浅谈油气长输管道杂散电流干扰评价与防护
于立军
【摘 要】论文简述了油气长输管道阴极保护系统的各项控制要点，分别阐述了交流干扰和直流干扰对检测效果的影响及相应的防护措施，旨在通过分析交直流干扰的形式与危害性，找出有效的抗干扰检测与评价手段，为保障油气长输管道稳定运行提供参考。
【Abstract】The paper briefly describes the control points of cathodic protection system for long distance oil and gas pipeline， separately expounds the influence of AC interference and DC interference on the detection effect and the corresponding protective measures. The purpose of analyzing the form and harmfulness of AC-DC interference is to find out effective anti-interference detection and evaluation means， and provide reference for ensuring the stable operation of long-distance oil and gas pipeline.
【關键词】阴极保护；油气长输管道；杂散电流
【Keywords】cathodic protection； long-distance oil and gas pipeline； stray current
【中图分类号】U44 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0161-02
1 引言
油气长输管道是油气供应系统的重要基础设施。在油气长输管道服役过程中，难免会受到各种环境因素的影响而影响其运行，其中高压输电线路以及现代化电气设备产生的杂散电流干扰对管道外防腐层的破坏不断加重，严重影响到油气管道安全运行，给企业造成重大损失。阴极保护系统是油气管道运输安全性和稳定性的重要保障，而交直流干扰对阴极保护的影响是油气管道安全运行的主要隐患之一，因此，阴极保护系统抗干扰检测的评价与防护是当前油气管道安全保护的重要内容之一，对保障油气管道阴极保护系统稳定运行具有重要意义。
2 阴极保护系统的控制要点
在油气长输管道运行过程中，管道会与土壤中的腐蚀介质发生电化学反应，从而造成电化学腐蚀，需要对管道采取电化学保护，工程中经常采用阴极保护的方式对管道进行保护。阴极保护系统运行维护时，保护电位是判断其正常运行与否的关键指标，保护电位应满足《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008的相关规定。在实际运行过程中，阴极保护电位受到多种因素的影响与制约，比如管道沿线土壤电阻率，土壤理化性质，土壤微生物、杂散电流等。其中，杂散电流干扰是影响阴极保护电位最常见也是最严重的因素之一，杂散电流干扰会引起阴极保护电位的波动，从而破坏阴极保护系统。因此控制杂散电流干扰是保证阴极保护正常运行的关键要点[1]。
3 交流干扰检测评价与保护措施
3.1 交流干扰检测评价
随着现代社会对地上地下空间的开发愈发频繁，除油气长输管道外，还会存在各种高压电线及电气设备，这些设施在人口密度较大的地区更为集中，杂散电流对油气管道阴极保护系统产生影响的概率也在不断提升，因此杂散电流干扰对油气长输管道的破坏风险也在增加，对阴极保护系统的防护措施提出了更高的要求。本文介绍的检测评价与保护措施依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011中的相关规定展开研究，包括对管道交流电压的控制、电流密度的检测和判断等。一般情况下，管道上的交流电压不高于4V时，可不采取交流干扰防护措施；当交流电压高于4V时，交流干扰的程度可按照交流电流密度来计算，其中交流电流密度的测算依据公式[2]：J=8V/ρπd
其中J为交流电流密度（A/m2）；V为交流干扰电压有效值的平均值（V）；ρ为测点的电阻率实测值（Ω·m）；d为破损点直径，交流腐蚀的最严重情况取值为0.0113。
以某条原油管道为例，经检测人员对管道沿线阴极保护电位的测试，发现有部分地段受到较为严重的杂散电流干扰，其具体数据情况见表1。从表中可知，该管线受到交流电路的干扰程度比较严重[2]。
3.2 交流干扰防护评价结果
根据相关研究，交流干扰评价指标独用电流或电压指标都存在一定局限性。对于低电阻率土壤地区，只采用交流电流密度评估存在局限性，对于高电阻土壤地区，只采用交流电压指标评估也存在局限性。根据国内外的研究和经验证明，管道发生交流干扰腐蚀的条件是存在持续的高的感应交流电压，依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011的相关要求，首先采用交流电压指标进行判断，本测试结果所有交流电压均高于4V，因此存在交流干扰腐蚀的风险；在此基础上采用交流电流密度进行判断交流干扰的严重程度，除第7个测试点交流电流密度小于100 A/m2外，其余测试点交流电流密度均大于100 A/m2，因此可判定第7个测试点交流干扰腐蚀程度为“中等”外，其余测试点交流干扰腐蚀程度为“严重”；需采取干扰防护措施，才能够保证阴极保护系统的正常运行。
3.3 交流干扰防护措施
依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011中推荐的防护措施，在对管线附近电网工程及电气设备进行全面调研后，结合国内的相关工程经验，最终决定采用固态去耦合器+裸铜线接地排流法，对管线受交流干扰较为明显的点进行统一排流，最终基本实现了有效的排流工作，经检测评价，排流处理后的测点抗干扰能力显著提升，完全满足《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T 50698-2011中对于防护效果评价的要求，实现了抗交流干扰有效优化。
4 直流干扰检测评价与保护措施
4.1 情况考察
随着国家高压直流输电线路和高压直流轨道交通建设不断增加，油气长输管道受到直流干扰的几率显著提升，不少油气管道难免会受到直流干扰的影响。根据《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》GB 50991-2014的规定，对于处于设计阶段的管道，当管道路由两侧20m范围内的土壤电位梯度大于等于2.5mV/m时，应评估管道可能受到的直流干扰影响，设计阶段应予以考虑；对于阴极保护已投入運行的管道，当干扰导致管道不满足《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008规定的保护电位时，需要采取针对性的干扰保护措施来规避负面影响。
4.2 防护措施
减缓直流干扰的方法主要包括：一是做好例行维护，直流干扰的程度受电网供电影响，在用电峰值时影响最为严重，因此管道维护部门需要与电力部门做好协调和联防，在峰值期做好管道的巡视和检测，及时收集异常信息，将数据上报给有关部门；二是对受干扰管道防腐层进行定期检测，发现漏点及时修复防腐层，确保管道防腐层的完整性；三是根据直流干扰测试结果，调整阴极保护电位，尽量减小直流干扰影响；四是对无法通过调整阴保电位消除的管段，进行排流处理，排流接地极沿管道受干扰段敷设，接地极材料可选用锌带，锌带通过测试桩与管道连接。
5 结论
综上所述，在油气长输管道运行过程中，为减缓油气长输管道的电化学腐蚀影响，都会采用阴极保护系统对管道进行安全防护，但阴极保护系统的稳定性会受到交直流干扰影响而无法实现有效的防护，因此做好阴极保护系统的抗干扰检测与防护至关重要。施工人员需要在管道布置过程中对沿线地区的电气设备及电力设置位置做好调研，详细考察并分析交直流电对阴极保护系统的潜在影响，并制订有效的应对手段，避免交直流干扰腐蚀对管道安全运行的影响，保证管道的有效运行。望本文研究内容得到相关企业的重视，深入研究阴极保护系统抗干扰检测技术与应对措施的创新，更好地为油气长输管道维护工作提供建设性意见。
【参考文献】
【1】吴一峰，朱文峰，王鑫，等.基于阴极保护的油气长输管道抗干扰检测评价与防护[J].中国设备工程，2017，18（13）：189-191.
【2】徐洋.分析油气长输管道的阴极保护测试[J].中国化工贸易，2017，19（18）：00050-00051.
【摘 要】论文简述了油气长输管道阴极保护系统的各项控制要点，分别阐述了交流干扰和直流干扰对检测效果的影响及相应的防护措施，旨在通过分析交直流干扰的形式与危害性，找出有效的抗干扰检测与评价手段，为保障油气长输管道稳定运行提供参考。
【Abstract】The paper briefly describes the control points of cathodic protection system for long distance oil and gas pipeline， separately expounds the influence of AC interference and DC interference on the detection effect and the corresponding protective measures. The purpose of analyzing the form and harmfulness of AC-DC interference is to find out effective anti-interference detection and evaluation means， and provide reference for ensuring the stable operation of long-distance oil and gas pipeline.
【關键词】阴极保护；油气长输管道；杂散电流
【Keywords】cathodic protection； long-distance oil and gas pipeline； stray current
【中图分类号】U44 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0161-02
1 引言
油气长输管道是油气供应系统的重要基础设施。在油气长输管道服役过程中，难免会受到各种环境因素的影响而影响其运行，其中高压输电线路以及现代化电气设备产生的杂散电流干扰对管道外防腐层的破坏不断加重，严重影响到油气管道安全运行，给企业造成重大损失。阴极保护系统是油气管道运输安全性和稳定性的重要保障，而交直流干扰对阴极保护的影响是油气管道安全运行的主要隐患之一，因此，阴极保护系统抗干扰检测的评价与防护是当前油气管道安全保护的重要内容之一，对保障油气管道阴极保护系统稳定运行具有重要意义。
2 阴极保护系统的控制要点
在油气长输管道运行过程中，管道会与土壤中的腐蚀介质发生电化学反应，从而造成电化学腐蚀，需要对管道采取电化学保护，工程中经常采用阴极保护的方式对管道进行保护。阴极保护系统运行维护时，保护电位是判断其正常运行与否的关键指标，保护电位应满足《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008的相关规定。在实际运行过程中，阴极保护电位受到多种因素的影响与制约，比如管道沿线土壤电阻率，土壤理化性质，土壤微生物、杂散电流等。其中，杂散电流干扰是影响阴极保护电位最常见也是最严重的因素之一，杂散电流干扰会引起阴极保护电位的波动，从而破坏阴极保护系统。因此控制杂散电流干扰是保证阴极保护正常运行的关键要点[1]。
3 交流干扰检测评价与保护措施
3.1 交流干扰检测评价
随着现代社会对地上地下空间的开发愈发频繁，除油气长输管道外，还会存在各种高压电线及电气设备，这些设施在人口密度较大的地区更为集中，杂散电流对油气管道阴极保护系统产生影响的概率也在不断提升，因此杂散电流干扰对油气长输管道的破坏风险也在增加，对阴极保护系统的防护措施提出了更高的要求。本文介绍的检测评价与保护措施依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011中的相关规定展开研究，包括对管道交流电压的控制、电流密度的检测和判断等。一般情况下，管道上的交流电压不高于4V时，可不采取交流干扰防护措施；当交流电压高于4V时，交流干扰的程度可按照交流电流密度来计算，其中交流电流密度的测算依据公式[2]：J=8V/ρπd
其中J为交流电流密度（A/m2）；V为交流干扰电压有效值的平均值（V）；ρ为测点的电阻率实测值（Ω·m）；d为破损点直径，交流腐蚀的最严重情况取值为0.0113。
以某条原油管道为例，经检测人员对管道沿线阴极保护电位的测试，发现有部分地段受到较为严重的杂散电流干扰，其具体数据情况见表1。从表中可知，该管线受到交流电路的干扰程度比较严重[2]。
3.2 交流干扰防护评价结果
根据相关研究，交流干扰评价指标独用电流或电压指标都存在一定局限性。对于低电阻率土壤地区，只采用交流电流密度评估存在局限性，对于高电阻土壤地区，只采用交流电压指标评估也存在局限性。根据国内外的研究和经验证明，管道发生交流干扰腐蚀的条件是存在持续的高的感应交流电压，依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011的相关要求，首先采用交流电压指标进行判断，本测试结果所有交流电压均高于4V，因此存在交流干扰腐蚀的风险；在此基础上采用交流电流密度进行判断交流干扰的严重程度，除第7个测试点交流电流密度小于100 A/m2外，其余测试点交流电流密度均大于100 A/m2，因此可判定第7个测试点交流干扰腐蚀程度为“中等”外，其余测试点交流干扰腐蚀程度为“严重”；需采取干扰防护措施，才能够保证阴极保护系统的正常运行。
3.3 交流干扰防护措施
依据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698-2011中推荐的防护措施，在对管线附近电网工程及电气设备进行全面调研后，结合国内的相关工程经验，最终决定采用固态去耦合器+裸铜线接地排流法，对管线受交流干扰较为明显的点进行统一排流，最终基本实现了有效的排流工作，经检测评价，排流处理后的测点抗干扰能力显著提升，完全满足《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T 50698-2011中对于防护效果评价的要求，实现了抗交流干扰有效优化。
4 直流干扰检测评价与保护措施
4.1 情况考察
随着国家高压直流输电线路和高压直流轨道交通建设不断增加，油气长输管道受到直流干扰的几率显著提升，不少油气管道难免会受到直流干扰的影响。根据《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》GB 50991-2014的规定，对于处于设计阶段的管道，当管道路由两侧20m范围内的土壤电位梯度大于等于2.5mV/m时，应评估管道可能受到的直流干扰影响，设计阶段应予以考虑；对于阴极保护已投入運行的管道，当干扰导致管道不满足《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008规定的保护电位时，需要采取针对性的干扰保护措施来规避负面影响。
4.2 防护措施
减缓直流干扰的方法主要包括：一是做好例行维护，直流干扰的程度受电网供电影响，在用电峰值时影响最为严重，因此管道维护部门需要与电力部门做好协调和联防，在峰值期做好管道的巡视和检测，及时收集异常信息，将数据上报给有关部门；二是对受干扰管道防腐层进行定期检测，发现漏点及时修复防腐层，确保管道防腐层的完整性；三是根据直流干扰测试结果，调整阴极保护电位，尽量减小直流干扰影响；四是对无法通过调整阴保电位消除的管段，进行排流处理，排流接地极沿管道受干扰段敷设，接地极材料可选用锌带，锌带通过测试桩与管道连接。
5 结论
综上所述，在油气长输管道运行过程中，为减缓油气长输管道的电化学腐蚀影响，都会采用阴极保护系统对管道进行安全防护，但阴极保护系统的稳定性会受到交直流干扰影响而无法实现有效的防护，因此做好阴极保护系统的抗干扰检测与防护至关重要。施工人员需要在管道布置过程中对沿线地区的电气设备及电力设置位置做好调研，详细考察并分析交直流电对阴极保护系统的潜在影响，并制订有效的应对手段，避免交直流干扰腐蚀对管道安全运行的影响，保证管道的有效运行。望本文研究内容得到相关企业的重视，深入研究阴极保护系统抗干扰检测技术与应对措施的创新，更好地为油气长输管道维护工作提供建设性意见。
【参考文献】
【1】吴一峰，朱文峰，王鑫，等.基于阴极保护的油气长输管道抗干扰检测评价与防护[J].中国设备工程，2017，18（13）：189-191.
【2】徐洋.分析油气长输管道的阴极保护测试[J].中国化工贸易，2017，19（18）：00050-00051.
