許新裕 劉帥

國家管網(wǎng)集團福建公司

摘要：為明確廈門(mén)地鐵1號線(xiàn)對成品油管道的直流雜散電流干擾的影響范圍及程度，在評估管道陰保系統運行有效性的基礎上，開(kāi)展現場(chǎng)檢測評價(jià)等研究，掌握了管道電位偏移分段、周期性變化等特征的基本規律，同時(shí)制定相應的陰保系統改造、排流緩解治理方案，現場(chǎng)驗證了方案的有效性，可為類(lèi)似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：管道；地鐵直流干擾；雜散電流；陰極保護系統；排流措施

近年來(lái)，我國電氣化鐵路、高壓輸電線(xiàn)路、城市軌道交通等基礎設施迅速發(fā)展，與油氣管道交叉、近距離并行情形日益增多，管道遭受的雜散電流干擾風(fēng)險愈發(fā)凸顯。雜散電流干擾影響管道陰極保護系統正常運行，可能造成管體腐蝕、氫脆、防腐層剝離、設備設施打火燒蝕和操作人員觸電等危害，甚至誘發(fā)著(zhù)火爆炸事故，危及管道周邊群眾生命財產(chǎn)安全及環(huán)境安全。以廈門(mén)地鐵1號線(xiàn)對埋地成品油管道直流雜散電流干擾的影響開(kāi)展研究，在評估管道陰極保護系統運行有效性的基礎上，通過(guò)現場(chǎng)檢測管道電位的波動(dòng)變化、雜散電流的方向等，明確直流干擾的影響范圍、程度，分析其干擾規律，制定相應治理方案。

1  概況

某成品油管道集石支線(xiàn)全長(cháng)12.99 km，管徑為323.9 mm，管道材質(zhì)為L(cháng)415，壁厚為8.7 mm。集石支線(xiàn)與廈門(mén)地鐵1號線(xiàn)近距離并行、且在廈門(mén)大橋跨海位置存在1處交叉，交叉角度約20°。地鐵1號線(xiàn)投運后，集石支線(xiàn)的大部分管段受到了強烈的直流干擾。

集石支線(xiàn)集美閥室內設置強制電流陰極保護站1座，通過(guò)與干線(xiàn)管道跨接對其進(jìn)行保護，根據測試，現場(chǎng)還存在一些地下直連犧牲陽(yáng)極對其進(jìn)行聯(lián)合保護。集石支線(xiàn)路由及測試樁分布如圖 1所示，主要干擾源與管道位置關(guān)系如表 1所示。

圖 1 集石支線(xiàn)路由及測試樁分布

表 1 集石支線(xiàn)直流干擾源情況

2  直流干擾測試結果

2.1  直流干擾檢測數據評估

按照GB/T 21448―2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規范》要求，為控制管道腐蝕需確保陰極保護電位在﹣0.85 VCSE到﹣1.2 VCSE的可接受范圍內，陰極保護電流約在1 A左右。按照AS 2832.1―2015《Cathodic protection of metals，Part1: Pipes and cables》規定的指標進(jìn)行評價(jià)，試片斷電電位正于陰極保護準則比例大于5%，為不可接受水平。

對集石支線(xiàn)全線(xiàn)13個(gè)測試樁進(jìn)行直流干擾檢測，結果如表 2所示。 顯示測試期間集美閥室外側測試樁斷電電位為0.785 V～﹣1.305 V，平均值為﹣0.914 V。正于保護準則0 mV 、正于保護準則50 mV、正于保護準則100 mV、正于保護準則850 mV的比例分別為33.46%、28.11%、23.13%和0.96%，為不可接受水平。其他測試樁有9處直流干擾正于﹣850 mV比例在5.13～33.46%之間，為不可接受水平。初始保護電位正于保護準則比例如圖 2所示。

表 2 集石支線(xiàn)直流干擾檢測數據

圖 2 集石支線(xiàn)初始狀態(tài)保護電位正于保護準則比例

2.2  干擾防護措施試驗

當集石支線(xiàn)與干線(xiàn)管道跨接時(shí)，地鐵干擾電流會(huì )在干線(xiàn)管道和支線(xiàn)管道之間相互流動(dòng)，導致支線(xiàn)管道可能會(huì )受到干線(xiàn)雜散電流的干擾。由圖 3可以看出，當干線(xiàn)與集石支線(xiàn)斷開(kāi)跨接時(shí)，跨海絕緣接頭處的跨接電流明顯減小，當干線(xiàn)與集石支線(xiàn)跨接時(shí)，有較多的干擾電流通過(guò)恒電位儀陰極端的跨接處流入流出至管道其他段。因此采用分段絕緣措施通過(guò)阻隔干擾電流的流通路徑來(lái)減弱雜散電流的干擾影響。

圖 3 跨海絕緣接頭與支線(xiàn)管道陰極端電流分布

斷開(kāi)集美閥室干線(xiàn)與支線(xiàn)的跨接，且將恒電位儀調節成僅保護支線(xiàn)管道狀態(tài)，恒電位儀輸出保持為恒流3 A。對支線(xiàn)沿線(xiàn)管道進(jìn)行24 h通斷電電位測試，結果如表 3和圖 4所示�？梢�(jiàn)集美閥室位置干擾最大，通電電位波動(dòng)范圍為﹣8.922 V～6.346 V，斷電電位波動(dòng)范圍為﹣1.235 V～0.584 V。集美閥室、JS01042、JS11288、JS12001和JS13003共5處位置依然不滿(mǎn)足AS 2832.1―2015準則相關(guān)要求，其余7處位置保護效果良好。與斷開(kāi)前的檢測結果相比，支線(xiàn)的整體干擾幅度有一定程度的降低，但是在兩端靠近絕緣接頭位置出現了干擾峰值點(diǎn)。均勻選取5處測試樁進(jìn)行時(shí)間對齊，根據電位偏移結果可以看出，集美閥室和測試樁JS08373位置為主要雜散電流流入流出點(diǎn)，如圖 5～圖 7所示。

表 3 干線(xiàn)與支線(xiàn)分段絕緣后支線(xiàn)通斷電電位檢測結果

圖 4 干線(xiàn)與支線(xiàn)分段絕緣前后通斷電電位對比

圖 5 集美閥室分段絕緣后絕緣接頭位置干擾增大

圖 6 集美閥室分段絕緣后干擾減小

圖 7 雜散電流流入流出位置判斷

3  直流干擾治理方案

根據集石支線(xiàn)直流干擾現場(chǎng)測試結果和干擾防護措施試驗結果，針對廈門(mén)地鐵1號線(xiàn)的直流干擾影響，提出分段絕緣、優(yōu)化現有陰極保護系統、增加陰極保護站和增用極性排流措施的治理方案。分段絕緣位置和增加陰保站位置如圖 8所示。

圖 8 分段絕緣位置和增加陰保站示意

（1）斷開(kāi)集美閥室干線(xiàn)和支線(xiàn)絕緣接頭跨接線(xiàn)，斷開(kāi)石潯閥室絕緣接頭的跨接線(xiàn)，將管道劃分為4管段獨立保護，分別為：集美閥室至石湖山油庫段、集美閥室至東孚油庫段、石潯閥室至集美閥室段和內坑閥室至石潯閥室段。

（2）集美閥室現有恒電位儀保護集美閥室至東孚油庫段并在石湖山油庫增加1套陰極保護系統保護集美閥室至石湖山油庫段管道。

（3）在地鐵1號線(xiàn)與管道交叉點(diǎn)及前后測試樁、并行段測試樁和地鐵站及車(chē)輛段靠近的位置，增設極性排流措施，5個(gè)具體位置為：JS06482AV、JS07670AV、JS08373AV、JS10584AV、JS11288AV，采用70支高電位鎂陽(yáng)極（200 m地床長(cháng)度）＋極性排流器。

4  結論

通過(guò)開(kāi)展廈門(mén)地鐵 1號線(xiàn)對成品油管道集石支線(xiàn)直流干擾檢測和緩解治理措施試驗驗證，明確了其干擾影響范圍、影響程度、周期性變化以及電位偏移等規律。下一步將通過(guò)分段絕緣的方式，在集美閥室和石湖山油庫分別增設陰保站，以治理地鐵對管道的直流干擾影響，同時(shí)開(kāi)展管道腐蝕監測研究，檢測評估干擾治理方案的效果。

作者簡(jiǎn)介：許新裕，工程師，現就職于國家管網(wǎng)集團福建公司管道部，從事管道完整性管理工作。聯(lián)系方式：15960902560，1772748941@qq.com。