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燃气管道杂散电流腐蚀及防护在燃气管道运行过程中，由于环境条件和管道使用维护等因素的不确定性，会导致管道表面产生一些杂散电流。
这些杂散电流的存在会给燃气管道带来一定的腐蚀风险，因此在燃气管道的设计、施工及运行过程中，需要考虑采取一些有效的措施，防止杂散电流对管道产生腐蚀损害。
本文将从杂散电流的产生机制、腐蚀机理以及防护措施三个方面进行阐述。
1. 杂散电流的产生机制燃气管道的杂散电流产生与周围环境及管道自身电化学池电位有关。
当管道连通另一电化学电位较低的构件或设施时，如果电位差超过一定值，就会产生杂散电流，从而引发管道腐蚀。
杂散电流可由线性和非线性两种方式产生。
1.1 线性杂散电流线性杂散电流主要受电源电位、管道电位和电路电阻的影响。
当电路中存在电位差，管道交流电阻和电位之间的电势差会产生电流，从而产生线性杂散电流。
其他因素如水分析、电解质浓度等也会影响杂散电流的大小。
1.2 非线性杂散电流非线性杂散电流往往是由高压直流线路通过电介质引起的，比如石油和天然气管道经过高压直流输电线路时就可能产生非线性杂散电流。
非线性杂散电流的幅度较大，可以对管道产生较大的腐蚀作用。
2. 腐蚀机理燃气管道在杂散电流的作用下，可能会发生如下几种腐蚀现象：2.1 金属腐蚀金属腐蚀是最为常见的一种腐蚀现象。
电流经过原本无需溶解的金属表面后，会发生电化学反应，并导致金属表面钝化层的破坏，随后金属的一部分物质就会溶解并脱落。
这样就会导致管道内部或外部的金属腐蚀。
2.2 极化腐蚀极化腐蚀是指金属表面在某些特定情况下，电化学反应速度升高而导致腐蚀的过程。
例如，在管道表面形成漏洞时，容易引起极化腐蚀。
2.3 应力腐蚀应力腐蚀是在金属表面承受着应力的情况下依然腐蚀的过程。
燃气管道由于其长期在应力状态下运行，如果存在杂散电流，则可能在管道表面形成多种应力，这就容易引起应力腐蚀。
2.4 脱化腐蚀脱化腐蚀则是指燃气管道表面物质溶解速度在电流作用下加快，这会导致管道内部物质脱落而形成腐蚀。
4.杂散电流参数的测试4.1检测参数的选择及意义杂散电流的检测是地铁杂散电流防护的重要组成部分，做好杂散电流的检测工作对保障地铁的良好运行至关重要。
地铁杂散电流难以直接测量，一般采用间接的办法来反应杂散电流的的腐蚀情况，地铁结构与设备受杂散电流腐蚀的危险性指标是由结构表面向周围电解质的泄漏电流密度和由此引起的电位极化偏移来确定的。
而电流密度难以直接测量，只有通过测量埋地金属极化电位来判断。
因此埋地金属极化电位是杂散电流腐蚀监测中的主要参数。
埋地金属极化电位的测量采用埋参比电极的方法。
参比电极与结构钢筋之间的电位差为结构钢筋的极化电位。
由于参比电极本身存在自然本体电位，且会受到各种外在因素的影响而发生变化，所以在测量时要对其进行修正校准，以提高测量精度，修正方法是在列车停运时，在没有杂散电流干扰的情况下测量结构钢对参比电极的电位作为参比电极的本体电位。
为了得到极化电位的正向偏移值，自然本体电位的测量也很重要。
泄露的杂散电流引起的结构钢的电位极化偏移值，即极化电位。
应取在列车运行高峰时间内测得的半小时平均值。
对于钢筋混凝土质的地铁主体结构钢，极化电位的正向偏移平均值不应超过0.5V[32]。
从理论上讲，埋地金属结构对地电位的地应该是无限远点的大地，这在实际测量中是难以实现的，一般以就近的大地作为地。
在地铁直流牵引供电系统中，由于杂散电流的干扰作用使得接地电位发生偏移，所以不能以接地作为电压测量的基准点，需要使用合适的参比电极。
在实际测量中埋地金属结构对地电位的定义是指金属结构表面与电解质之间用与同一电解质接触的参比电极测得的电位差。
参比电极作为测量电位的传感器，其性能及其可靠性是影响电位测量的关键因素。
应具有以下特点：长期使用时电位稳定，重现性好，不易极化，寿命长，并有一定的机械强度，具有最低的内阻以降低电流通过时因电极内部欧姆压降而产生的误差，常用的参比电极有甘汞、银/氯化银、铜/硫酸铜电极。
长效铜/硫酸铜参比电极具有电压稳定、耐极化性能好、使用寿命长、内阻小等优点，完全符合阴极保护工程中对参比电极的要求，可以作为地铁杂散电流极化电压测量的基准。
管道杂散电流的检测及处理2019-09-09【摘 要】本⽂通过对江西天然⽓管⽹昌北区块⽯埠联合站—西⼭联合站之间天然⽓管道的研究，证明了区块内管道杂散电流的存在，并且杂散电流使⾦属管道阴极保护系统的保护效果明显减弱。
通过计算，本⽂在两站之间合适区域增设了⼀座阴极保护站并调整了起始电压，实现了两站之间的管道全部受到保护，从⽽减缓了杂散电流对管道的腐蚀危害。
【关键词】杂散电流检测；站间增设；阴极保护站1.杂散电流的定义杂散电流，是指在规定的电路或意图电路之外流动的电流。
杂散电流会加速⾦属的腐蚀，对于阴极保护系统效果具有抑制作⽤，必须加以检测和排除。
2.杂散电流的检测由于管线是全线连通的，杂散电流⼜是⽆规律地⼤幅度变化，因此对管线上的杂散电流进⾏直接检测是很困难的。
针对杂散电流的⽆规律、快变化的特性，我们采⽤SCM-200a杂散电流测量仪对其进⾏检测。
2.1测量⽅法SCM-200a杂散电流测量仪的检测原理是当有电流流过时，管线上就有电压降，通过测量管线上的电压降，就可以获得杂散电流的⼤⼩。
该仪器可对模拟电位信号进⾏处理，将数值绘制成杂散电流变化曲线，为掌握杂散电流分布情况及采取相应的防护措施提供可靠的测量⼿段和依据。
我们选取从西⼭联—⽯埠联之间全长10.2km的管道作为被测管段。
该段管道已经采⽤了阴极保护对管道防护，从西⼭联作为测试的起始点，到⽯埠联为终点，全线有26个测试桩位。
2.2数据的处理由于杂散电流的⼲扰，管地电位不断发⽣变化，因此可以将管地电位看作⼀随机变量，可以应⽤数理统计的⽅法分析这个随机变量。
⾸先，将管地电位按照⼀定的步长，分析在每个电位值(取步长中间值)上的频率分布，取概率分布最⼤值从Vave作为管地电位的平均值。
在频率分布曲线的两端分别去除≤2.5%(电位点数)作为测试的散点值，在剩余曲线的两端的值作为管地电位出现的最⼤值和最⼩值。
做距离与Vmax.、Vave，、Vmin的曲线，从曲线上可以分析管线沿线的杂散电流⼲扰的阴极区和阳极区，从⽽为下⼀步的排流⽅案的制定提供可靠的数理依据。
管道交流杂散电流测量与分析发布时间：2021-11-18T06:48:03.825Z 来源：《新型城镇化》2021年21期作者：赵述合[导读] 可以及时的将存在阴保不足和杂散电流干扰等问题的管段进行治理，最终保证管道的运行安全。
聊城输油处山东聊城 252000摘要：简述管道日常维护管理中交流杂散电流的测量方法，通过对临濮线110#和111#测试桩之间管道进行24小时交流感应电压的监测，判断高压变电站对附近管道的交流杂散电流的影响程度；同时对检测结果进行分析并得出结论。
关键词：杂散电流；交流感应电压；日常维护管理1、引言随着人们生产活动的频繁和国家建设速度的加快，工厂、输电线路和高铁等电气化设施逐渐的密集；管道敷设的周边环境也在发生变化，外界的交流杂散电流不断的流入或感应到管道，导致管地电位产生波动，可能会导致埋地管道加速腐蚀，对所辖管道的阴保状况和杂散电流的影响程度有更深入的了解，可以及时的将存在阴保不足和杂散电流干扰等问题的管段进行治理，最终保证管道的运行安全。
2、交流杂散电流的测量方法及判断指标2.1、交流流杂散电流的测量方法对于交流杂散电流，按照GB/T50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》要求，检测分为普查和详查两个阶段，普查是利用每个测试桩监测时间为30分钟，对与交流电气化铁路接近的管段，选择在列车运行的高峰时间段上；当交流电压大于4V时，需要详查，进行交流电流密度评估，进而评价交流杂散电流干扰程度，详细调查测试时间为24小时。
⑴、测量步骤交流感应电压测量时使用饱和硫酸铜参比电极，将手持式交流电位数据记录器红色接线柱与管道测试线连接，黑色接线柱与饱和硫酸铜参比电极连接，手持式交流电位数据记录器的采集频率设置为每1秒1个读数，详细连接见下图2.1-1。
图2.1-1 管道交流感应电压现场测试图⑵、数据处理测量点干扰电压的最大值、最小值，从已记录的各次测量值中直接选择。
平均值按下式计算：在测量点使用接地电阻测量仪（常用仪器为ZC-8，误差不大于3%），采用四极法进行测试，测量接线见图2.2-1。
管道杂散电流检测及判定标准河南汇龙合金材料有限公司2019年正版在杂散电流进入管道的部分，管道为阴极而得到保护，但是过大的电流进入时，这部分管道就会发生过保护。
同时杂散电流离开管道的地方就会因为失去电子而腐蚀。
确定管道是否已经受到杂散电流的干扰，可以通过检测管道电位的变化与历史数据比较来判断。
直流杂散电流腐蚀干扰的判断标准：管地电位偏移判断标准：当管地电位正向偏移值小于20mV时，杂散电流的程度比较弱;当管地电位正向偏移值在20mV到200mV之间时，杂散电流程度适中;当管地电位正向偏移值大于200mV时杂散电流的程度比较强。
杂散电流主要指不按照规定途径移动的电流，它存在于土壤中，与需要保护的设备系统没有关联。
这种在土壤中的杂散电流会通过管道某一部位进入管道，并在管道中移动一段距离后在从管道中离开回到土壤中，这些电流离开管道的地方就会发生腐蚀，也因此被称为杂散电流腐蚀。
杂散电流的输出点有很多包括有外加电流阴极保护系统，DC电车系统，DC开矿以及焊接系统，高压DC、AC传输线路。
杂散电流有动态与静态之分，随时间变化大小或方向的为动态杂散电流，不发生改变的为静态杂散电流。
地表土壤电位梯度判断指标：当土壤电位梯度小于0.5mV/m 时，杂散电流的程度比较弱;当土壤电位梯度在0.5mV/m到5.0mV/m之间时，杂散电流的程度适中;当土壤电位梯度大于5.0mV/m时，杂散电流的程度比较强。
当管道上的任何一处测量电位值正向偏差到100mV时或者被保护管道附近的土壤中测量的电位梯度大于2.5mV/m的时候，就应该及时的管道进行阴极保护的防腐蚀措施。
沥青防腐层埋地钢制管道交流干扰判断指标：干扰程度比较弱时碱性土壤的判断标准是小于10V，中性土壤的判断标准是小于8V，酸性土壤的判断标准是小于6V;干扰程度为中级时碱性土壤的判断标准是10V到20V之间，中性土壤的判断标准是8V到15V之间，酸性土壤的判断标准是6V~10V之间;干扰程度比较强时，碱性土壤的判断标准是大于20V，中性土壤的判断标准是大于15V，酸性土壤的判断标准是大于10V.对于高性能防腐层，判断标准为15V。
4.杂散电流参数的测试4.1检测参数的选择及意义杂散电流的检测是地铁杂散电流防护的重要组成部分，做好杂散电流的检测工作对保障地铁的良好运行至关重要。
地铁杂散电流难以直接测量，一般采用间接的办法来反应杂散电流的的腐蚀情况，地铁结构与设备受杂散电流腐蚀的危险性指标是由结构表面向周围电解质的泄漏电流密度和由此引起的电位极化偏移来确定的。
而电流密度难以直接测量，只有通过测量埋地金属极化电位来判断。
因此埋地金属极化电位是杂散电流腐蚀监测中的主要参数。
埋地金属极化电位的测量采用埋参比电极的方法。
参比电极与结构钢筋之间的电位差为结构钢筋的极化电位。
由于参比电极本身存在自然本体电位，且会受到各种外在因素的影响而发生变化，所以在测量时要对其进行修正校准，以提高测量精度，修正方法是在列车停运时，在没有杂散电流干扰的情况下测量结构钢对参比电极的电位作为参比电极的本体电位。
为了得到极化电位的正向偏移值，自然本体电位的测量也很重要。
泄露的杂散电流引起的结构钢的电位极化偏移值，即极化电位。
应取在列车运行高峰时间内测得的半小时平均值。
对于钢筋混凝土质的地铁主体结构钢，极化电位的正向偏移平均值不应超过0.5V[32]。
从理论上讲，埋地金属结构对地电位的地应该是无限远点的大地，这在实际测量中是难以实现的，一般以就近的大地作为地。
在地铁直流牵引供电系统中，由于杂散电流的干扰作用使得接地电位发生偏移，所以不能以接地作为电压测量的基准点，需要使用合适的参比电极。
在实际测量中埋地金属结构对地电位的定义是指金属结构表面与电解质之间用与同一电解质接触的参比电极测得的电位差。
参比电极作为测量电位的传感器，其性能及其可靠性是影响电位测量的关键因素。
应具有以下特点：长期使用时电位稳定，重现性好，不易极化，寿命长，并有一定的机械强度，具有最低的内阻以降低电流通过时因电极内部欧姆压降而产生的误差，常用的参比电极有甘汞、银/氯化银、铜/硫酸铜电极。
长效铜/硫酸铜参比电极具有电压稳定、耐极化性能好、使用寿命长、内阻小等优点，完全符合阴极保护工程中对参比电极的要求，可以作为地铁杂散电流极化电压测量的基准。
根据《地铁杂散电流腐蚀防护规程》，当采用铜/硫酸铜电极作为参比电极时测得的埋地金属结构的极化电位是埋地金属结构相对于铜/硫酸铜参比电极的电位，如相对于铜/硫酸铜电极为-500~-600mV时为自然腐蚀状态；如比此值更正，则有杂散电流腐蚀；相反，如果更负，则处于受保护状态，在-850mV下受到完全保护，腐蚀停止[14]。
研究表明[21]，轨道电位的高低直接影响结构钢筋的极化电位的大小，轨道电位过高会加剧杂散电流的泄露，使结构钢筋极化电位偏移值加大，同时由于轨道电位的存在，乘客在上下车时，在列车和站台之间会存在跨步电压，尤其在装设站台屏蔽门的系统中，屏蔽门的非导电金属部分与钢轨直接相连，乘客很容易接触到这一电压。
当接触电压过大时会对人体造成一定的伤害。
因此轨道电位的测量很重要。
另外轨道电位的高低能够反映杂散电流的大小。
杂散电流的泄露主要是由于地铁钢轨对地对地绝缘程度的降低，即轨地过渡电阻的降低。
研究表明，提高过渡电阻和降低钢轨纵向电阻是减少杂散电流泄露的重要措施。
根据地铁杂散电流腐蚀防护规程，对于新建地铁轨地过渡电阻值应不小于15Ω∙km。
已运营地铁应不小于3Ω∙km。
因此轨地过渡电阻和纵向电阻的测量能够给评判杂散电流泄露提供依据。
综上所述，地铁杂散电流腐蚀主要检测的参数主要有：结构钢自然本体电位、埋地金属结构的极化电位、轨道电位、轨地过渡电阻及纵向电阻等。
4.2极化电位和本体电位的测量4.2.1测量方法（1）电位的测量方法①地表参比法该方法是埋地金属结构物常规的测量方法，测试要点是将参比电极放在埋地金属物的顶部地面上，并确保参比电极与土壤接触良好，将从埋地金属物引出地面的测试端子和参比电极引出线同时接入高阻电压表，直接测取即可。
如图4-1。
高阻电压表参比电极V测试端子金属结构图4-1地表参比法②近参比法当长期测量时，地表参比法存在很大误差，所以采用近参比法，其测量要点是把参比电极尽量靠近被测埋地金属物表面，如果被测金属表面带有良好的覆盖层，则参比电极对应处应该是覆盖层的漏铁点，测量方法如图4-2。
V测试端子高阻电压表参比电极金属结构图4-2近参比法（2）极化电位和本体电位的测量方法极化电位和本体电位采用近参比法进行测量，测量原理如图4-3所示。
图中测试的一端通过测试端子与埋地金属结构物连接，另一端与参比电极连接，用数据采集器采集两个测试端的电压，即得到参比电极与埋地金属结构物之间的电势差。
测试端子参比电极大地轨道数据采集器埋地金属结构物图4-3极化电位测量原理图 极化电位的测量是列车运行在高峰期时测量的，而自然本体电位是列车停止运行时测量的。
由于参比电极存在自然本体电位，采集器测量到的数据并不是极化电位的数据，而是埋地金属结构物与参比电极之间的电位差，即设备电极自然本体电位与埋地金属结构极化电位的叠加值。
所以要得到极化电位数据还需经过处理。
设参比电极的本体电位值为V 1，埋地金属物极化电位值为V 2，其等效测量原理如图4-4所示。
V电压表V 1V 2图4-4极化电位和本体电位等效测量原理图4.2.2理论分析在地铁停运的情况下，一般是夜里12点到早5点，由于埋地金属物不受杂散电流极化的影响，此时V2=0，所测参比电极与埋地金属物之间的电位差V3即为参比电极的自然本体电位。
在地铁运行期间，若有杂散电流从金属结构流出，埋地金属物的极化电位值V2不为零，此时，V3为埋地金属结构的极化电位与自然本体电位的叠加值，即V3=V2-V1，则结构钢极化电位：V2=V3+V1。
从以上可看出，只要分别测得地铁停运时和地铁运行时参比电极与金属结构之间的电位差，就可得出埋地金属结构的极化电位值。
4.3轨道电位的测量4.3.1测量原理在地铁杂散电流检测中，所测轨道电位是走行轨对结构钢筋的电位差，测量原理如图4-5所示。
图 4-5 轨构（轨地）电压测量示意图如图，V4为轨道与排流网间的电位差，即轨道与主体结构间的电位差；V3为轨道与接地网间的电位差，即轨道与大地间的电位差。
4.3.2理论分析只有在整个轨道交通正常运行的情况下，轨道上才会有电流流过，此时才会有轨构（地）电压的产生，所以测量必须在地铁正常运行时才能进行测量。
由于轨道电位测量的是轨道与混凝土结构钢筋之间的电压，所以当轨道绝缘降低时，轨道电位将会下降，在某处绝缘完全损坏时，轨道电位值为零。
所以通过对轨道电位的监测可以了解轨道的绝缘情况。
欧洲标准EN50122所规定：轨道与结构钢间的电位差（接触电压）不得超过92V 。
4.4轨地过渡电阻的测量4.4.1测量原理地铁轨地过渡电阻就是指走行轨道相于对大地的电阻值，它是考虑地铁轨道对地是否绝缘的一个重要参数。
在地铁交通系统中，地铁轨地过渡电阻是影响杂散电流泄漏的重要原因，轨地过渡电阻值的升降直接影响着杂散电流产生的大小，轨道泄漏到大地的杂散电流与轨地过渡电阻成反比，所以通过对该值的监测就可以很容易的判断出杂散电流产生的原因与腐蚀状况。
图4-6 轨道对地电阻分布网络 如图4-6所示，地铁直流牵引系统大多采用正极接接触网、以走行轨兼回流线的方式。
走行轨与道床之间的绝缘扣件单个绝缘电阻在新安装时可超过810Ω。
由于绝缘扣件数量众多，在整个走行区间形成密集分布的过渡电阻。
在地铁列车运行时，走行轨中流过几千安培的电流，在走行轨的纵向电阻上形成对地的一个电位分布，构成杂散电流的驱动源。
杂散电流从轨道向道床及主体结构钢筋泄漏，并在一定的地方流回走行轨和电源负极，在流出主体结构钢筋和其他金属管线处产生电化学腐蚀。
图4-6中所示，其轨道泄漏到大地的杂散电流的关系可用下式表示，即：281L R R I i gs ⋅⋅⋅= （4-1） 式中，Rg 代表轨地的过渡电阻，Ω·km ；R 为走行轨的纵向电阻，Ω·km ；I 为列车取流电流，A ；L 为两个变电所间的距离，km 。
由上式我们可知，轨道泄漏到大地的杂散电流i s 与轨地过渡电阻Rg 成反比，与走行轨纵向电阻R 成正比，所以，轨地过渡电阻是影响杂散电流的最重要的因素，研究其测量方法是非常有必要的。
4.4.2理论分析地铁轨道供电系统示意图如下4-7所示：1V 2V 3V 1g 2g 3g ng n V图4-7 地铁轨道供电系统示意图由图可知，地铁轨道对地电位分布曲线为一条直线，即：n V A =；根据数学中相似三角形的关系可得：1A V n=；1(1,2,3...)k V kV k n == （4-2） 因为轨道对地的过渡电阻是呈一分布参数来显示的，如果运用欧姆定律不便于计算，所以我们根据结点电压法把分布参数变为集中参数，转换为等效电路来进行计算[25]。
根据点位分布曲线，可画出等效电路图，如下图4-8所示。
A V∆wR图4-8 等效电路图图中，V ∆—轨地电压平均值，W R —轨地过渡电阻，I —流过轨地过渡电阻的电流值，根据结点电压法，可求得等效电路中的V ∆。
其方程式如下：11n k k k nk k V g V g==∆=∑∑ （4-3） 因为12n g g g g ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅=，得：1n k k gng ==∑ （4-4）将式（4-2）和（4-4）代入（4-3）可得： ()()111111111121222n n k kk k k n n k kk k n n V g kV g V g V A n A n V n ng n n gg ====+++∆====+==∑∑∑∑ （4-5） 求极限得： 1lim lim 22n n A n A V n →∞→∞+∆== （4-6） 得过渡电阻： 2w V A R I I∆== （4-7） 式中，I —电流表的实测值，V ∆—轨地电压平均值，A —负荷端轨道对地电位的实测值。
轨地过渡电阻的大小对杂散电流起着重要的作用，减少杂散电流的方法就是增大轨地过渡电阻。
然而由于地铁运营过程的特殊性，直接测量是非常困难的。
通过以上公式的推导过程，分析了轨道对地时过渡电阻的测试方法，结果是明显的，这就为我们对检测轨地过渡电阻是否准确提供很方便办法。
4.5轨道纵向电阻的测量4.5.1测量原理在地铁运行系统中，钢轨是牵引电流的重要回流通路。
了解钢轨纵向电阻的大小，对判断钢轨有无裂缝，杂散电流的大小和分布情况有重要的参考价值。
根据现场实际情况以及其它不确定因素的影响，如果直接对轨道纵向电阻进行测量可能会比较困难，最常用的方法就是采用伏安法进行检测，其简化电路图如下所示[30]：图 4-9 轨道纵向电阻测量原理图测量工作必须在停车、无电的情况下进行。
