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1、杂散电流的来源、调查、检测、仪器、判断及解决方法地下管道（网）的杂散电流腐蚀与特点导致地下管道腐蚀的原因很多，有时是多种因素交互作用在一 起。杂散电流是引起地下管道腐蚀破坏的原因之一。杂散电流的定义“设计回路或规定回路以外流动的电流称为杂散电流”。地下管道的杂散电流，是指来源于受影响管道无关的外部电源、 并在大地中流动、且能作用于受影响管道的外部电流。地下管道的杂散电流有两种：直流杂散电流（其它管道的外加电流阴极保护系统、直流电运 输系统、采矿直流电牵引系统、直流电焊接、高压直流电输送系统、 大地磁场的扰动等）。交流杂散电流（高压输电线路、交流电气化铁路供电线路、入 地雷电流、故障强电流等）。
2、直流杂散电流的腐蚀与特点以其它管道的外加电流阴极保护系统，对某一影响的地下管道造 成的直流杂散电流腐蚀为例，我们可以看到：直流杂散电流必须在某 一部位从外部电流到受影响的管道上，然后流到受影响管道的某些特 定部位、并在这些特定部位离开受影响的管道进入大地，返回到原来的直流电源;其它直流干扰源产生的杂散电流腐蚀也具有同样的回路特点。网胡的电ME般收区 ：尚甲或岬嫁接头同刑的电流洗劫成电部i僭哩腐彼在杂散电流离开的那些部位，受影响的管道将发生腐蚀。腐蚀程 度的严重与否遵循法拉第定律（与流出的杂散电流量成正比，与管道金属材料的电化学当量成正比），即:aw= NT nF式中、AW：杂散电流造成的管体腐
3、蚀量，克；N：管体金属的原子量； I：杂散电流强度，安培；T:杂散电流对受影响管道的作用时间（流 出的时间），秒；n:管体金属的化合价；F：法拉第常数。杂散电流在单位面积的管体上产生腐蚀的速度可以表示为V = d（侦）-n isc dtnF杂散电流造成受影响管道腐蚀时，其管体（杂散电流流出处）的 阳极反应为：Fe r Fe+2+2e-已知N=55.84克，n=2, , F=26.8安培小时，我们假设：杂散 电流的强度为1mA （10-3安培），杂散电流流出处，管体面积（防腐层 破损面积）为1cm2，于是，V = 55.84x 10-3 =10.4 克/米 2 小时SC 2 x 26.8 x 1
4、0-4取管体的密度为7.80克/厘米3，于是，杂散电流在上述假定条件下 引起管体腐蚀的速度为V =10.4 x &76 =11.68 毫米/年1 毫米/月SC 7.80这就是说，当受影响的管体上有1cm2的防腐层破损，并在该面积 的管体上有1mA的杂散电流流出，那么这样小的杂散电流对管体的腐 蚀速度为11.7毫米/年，或近似地，1毫米/月。如果杂散电流的强 度比1mA更大些、流出的面积比1cm2更小些，它所引起的腐蚀速度会 更高。1mA的杂散电流使得壁厚为5mm的管道在半年左右的时间里，出现1cm2的腐蚀穿孔并不足以令人惊讶。交流杂散电流的腐蚀与特点交流杂散电流的腐蚀问题，虽然研究的历史也不算
5、短，但对其腐 蚀机理的论述不尽一致，这可能是源于在交流杂散电流作用下，金属 腐蚀行为的复杂性。目前比较一致的意见是(1)交流杂散电流能引 起或加速金属的腐蚀；(2)同样条件下交流杂散电流引起的腐蚀要比 直的小，一般认为约为直流杂散电流所引起腐蚀的2%；(3)阴极保 护在一定程度上可以抑制交流杂散电流的腐蚀。交流杂散电流会对金属的阳极溶解过程产生什么影响？中国科 学院院士曹楚南研究员从金属阳极溶解的动力学方程式入手，并利用 第一类修正的贝塞尔函数展开，得出了在幅植为v的交流电的作用 下，(管体)金属的阳极溶解电流密度的表达式：/广0饵+ 工(2SUsin (2k +1凯+工(-l)k72* jc
6、os(2皿)寸 k=0必k+1必由上式可以看到，为了求得Ia的平均值，可对时间t在一个周期T (=1/f) 内积分再除以积分周期T。由于sin(2k+1)3 t和cos(2k3 t)都是周期函 数，积分值为零，而第一项与时间t无关，积分平均值仍为原来的数值， 故等式右侧的第一项就是交流电引起的直流效应，它对于金属的阳极溶解 速度发生影响。令(I) = I J V 毕=J0fVa dc corr 0n/0 a摆 a)IcorrU a2L(r!)2根据上式，有JWJ r=0上式等号右方是对一个无穷级数求和。在V不太大的情况下， 阮我们取前5项(r=4)来估计一下交流电感应的影响:(I七a dc *
7、 1 + Tcorr2+1irvi4 时 64 国 J 2304 J 14745R J若Ba = 25mV，则在V=0.05V时，V =2，毕)歪* 2-28，即有交流P aL corr电时的阳极溶解速度要比没有交流电时的阳极溶解速度大1.28倍。在5写=4时，乒* 11.22，即交流电使阳极溶解速度增大10倍多。显然，Ba的数值愈大，同样大幅值的交流电引起的影响就 愈小。杂散电流的检测杂散电流的检测是必须做的基础工作，它对于判断是否存在杂散 电流腐蚀？是否必须而且要及时地采取排流保护措施？以及采取排 流保护措施之后，是否达到了有效防止其腐蚀的预期目的？都具有十 分重要的意义。检测工作分为两个
8、方面：杂散电流源为一侧，受影响的管道为一 侧。在所有的检测中，我们的体会是，以现场踏勘、掌握尽可能详细 的第一手资料最为重要，包括那些看似并不重要的细节。由前面介绍的杂散电流的回路特点可知：如果管道遭到了杂散电 流的影响，那么管道周围的电位梯度和管/地电位一定会发生变化， 所以，尽管需要检测的内容较多，但这两项通常是更重要的。关于直流杂散电流的检测，在SY/T001796中的第二章已有明 确规定，交流杂散电流的检测在SY/T00232000中的第二章也有明 确规定，故不重述。杂散电流危害程度的辨识（评价）这个问题必须遵循上述的两个标准，或其它的相关标准。关于直流杂散电流的存在与否及是否应及时采
9、取措施SY/T0017 96第1.0.3条规定：“当管道任意点上的管地电位较自然电位偏移 20mV或管道附近土壤电位梯度大于0.5mV/m时，确认为直流干扰。” 第1.0.4条规定：“当管道任意点上管地电位较自然电位正向偏移 100mV或者管道附近土壤电位梯度大于2.5mV/m时，管道应及时采取 直流排流保护或其他防护措施。”管道是否存在交流干扰（腐蚀），是否应及时采取相应的排流保 护措施，国内外均没有像直流排流保护标准那样明确的规定。我国 SY/T0032-2000，埋地钢质管道交流排流保护技术标准，第3.0.2条 规定：“当确认管道受交流干扰影响和危害时，必须采取与干扰程度 相适应的防护措
10、施。”遗憾的是，在整个标准中，并没有给出如何“确 认管道受交流干扰影响和危害”的具体技术指标；给如何判断交流干 扰的存在和在什么样的条件下必须及时采取排流措施的决策带来了 困难。所幸的是，在该标准的6.2节，排流保护效果评定，第6.2.2 条规定：“排流保护应达到下列指标：（1）在弱碱性土壤内，管道交流干扰电压W10V；(2) 在中性土壤中，管道交流干扰电压W8V；(3) 在酸性土壤或盐碱土壤环境时，管道交流干扰电压W6V。”杂散电流腐蚀的控制技术(排流保护)如何将遭受杂散电流腐蚀的地下管道有效地保护起来，是一项政 策性和科学技术性都很强的系统工程。从表面上看，似乎只要将杂散 电流源去掉，或者
11、对杂散电流源侧进行改造、完善，杂散电流引起的 腐蚀就可以得到彻底根除，或者得到显著控制。在许多情况下，地下 管道所有者或经营者将不得不从受影响的一侧(地下管道)来想办法。在多年实践的基础上，同时借鉴工业发达国家的成功经验， SY/T0017-96的第3章，对如何控制由于直流杂散电流引起的腐蚀， 给出了常用的排流保护方式。应根据具体情况灵活选择。接地式排流保护在国外用的比较少，但在我国却用得比较多。主 要原因在于我们对泄入大地的杂散电流的限制和控制不力，使干扰影 响的范围很大，不利于极性排流方式的应用推广。同时，也由于受地 理环境因素的限制，如矿山巷道中的电力机车对附近的埋地管道造成 明显影响时
12、，如采用极性排流，看似简单易行，效果能显著，但排流 的连接以及防盗会十分困难。有时，因极性排流会对直流电气化铁路 的行车信号系统造成干扰波动，在这种场合下，还是宜用接地式排流 保护。SY/T00232000的第5章对受交流杂散电流影响的地下管道， 可供选用的排流保护方式做了推荐。直流、交流杂散电流的排流保护方式，除了上述标准提出的各种方式之外，还有其它方式可供选择，如，电屏蔽、提高某一管段的防 腐层等及（防腐层大修）、接地栅极、极化电池以及接地电池等。至于哪种方式最合适、最可行，要从干扰源和受影响管道的具体 实际情况出发，多种方案反复比较，有时甚至是多种方式并用。理论 知识是重要的，实践经验是
13、宝贵的。3 排流保护设施根据调查，测定结果的分析, 选建适拜的排流保护方式。表3一0说明丁常用排流保护方式洒优缺点和适用性*排而保护方式表 3JL1曾道W JI应Ml件恼干拭曾通.上 有檬 定的 阳根 匠； n距谀电斯任 地障吨乩回in垠 用近的干iicttm上 管也电位正tn 交变宙轨屯怛站通小不能直接向干恍晡排 诚优i荷甲埠祐；2敕里M1安装而便，Z. Ii HML3.不要呢源1. 保fpfeLW 虹2. mJ 用K flU 席 旅万式不能应用 的待场含i3. 一屯半停运时可 对管道艮佛阳吸 保护1咬用散国广泛，1 谴解答种情况； 2jctxm设曜干熟:牧 小；3一 U毋供耶分明根馄 护屯
14、而（当罪职牺我 阴极接地时点1座用能围布FK当育KJ ST缺船 较诚时，保护p脚|姓轨：电|曲土惭蛛轼电位分|布黔碗辍大；3.而要电部5粟植善；X花性制助槌地味5排流保护设施5.0.1根据调查与测试结果的分析,可按表5.0.【选定适用的 排流保护方式。5.0.1排流保护方式线示意图应m条什优点映A被干扰同 与地昧直接 川导戏连接砌*地床村料为 刑材等；接地电吼必援地电町排流技商虬始济g保护电流两失搬干扰柠电 与地味问搓 人推和节件安装在金 任箱休内）， 可理地或宵 于地血。接 地电阻必翅 小于代击接 地电阳可应m 于剧核 锹护管 id;槽位式 排旅利 用挪分 干扰电 压作P1 极保护1金.价雄
15、表5.0.1排流方式接坡示意图r!傩川条件优点的点.!* a . 用L&被F拭竹ill 与牺牲阳根 川导线直接 相连排液效 果好； 向管道 提供阴 极保护 电流价格较 高.需 注Q柄 牲阳极 极性逆 转时题排流保护的效果评价SY/T001796的第4章给出了直流排流保护效果的评价指标:排疏保护散果指标表4.X1排浦方式干扰时管地电位一 1 V正电位平均值比（%）色援向干杭源排械t宜 接 愤性，强制排流5 式）+1095-+I0-+5S5间接向F批城排海1崔地排沌身式） + 1090+ (0+5璀350同时，我们可以由“正电位平均值比”的计算公式: 1( + ) V 2( + ) X 100 %V 1( + )式中，七为正电位平均值比
