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雜散電流對長輸管道腐蝕的探討與防護

文檔作者：閆明龍呂永林周翔宇文檔來源： I．中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司 2 大連港油品碼頭公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月30日
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第42卷第12期
201 3年12月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．42． NO．12
December，201 3
雜散電流對長輸管道腐蝕的探討與防護
閆明龍 ，呂永林 ，周翔宇
(I．中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司，四川i成都610041； 2 大連港油品碼頭公司，遼寧大連116601)
摘 要：對金屬管道腐蝕的原理進行了論述，并專門就電解腐蝕對長輸管道所產(chǎn)生的影響進行了研究討論。
電解腐蝕分為交流電腐蝕和直流電腐蝕且直流電腐蝕更為嚴重；交流電與管道距離超過1 000 in時則不需要考
慮防護措施；當(dāng)交流電密度值大于100時，則必須采取防護措施；當(dāng)交流電密度值小于3O時則一定不用考慮
防護措施；直流電附近的管道周圍土壤電位梯度大于2．5 mV／m時，應(yīng)采取直流排流保護措施。
關(guān)鍵詞：腐蝕；管道；雜散電流；直流電腐蝕；交流電腐蝕
中圖分類號：TE 980 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(2013)12—1737—02
Study on Stray Current Corrosion for
Long Distance Pipelines and Its Protection
YAN Ming—long ， LV Yong—lin ， ZHOUXiang-yu
(1．China Petroleum Engineering Co．，Ltd．Southwest Branch，Sichuan Chengdu 610041， China
2．Dalian port Corporation Oil Terminal Company,Liaoning Dalian 1 1 660 1，China)
Abstract：The corrosion principle of metal pipes was discussed，and efect of the electrolytic corosion on the long
distance pipeline was analyzed．The electrolytic corosion is divided into exchange electric corrosion and DC electric
corosion，and DC electric corosion is more serious；The exchange electric corosion for the pipeline whose length is
over 1 000m doesn’t need protection measures；When the exchange electric density value is greater than 1 00，protection
measures are must be taken；When the exchange electric density value is less than 30，protection measures aren’t
needed；Potential gradient of soil around pipeline near DC electric is greater than 2．5 mV／m，direct drainage protection
measures should be taken．
Key words：Corrosion；Pipeline；Stray current；DC electric corosion；AC corrosion
腐蝕對于長輸管道的影響毋庸置疑，很多管道
的泄漏與破裂都是由腐蝕開始的。本文就電化學(xué)腐
蝕原理、交流電和直流電對管道所產(chǎn)生影響進行研
究與討論。
對于金屬管道來說，電化學(xué)腐蝕是無處不在的。
其腐蝕類別可以分為兩種：原電池腐蝕和電解腐蝕Ⅲ。
原電池腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中形成原電池
而產(chǎn)生的腐蝕。而原電解腐蝕是指外界雜散電流使
電解溶液的金屬進行電解而產(chǎn)生的腐蝕。對于長輸
管道來說，這兩種腐蝕都會在長輸管道上發(fā)生口 。
這是由于土壤具有儲水特性，而其中存儲的水充當(dāng)
了電解質(zhì)溶液。
l 管道腐蝕原理及腐蝕程度判定
1．1 原電池腐蝕原理和解決辦法
通常需要保護的管道的電位是比較低的，我們
把它叫做陽極。通常會在其旁邊設(shè)一個比其電位更
低的輔助陽極。這樣會在管道與輔助陽極間通過電
解質(zhì)溶液產(chǎn)生電流。用這個電流來消除腐蝕電流，
這樣便可保護管道不受腐蝕的侵蝕p 。
1_2 電解腐蝕原理及判定
管道受電解腐蝕的原因是由于管道周圍有電
車、電線桿以及大型輸電工程如“三峽、葛洲壩一上
?！钡纫越拥貫榛芈返妮旊娤到y(tǒng)。這使得管道周圍
的土壤中產(chǎn)生雜散電流，從而使管道產(chǎn)生了電化學(xué)
腐蝕。其腐蝕類型基本分為2種，分別是交流電腐
蝕和直流電腐蝕M 。下面做分別介紹。
1．2．1 交流電對管道腐蝕的影響
本節(jié)以電線桿對管道的腐蝕影響為例闡述對
交流電腐蝕的判定與防護。交流電對管道的干擾由
2個方面來判定。分別是電壓大小和交流電與管道
的距離 。如果電壓小于4 V時可完全不用考慮。
如若大于4 V時，則可按下列公式計算：
。： (1)
P丁【
其中：^ 一評估的交流電流密度，A／m ；
收稿日期： 201 3-05-14
作者簡介： 閏明龍(1987一)，男，遼寧撫順人，助理工程師，碩士，2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運專業(yè)，研究方向：長輸管道腐蝕。
E-mail：334850346@qq．com。
1738 當(dāng) 代 化 工 201 3年12月
交流干擾電壓有效值的平均值，v
p一土壤電阻率，Q·m；
一破損點直徑，m。
通常把交流電流密度分成3個指標 ：
當(dāng) c的值大于100時，其干擾程度為強；
當(dāng) c的值大于30且小于100時，其電流干擾
強度為中；
當(dāng) c的值小于30時，其干擾強度為弱。
當(dāng)交流電干擾強度判定為“強”時則必須采取
防干擾措施；當(dāng)為“中”時，則最好采取防干擾措
施；當(dāng)為“弱”時則不需采取防干擾措施。
當(dāng)交流電壓高于1 10 kV時，其對管道會產(chǎn)生影
響見圖l。
圖1 極限接近段長度￡與間距a相對關(guān)系圖
Fig．1 Relative diagram of length and spacing
1．2．2 直流電對管道腐蝕的影響
類似于電車、大型輸電工程如“三峽”等以接
地為回路的輸電系統(tǒng)都會產(chǎn)生直流電。這些雜散電
流可以使管道的電位差達到9 V左右并能產(chǎn)生幾十
千米之遠 。所以其對管道的腐蝕強度會更加嚴重。
下面就直流電對管道的腐蝕影響情況及何時需要
進行防護措施進行簡要介紹。
把地級進行相等長度的分割，并用矩陣法先求
出地極表面的電流分布情況，再利用解析式得出土
壤中各個部分的電流場分布。
管道上尸( )點產(chǎn)生的電位和U方向電位梯度：
平行走向：
D 】 1
f ‘ ‘
(P) = ． ．— — — 型— — _了(3)
4冗Ⅳ『 +(一一“) +(^ 一h2)z]j
垂直走向：
㈩
=
其中： 廣接地極表面第i單元的線電流密度，A／m。
=一 +十 一 )
所以，地極在P點產(chǎn)生的電位和U方向電位梯
度：
(尸)=Σ (尸) (6)
(P)=Σ (尸) (7)
由此，總結(jié)出直流干擾的雜散電流干擾強弱程
度見表1
表1 雜散電流強弱程度判斷表
Table 1 Stray current power degree judging table
當(dāng)管道附近土壤電位梯度大于2．5 mV／m時，則
應(yīng)對管道采取直流排流保護。
2 結(jié)論
(1)原電池腐蝕和電解腐蝕都會對長輸管道
產(chǎn)生腐蝕的影響。
(2)電解腐蝕分為交流電腐蝕和直流電腐蝕，
且直流電腐蝕更為嚴重。
(3)交流電與管道距離超過1 000 m時則不需
要考慮防護措施。
(4)當(dāng)交流電密度值大于100時，則必須采
取防護措施；當(dāng)交流電密度值小于30時則不用考
慮防護措施。
(5)直流電附近的管道周圍土壤電位梯度大
于2．5 mV／m時，應(yīng)采取直流排流保護措施。
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