摘要：某长输埋地输气管道遭受严重的直流干扰，经过走访调研，借助技术手段确定了干扰源为长沙地铁２号线，针对此干扰提出了治理措施。
关键词：地铁；直流干扰；管道
随着交通行业的快速发展，以直流牵引系统为动力的地铁，高压直流输电线路与埋地输气管道出现交叉，并行或者距离过近的现象越来越多，导致埋地输气管道遭受严重的直流干扰，直流干扰容易引起埋地输气管道腐蚀加剧为了保证埋地输气管道安全运行，降低直流干扰程度，减缓管道腐蚀，有必要采取有效的检测手段找到干扰源，并采取合理的降低干扰的措施来减少风险。
1管道基本情况
某天然气管道于年投产运行，管径为mm，材质为L钢，壁厚为7.9mm，埋地输气管道外防腐层采用3LPE防腐层，线路阴极保护采用强制电流方式，区域场站阴极保护采取牺牲阳极的方式。在日常电位测试中发现A分输站至7#阀室约km埋地管道遭受严重直流干扰。该段管道中，A分输站、4#阀室、C分输站设置了阴极保护站，具体详见图１。
2直流干扰分析
2.1干扰源的调研
针对此干扰问题，经过走访电力公司和地铁公司，发现管道附近无直流高压输电线路与管道交叉或并行，距离管道约10km处有长沙市地铁2号线，也可能存在未知的直流干扰源。研究人员与分输管道日常管理人员详细交谈，得知长沙地铁2号线运行前并未发现直流干扰问题，运行后发现管道直流电位出现偏正、偏负现象，但是并不能排除未知直流干扰源干扰，初步怀疑直流干扰源为长沙市地铁2号线，下一步将借助检测手段来进一步证明。
2.2干扰源的确定
2.2.1直流杂散电流干扰的检测方法
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第二阶段是分析第一阶段的检测结果，选择电位详细监测点的位置，在杂散电流干扰的阴极区、阳极区及电位波动相对剧烈区段连续监测ON/OFF电位24h，分析直流杂散电流的干扰特性。
2.2.2直流杂散电流干扰检测数据分析
（1）第一阶段：管道沿线ON/OFF电位数据分析
在4#阀室监测恒电位仪，4#阀室管道与接地网已短接，从图3可以看出，4#阀室恒电位仪的控制电位基本保持在-mVCSE之间，恒电位仪的输出电流在7A上下波动。
同样，在A分输站和C分输站监测恒电位仪输出参数?从图4和图5可以看出，A分输站恒电位仪的控制电位基本保持在-mVCSE附近，恒电位仪的输出电流约为1.5A。C分输站恒电位仪的控制电位基本保持在－-mVCSE附近，恒电位仪的输出电流在2A左右。
在上述状态下，同步中断管道沿线A分输站、4#阀室和C分输站恒电位仪，测试管道沿线ON/OFF电位(图4)，发现管道ON/OFF电位在—-mVCSE间波动，Ａ分输站至2#阀室间管道的断电电位(OFF电位)达不到-mVCSE的最低保护标准(图5)。为了进一步确定杂散电流的干扰特性，开展第二阶段的测试工作。
（2）第二阶段：ON/OFF电位24h连续监测数据分析
根据图4中测试数据，在杂散电流干扰电位波动最剧烈的位置和断电电位最正的位置选取3个测试特征点(CS+m、CS+m、CS+m)，连续34h监测特征点位置的ON/OFF电位，监测曲线如图6至图8所示。
从图6至图8可以看出，CS+m测试位置的断电电位依旧达不到-mVCSE的保护标准，4#阀室管道与接地网短接，恒电位仪的输出电流约为7A，形成的阴极电位梯度场的范围约为2km。在距离4#阀室1.5km位置CS+m处ON/OFF电位为-mVCSE/-mVCSE，说明采取将4#阀室管道与接地网短接措施，可使电位波动的范围变窄，阀室漏电也造成了恒电位输出参数设置的误判。CS+m电位在夜间波动不明显，夜间的OFF电位为-mVCSE，达到-mVCSE的最低电位标准。CS+m、CS+11m、CS+m白天电位波动非常严重，夜间电位波动基本较小，说明干扰源白天处于运行状态，夜晚处于停运状态。
经过查找长沙地铁2号线运行时刻表，管道电位波动的时间段与长沙地铁2号线的运行时刻表吻合，证明此段管道所遭受直流干扰源为长沙市地铁2号线.长沙地铁2号线采用DCV牵引供电方式，采用架空接触网，地铁站距离管道最近约10km。
由于地铁多采用直流电力牵引系统并把走行轨作为回流线，在列车运行的不同过程中以及不同负载的情况下，走行轨中的工作电流差别很大。该电流绝大部分能经过走行轨回到电源负极，但还有一小部分从轨道与地面绝缘不良的位置泄漏到道床及周围土壤中，形成杂散电流，杂散电流形成如图9所示。直流电位数据处于动态变化之中，属于动态干扰。沿着铁轨漏入土壤中的交流杂散电流从管道防腐层某破损点进入，从管道其他某防腐层缺陷点流出。杂散电流进入部位处于阴极区，杂散电流流出处部位处于阳极区，造成流出处管道腐蚀加剧。
根据电化学腐蚀理论，管道周围土壤环境不同时，管道上会发生不同的电化学反应，腐蚀反应方程如下：
上述反应通常会生成Fe(OH)2，Fe(OH)2很不稳定，很容易被氧化变成Fe(OH)3，生成的Fe(OH)2会继续被土壤中的氧气氧化成棕黄色的Fe2O32xH2O(红铁锈的主要成分)，而Fe(OH)2可进一步生成Fe3O4(黑铁锈的主要成分)。在对遭受直流干扰段管道开挖修复防腐层缺陷时发现锈蚀点，属于局部腐蚀，锈蚀颜色为棕黄色和黑色(图10)，进一步说明地铁造成的直流干扰，加速了管道腐蚀的加剧。
根据规范[4]规定。基本判定此段管道严重遭受地铁直流干扰。
3直流干扰方案推荐
根据规范规定，此标准共推荐4种持续直流干扰防护措施:接地排流、直接排流、极性排流和强制排流。接地排流方式适用于管道阳极区较稳定且不能直接向干扰源排流的场合，直接排流方式适用于管道阳极区较稳定且可以直接向干扰源排流的场合。此方式使用时须征得干扰源方同意。极性排流方式适用于管道阳极区不稳定的场合。如果向干扰源排流，被干扰管道需位于干扰源的负回归网络附近，且须征得干扰源方同意。强制排流方式适用于管道与干扰源电位差较小的场合，或者位于交变区的管道。如果向干扰源排流，被干扰管道需位于干扰源的负回归网络附近，且须征得干扰源方同意。
根据以上4种排流方式的适用条件和优缺点，结合现场实际情况，决定选用强制排流和接地排流相结合的方式，即通过调整恒电位仪参数对直流干扰电流加以抑制，然后根据抑制后的缓解程度在管道上敷设牺牲阳极排流。牺牲阳极一般选用镁阳极、锌阳极、铝阳极?恒电位仪控制电位参数一般处于mV左右，锌阳极与其接近，且锌阳极电位稳定不易形成漏失阴极保护电流，同时锌阳极能给管道提供阴极保护电流，推荐排流地床采用锌阳极。
4.结论
在确保管道外防腐层完整性前提下，尽量做到管道与土壤绝缘，防止更多的杂散电流进入管道，但是由于施工、防腐材料等原因，防腐层绝对绝缘是不可能的，直流杂散电流防护思路是在确保自身恒电位仪发挥最大功效的同时主要采取“疏”，即排流。本文推荐排流地床采用锌阳极，锌阳极电位稳定不易漏失阴极保护电流，同时锌阳极能给管道提供阴极保护电流。
惠海军、戴乾生、罗四元、李智，中国石油西气东输管道公司
来源：《第六届中国国际管道会议论文集》年
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