杂散电流对长输管道腐蚀的探讨与防护

第4 2卷第 1 2期 2 0 1 3年 1 2月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V O 4 2 N O 1 2 D e c e mb e r ，2 0 1 3 杂散电流对长输管道腐蚀的探讨与防护 闫明龙 ，吕永林 ，周翔宇 ( I 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川 i成都 6 1 0 0 4 1 ； 2 大连港油品码头公司，辽宁 大连 1 1 6 6 0 1 ) 摘 要： 对金属管道腐蚀的原理进行了论述， 并专门就电解腐蚀对长输管道所产生的影响进行了研究讨论。 电解腐蚀分为交流电腐蚀和直流电腐蚀且直流电腐蚀更为严重 ；交流电与管道距离超过 1 0 0 0 i n时则不需要考 虑防护措施 ；当交流电密度值大于 1 0 0时，则必须采取防护措施；当交流电密度值小于 3 O时则一定不用考虑 防护措施；直流电附近的管道周围土壤电位梯度大于 2 5 m V m时，应采取直流排流保护措施。 关键词：腐蚀；管道；杂散电流；直流电腐蚀；交流电腐蚀 中图分类号：T E 9 8 0 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 3)1 2 1 7 3 7 0 2 S t ud y o n S t r a y Cur r e nt Cor r o s i o n f o r Lo ng Di s t a n c e Pi pe l i ne s a nd I t s Pr o t e c t i o n Y A N Mi n g l o n g ， LV Y o n g l i n ， Z HOUXi a n g - y u ( 1 Ch i n a P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g Co ， Lt d S o u t h we s t Br a n c h ， S i c h u a n Ch e n g d u 6 1 0 0 4 1 ， C h i n a 2 Da l i a n p o r t Co r p o r a t i o n Oi l T e r mi n a l Co mp a n y , Li a o n i n g Da l i a n 1 1 6 6 0 1 ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： T h e c o r r o s i o n p r i n c i p l e o f me t a l p i p e s wa s d i s c u s s e d ， a n d e ffe c t o f t h e e l e c tro l y t i c c o rro s i o n o n t h e l o n g d i s t a n c e p i p e l i n e wa s a n a l y z e d T h e e l e c t r o l y t i c c o rro s i o n i s d i v i d e d i n t o e x c h a n g e e l e c tri c c o r r o s i o n a n d DC e l e c t r i c c o rro s i o n， a n d DC e l e c t r i c c o rro s i o n i s mo r e s e r i o u s ； Th e e x c h a n g e e l e c t r i c c o rro s i o n f o r t h e p i p e l i n e wh o s e l e n g t h i s o v e r 1 0 0 0 m d o e s n t n e e d p r o t e c t i o n me a s u r e s ； W h e n t h e e x c h a n g e e l e c t r i c d e n s i t y v a l u e i s g r e a t e r t h a n 1 0 0 ， p r o t e c t i o n me a s u r e s a r e mu s t b e t a k e n ；Wh e n t h e e x c h a n g e e l e c tri c d e n s i ty v a l u e i s l e s s tha n 3 0 ，p r o t e c t i o n me a s u r e s a r e n t n e e d e d ； P o t e n t i a l g r a d i e n t o f s o i l a r o u n d p i p e l i n e n e a r DC e l e c tri c i s gr e a t e r t h a n 2 5 mV m， d i r e c t d r a i n a g e p r o t e c t i o n me a s u r e s s h o u l d b e t a k e n Ke y wo r d s ： Co r r o s i o n； P i p e l i n e； S t r a y c u r r e n t ；DC e l e c t r i c c o rro s i o n； AC c o r r o s i o n 腐蚀对于长输管道的影响毋庸置疑， 很多管道 的泄漏与破裂都是由腐蚀开始的。本文就电化学腐 蚀原理 、交流电和直流电对管道所产生影响进行研 究与讨论 。 对于金属管道来说，电化学腐蚀是无处不在的。 其腐蚀类别可以分为两种： 原电池腐蚀和电解腐蚀 。 原电池腐蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池 而产生的腐蚀。而原电解腐蚀是指外界杂散电流使 电解溶液 的金属进行 电解而产生的腐蚀 。对于长输 管道来说，这两种腐蚀都会在长输管道上发生口 。 这是由于土壤具有储水特性 ， 而其中存储的水充当 了电解质溶液。 l 管道腐蚀原理及腐蚀程度判定 1 1 原电池腐蚀原理和解决办法 通常需要保护的管道的电位是比较低的， 我们 把它叫做阳极。通常会在其旁边设一个比其电位更 低的辅助阳极。这样会在管道与辅助阳极间通过电 解质溶液产生电流。用这个电流来消除腐蚀电流， 这样便可保护管道不受腐蚀的侵蚀p 。 1 _ 2 电解腐蚀原理及判定 管道受电解腐蚀的原因是 由于管道周围有电 车 、电线杆以及大型输 电工程如“ 三峡 、葛洲坝一 上 海” 等以接地为回路的输电系统。这使得管道周围 的土壤中产生杂散电流， 从而使管道产生了电化学 腐蚀。其腐蚀类型基本分为 2 种，分别是交流电腐 蚀和直流电腐蚀M 。下面做分别介绍。 1 2 1 交流电对管道腐蚀的影响 本节以电线杆对管道的腐蚀影响为例 阐述对 交流电腐蚀的判定与防护。交流电对管道的干扰由 2个方面来判定 。分别是 电压大小和交流电与管道 的距离 。如果电压小于 4 V时可完全不用考虑。 如若大于 4 V时，则可按下列公式计算： 。： ( 1 ) P丁 【 其中： 一评估的交流电流密度，A m ； 收稿 日期： 2 0 1 3 - 0 5 - 1 4 作者简介： 闰明龙 (1 9 8 7 一) ，男，辽宁抚顺人，助理工程师，硕士，2 0 1 2 年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业，研究方 向：长输管道腐蚀。 E -ma i l ： 3 3 4 8 5 0 3 4 6 q q c o m。 1 7 3 8 当 代 化 工 2 0 1 3年 1 2月 交流干扰电压有效值的平均值，v p 一土壤电阻率，Q m； 一 破损点直径， m 。 通常把交流电流密度分成 3 个指标 ： 当 c 的值大于 1 0 0时，其干扰程度为强； 当 c 的值大于 3 0且小于 1 0 0时，其电流干扰 强度 为中； 当 c 的值小于 3 0 时，其干扰强度为弱。 当交流电干扰强度判定为 “ 强”时则必须采取 防干扰措施；当为 “ 中”时，则最好采取防干扰措 施 ；当为 “ 弱”时则不需采取防干扰措施 。 当交流电压高于 1 1 0 k V时， 其对管道会产生影 响见图 l 。 图 1 极限接近段长度 与间距 a相对关系图 Fi g 1 Re l a t i v e d i a g r a m o f l e n g t h a n d s p a c i n g 1 2 2 直流电对管道腐蚀的影响 类似于电车 、大型输电工程如 “ 三峡 ”等 以接 地为回路的输电系统都会产生直流电。这些杂散电 流可以使管道的电位差达到 9 V左右并能产生几十 千米之远 。 所以其对管道的腐蚀强度会更加严重。 下面就直流电对管道的腐蚀影响情况及何时需要 进行防护措施进行简要介绍。 把地级进行相等长度的分割， 并用矩阵法先求 出地极表面的电流分布情况， 再利用解析式得出土 壤 中各个部分的电流场分布。 管道上尸 ( ) 点产生的电位和 U 方向电位梯度： 平行走向： D 】 1 f ( P ) = 型 _ 了 ( 3 ) 4 冗 + ( 一 一 “ ) + ( 一 h 2 ) z j 垂直走向： = 其中： 广接地极表面第 i 单元的线电流密度 ，A m。 =一 + 一 一 十 一 ) 所以，地极在 P点产生的电位和U方向电位梯 度 ： ( 尸 ) = ( 尸 ) ( 6 ) ( P ) = ( 尸 ) ( 7 ) 由此 ，总结出直流干扰的杂散 电流干扰强弱程 度 见表 1 表 1 杂散电流强弱程度判断表 T a b l e 1 S t r a y c u r r e n t p o we r d e g r e e j u d g i n g t a b l e 当管道附近土壤电位梯度大于 2 5 m V m时， 则 应对管道采取直流排流保护。 2 结 论 ( 1 ) 原电池腐蚀和电解腐蚀都会对长输管道 产生腐蚀 的影 响。 ( 2 ) 电解腐蚀分为交流电腐蚀和直流电腐蚀， 且直流电腐蚀更为严重。 ( 3) 交流电与管道距离超过 1 0 0 0 m时则不需 要考虑防护措施 。 ( 4) 当交流电密度值大于 1 0 0 时，则必须采 取防护措施 ；当交流电密度值小于 3 0时则不用考 虑防护措施。 ( 5 ) 直流电附近的管道周围土壤电位梯度大 于 2 5 m V m时 ，应采取直流排流保护措施。 参考文献： 1 胡春伟埋地管道材料在土壤 中的交流腐蚀行为研究 【 D 】 大庆石油 学院， 2 0 0 3 2 曹阿林， 朱庆军， 侯保荣， 张胜涛 油气管道的杂散电流腐蚀与防护【 J J 煤气与热力，2 0 0 9 ( 0 3 ) ： 2 5 3 阎顺 交流电气化铁路杂散电流对油气管道的腐蚀与防护 J 铁道 勘测与设计，2 0 1 1 ( 0 3 ) ： 1 2 1 4 4 计雪松，秦朝葵 杂散电流对埋地燃气管道的腐蚀及其监测J