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1、某地管线土壤电阻率和管地电位的测量摘要油田埋地金属管道杂散电流的腐蚀是各大油田所面临的重要问题。本文通过建立实验 装置进行现场实验，根据现场得到的实验数据绘制图、表进行分析得出了如何判断土壤环 境中杂散电流的分布位置、强度及管线上的流入点和流出点的位置。对管道进行阴极保护 措施和阴极保护的效果可以得到：在特石管线这样地质条件复杂的情况下，采取牺牲阳极 保护方案是行之有效的。可以消除地下管道的腐蚀隐患。经过测试结果表明，阴极保护系 统没有造成任何负作用，而且使接地网、地下电缆都起到良好的保护作用，只要在实施方 案的过程中采取必要的安全防护技术措施，阴极保护系统就可以做到安全可靠运行。在本 文中采
2、用的阴极保护系统的镁合金牺牲阳极等主要产品工作性能稳定而可靠。阴极保护系 统在特石管线的应用，取得了明显的经济效益。关键词：管道腐蚀、油气管道 、电阻率Test of Soil Resistivity and Potential of PipelineAbstractThe oil field buries the metal pipeline stray currents corrosion is the important question which each big oil field faces. This article carries on the scene experimen
3、t through the establishment test installation, obtained the empirical datum plan chart, how the table according to the scene to carry on the analysis to obtain to judge in the soil environment on the stray currents branching location, the intensity and pipelines inflow and flows out a position. Carr
4、ies on the cathodic protection measure and the cathodic protection effect to the pipeline may obtain: In the special stone pipeline such geological condition complex situation, uses the sacrifice anode protection plan is effective. May eliminate underground ducts corrosion hidden danger. Indicated a
5、fter the test result that the cathodic protection system has not created any negative effects, moreover causes the counterpoise, the buried cable to play the good protective function, so long as takes the essential safety protection technical measure in the implementation plans process, the cathodic
6、 protection system may achieve the safe reliability service. In this paper uses the cathodic protection systems magnesium alloy sacrifice anode and so on main product operating performance is stable and is reliable. The cathodic protection system in the special stone pipelines application, has obtai
7、ned the obvious economic efficiency.Key words： pipeline corrodes, oil gas pipeline, electronic resistivity目录摘 要 1Abstract 21 文献综述 21.1 杂散电流腐蚀 41.2 杂散电流产生的原理 51.3 杂散电流的危害101.4 杂散电流的排流保护方法121.4.1 直接排流法121.4.2 极性排流法131.4.3 强制排流法141.4.4 接地排流法142 实验方法 152.1 土壤电阻率的测定方法 错误！未定义书签。2.1.1 试验所用仪器简介152.1.2 土壤电阻率
8、的测定原理 162.2 管地电位的测定方法 172.2.1 试验所用仪器172.2.2 现场测定过程和原理183 某地管线土壤电阻率和管地电位的测量 183.1 土壤电阻率的测定 183.2 管地电位的测量 233.3 保护技术方案 274 结 论29参考文献30谢 辞 301 文献综述1.1 杂散电流腐蚀杂散电流是指在地下流动的设计之外的电流，如电气化铁路、各种用电设 备接地等散步的电流都可视为杂散电流。这种电流也能对地下金属管道产生腐 蚀破坏作用，因杂散电流引起的腐蚀破坏作用，称为杂散电流腐蚀或干扰腐蚀， 也有称为电蚀。杂散电流腐蚀可分为直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀两大类。直流杂散电
9、流腐蚀直流杂散电流对金属产生的腐蚀原理，同电解情况类似，即阳极为正极， 进行氧化反应；阴极为负极，进行还原反应。通常直流杂散电流从土壤进入金 属管道的地方带有负电，这一区域称为阴极区1。处在阴极区的管道一般不受什么影响，若阴极区的电位过负时，管道表面 上会析出大量的氢，造成防腐绝缘层老化、剥落。当杂散电流由管道的某一绝 缘层损坏处流出时，管道带有正电，这一区域称为阳极区。处于阳极区的管道， 钢管以铁离子的形式溶于周围介质中，因此阳极区的管道受到腐蚀。直流杂散电流干扰腐蚀的损耗量与杂散电流强度成正比。即杂散电流的强 度愈大，引起的金属腐蚀就愈严重。按法拉第定律计算，当杂散电流为 1A 时， 一年
10、内可腐蚀36kg铅，11kg铜和10kg铁。在杂散电流干扰比较严重的地区， 电流可达几十安培，甚至几百安培。所以，杂散电流造成的集中腐蚀破坏是很 严重的。壁厚89mm钢管，快者23个月就会穿孔。直流杂散电流干扰腐蚀不同于自然腐蚀，主要表明为： 杂散电流腐蚀与自然腐蚀杂散电流腐蚀是外部电源作用的结果，而自然腐蚀电流则是自发进行的。 受杂散电流影响的管道这种管道的阳极区和阴极区是彼此分开的，这类似于宏电池腐蚀。 杂散电流干扰腐蚀与自然腐蚀的极性区别 杂散电流干扰腐蚀，其电极电位较负的区域为阴极区（即电流进入管道的区域）， 电极电位较正的区域为阳极区（即电流流出管道的区域），这与自然腐蚀的极性 恰好
11、相反。 杂散电流干扰腐蚀与土壤电阻的关系杂散电流干扰腐蚀强度的大小，同土壤电阻率成反比，即土壤电阻率愈高， 干扰腐蚀速度愈低，这与宏电池腐蚀的情况类似。 杂散电流干扰与自然腐蚀 杂散电流干扰，其阴极区可能发生析氢破坏，而自然腐蚀的阴极区，一般 不会受到什么影响。交流杂散电流腐蚀交流杂散电流对金属管道腐蚀的原理是，当管道接近或长距离与电力线平 行时，高压电力线将在附近埋地钢管上感应产生二次交流电，使管道产生很高 的感应电压，管道与周围土壤之间也产生可达几伏或几十伏的电位差。当这些 电流迭加在腐蚀的电化学原电池上时，相当于去极化作用，从而减轻了阳极和 阴极极化现象和电化学钝态。比起直流杂散电流腐蚀
12、，交流杂散电流的腐蚀量 并不大，但集中腐蚀性强。大量的试片结果表明，不论是平均失重量或是腐蚀 坑深都随着干扰电压、电流的增大而加强。其中腐蚀坑深随干扰电压的升高而 加大的趋势更明显更有规律性。交流杂散电流干扰腐蚀不同于自然腐蚀，主要表现在： 交流杂散电流干扰腐蚀过程 这是在一个变化迅速而强度甚大的电场作用下进行的化学腐蚀。在强度 上，它比自然腐蚀要大得多。 在各种因素的影响下造成强电场的集中腐蚀 由于种种因素的影响，作用于管道上的交流电场非常不均匀，从而造成了 强电场的集中腐蚀，这比直流干扰腐蚀更明显，易形成小孔腐蚀，造成穿孔。 交流杂散电流干扰腐蚀的反应这种腐蚀比一般腐蚀的电化学反应时间短得
13、多，即在 0.02 秒内就可以形成 腐蚀。 交流杂散电流干扰腐蚀的损害 这种情况通常是低频率要比高频率造成的损害大。1.2杂散电流产生的原理在电气化机车运输系统中，钢轨除支持车轮在其土滚动外,同时又作为一个 导电介质存在, 即电气化机车的负荷电流是经过钢轨构成返回电路的。但钢轨 与大地不可能是绝缘的,所以,总会有一部分电流流经大地,或流经管路和电缆外 皮, 最后返回牵引变流所,如图1.1 所示,这就是杂散电流。图 1.1 直流杂散电流产生的原理图Fig.1.1DC stray current generated schematic杂散电流的数值在电机车负荷电流中所占的比例是相当大的。目前,我国
14、很 多电气化机车的钢轨因缺乏经常性的维修，其接缝只有鱼尾板相连接,没有电气 上的连接,故其杂散电流高达 100%,即使把钢轨焊接成长轨,像路段 1 公里长轨 之区段中部的杂散电流，也仍达 17%。由此可见,杂散电流随着轨道和底板间 接触电阻的减少，轨道电阻的增加,杂散电流就愈大。杂散电流的分布决定于牵 引网路上的负荷。图 1.1是表示在单侧供电的线路上有一台电气化机车时杂散 电流的流通情况。为了便于分析问题，现以一台电机车为例,找出描述这一物理 现象的数学摸型。这在理论上是很难解决的。为便于分析起见,我们作两点假设: 第一，假设空间的问题为平面的问题； 第二，假定电磁场的问题为电路的问题。事实
15、上，在电气化机车运输过程中,与电气化机车运输轨道平行的还有高压 电缆等金属管线存在。这些管线的电阻远比大地的电阻小得多2 。因此,它们是杂散电流的良好通道。大部分杂散电流通过这些管线流回牵引变 流所。所以，上面的假设是可行的。为了找到数学摸型,根据上面的假定,可画出等值电路。如图 1.2 所示。i+ li I IFig.1.2 The equivalent circuit of DC stray current图 1.2 中的 r 表示钢轨每公里的电阻 ; g 表示钢轨与大地间每公里的电导 , rc式:图 1.2 直流杂散电流的等值电路图duu - (u +-dx di. ) +. d x)dxd. x ) ir dx.(1.1)(1.2)rdu (u+dx. d x) g . d x cduir(1.3)dxrdi ug(1.4)dxc得到钢轨对地电位的公式：u Aeax + Be -ax(1.5)简化 1.1)、(1.2)式，整理得：i - (i解微分方程式,(1.3)、(1.4)，1g二；r表示钢轨与大地间每公里的接触电阻。这个等值电路可列出下面的微分方程 c r c
