要观察和了解腐蚀区域周围是否存在可怀疑的干扰源，如直流电铁、大型电焊设
备、电解设备和电法保护系统等。有时在地下深层中有开采巷道采用直流运输设备，如煤矿
等采矿巷道，地面目标是很不明显的，这就需要做仔细的调查。
通过测量**扰体对地电位进行判定
测试方法
沿线管地电位分布测试。利用管道上安装的检查头装置或探坑露管，测定管地电位，以判定管道是否处于杂散电流干扰区内。
大地纵向、横向电位梯度测试。
判定方法
直流电铁产生的干扰特点是管地电位正、负交变。
正规的电铁，是按运行时刻表运行的；采矿巷道中的小型电铁，一般也有相对的运行规
律。这些变化规律都会在**扰体对地电位变化上体现出来。**扰体对地电位呈正、负激
烈交变，或激烈变化。如采用连续测量，可进一步判定遭受干扰腐蚀的区域。 1300 石油天然气管道安装设计维修管理与施工标准实务全书
图来自阴极保护系统的干扰
负荷相对稳定的干扰源如阴极保护系统的干扰，则表现出**扰体对地电位有较稳定
的变化。
管地电位偏移指标多数国家认为地下金属构筑物在直流杂散电流影响下，以其对地
电位较自然电位正向偏移，作为已遭受干扰腐蚀的判定指标。是否需要采取防护措施，
应通过实验确定。
我国石油行业标准规定管地电位正向偏移为应采取防护措施的限定指标。之
所以采用作为界限，主要是基于下述原因
**、干扰电位越小，降低其措施技术难度越大，费用越高。而且目前采用的“排流
法”的效果，很难达到控制在以下的要求。相反，这样小的干扰电位，可通过阴极保
护的调控达到有效的缓解。
**、根据我国直流电铁、管道建设标准和现状，防护工程的效果难以保证。同时我国
在技术水平和经济能力上与发达国家尚存在一定的差距。
表地电位梯度判定指标
大地电位梯度杂散电流大小
弱
中
强
地电位梯度判定指标见表。漏泄电流密度指标地下金属管道上的电流，全日流入地中的电流密度应小于01 1301 第六篇管道防腐与清洗，否则即有腐蚀危险。
干扰腐蚀的发生也与土壤电阻率有关，一般认为高土壤电阻率地区（如·
以上），干扰腐蚀发生困难。
（四）直流干扰腐蚀的防护措施
*大限度地减少干扰源漏泄电流
*大限度地减少干扰源漏泄电流，是防护直流干挠腐蚀的重要措施之一。
**距离
管道与电气化铁道的**距离。
试验得出管道距轨道以内*危险，在此范围内，距离有少许变动就使电流密度
变化很大；距轨道时电流密度显著减少，其危险性也减弱；距离在以上时，距
离的变化对于电流密度变化的影响已很小，但是在此距离内，在某些特殊条件下，仍可能有
较强的杂散电流产生。
但是，采用**距离来防止杂散电流腐蚀，有很大的局限性，在环境情况不复杂时才可
行，当有多个干扰源存在时，常常须用几种措施联合防蚀，才有较好效果。
阴极保护系统对邻近地下金属构筑物的**距离。
阴极保护管道与邻近的其它金属管道、通信电缆的距离不宜小于，交叉时管道间的垂直净距不宜小于，管道与电缆的垂直净距不应小于。
阳极地床与邻近的地下金属构筑物的**距离一般为。当保护电流过大时，还须用阳极电场电位梯度小于来兴。
增加回路电阻
凡可能受到杂散电流腐蚀的管段，其管道防腐涂层等级应为加强级或特加强级。
对已遭受杂散电流腐蚀的管道，可通过修补或更换防腐涂层，来消除或减弱杂散电流的
腐蚀。
在管道和电铁交叉点应采取垂直交叉方式，并在交叉点前后一定长度将管道做特加强绝
缘。
存在接头干扰的管道，在绝缘法兰两侧的管道内，外壁均须做良好的涂层，以增加回路
电阻，限制干扰。
排流保护
即在被保护的金属管道上用绝缘的金属电缆与排流设备连接，将杂散电流引回发出杂散
电流的铁轨或回归线上。电缆与管道连接的那一点称为排流点。依据排流结线回路的不同，
排流法分为直接、极性、强制、接地四种排流方法。
简单排流保护
其电路连接如图所示。该排流设备可用于调节排流量的大小和管道的相对电
位。这种方法无需排流设备，*为简单，造价低，排流效果好。但是当管道对地电位低于铁
轨对地电位时，铁轨电流将流入管道内（称作逆流）。所以这种排流法，只能适用于铁轨对
地电位永远低于管地电位，不会产生逆流的场合。
极性排流
这是在管道处于杂散电流不稳定区，管地电位呈正负交替状态，管道排流点与轨道回流
点出现反向电压的情况下，采用的一种排流方式。接线原理如图。极性排流利用二 1302 石油天然气管道安装设计维修管理与施工标准实务全书
极管单向导电特性，保证管道与回流点正向电流通过，反向电流截止，防止干扰电流流入管
道。上述两种保护措施都是借助于管道和铁轨之间的电位差来排流，当两个连接点的电位差
较小时，所能排除的电流量很小，即保护段落很短。因此，在设计排流装置时对排流点位置
的选择很重要，应尽量设在管道的阳极区。
图简单排流保护图极化排流保护
—管路；—铁轨；—电缆；—可变电阻；
—被保护的金属管道；—铁轨；，—排流电缆；—整流器；—电流表；—控制开关；—保险丝
—可变电阻；—控制开关；—保险丝；—电流表
强制排流
如图所示，将一台阴极保护用的整流器的正极接铁轨，负极接管道，就构成了
强制排流法。接通电源后，进行电流调节，即实现排流。强制排流法主要用在一般极性排流
法不能进行排流的特殊形态的电蚀，这种方法可能使管道过保护，对铁轨将加重腐蚀，同时
可能对其它埋地管道等有恶劣的干扰影响。输出的交流成分对铁路信号有干扰。所以不能随
意采用。
强制排流器的输出电压，应比管轨电压高。由于管轨电压可能是激烈变化的，要求
排流器输出电压亦同步变化。由于轨管电压变化大而频繁，且安装地点距电蚀发生点又
远，所以实现输出电压同步变化很困难，建议采用定电流输出整流器，对排流量也必须限制
到*小。
接地式排流
这种排流器的特点是管道的排流电路不连通到铁轨或回归线上，而是连通到另外一个
埋入地下的阳极上。其原理图见图。从图中看出，杂散电流从管道被导线引入接地
阳极，经过土壤返回铁轨。接地排流法一般可构成直接接地排流法和极性接地排流法两种方
式。其中极性接地排流法的排流器，多使用半导体排流器

上一篇：电力电缆故障测试新技术
下一篇：接地与杂散电流

若网站内容侵犯到您的权益，请通过网站上的联系方式及时联系我们修改或删除