許新裕 劉帥

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)福建公司

摘要：為明確廈門地鐵1號(hào)線對(duì)成品油管道的直流雜散電流干擾的影響范圍及程度，在評(píng)估管道陰保系統(tǒng)運(yùn)行有效性的基礎(chǔ)上，開展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)評(píng)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(guī)律，同時(shí)制定相應(yīng)的陰保系統(tǒng)改造、排流緩解治理方案，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證了方案的有效性，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：管道；地鐵直流干擾；雜散電流；陰極保護(hù)系統(tǒng)；排流措施

近年來，我國(guó)電氣化鐵路、高壓輸電線路、城市軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)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(xiǎn)愈發(fā)凸顯。雜散電流干擾影響管道陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，可能造成管體腐蝕、氫脆、防腐層剝離、設(shè)備設(shè)施打火燒蝕和操作人員觸電等危害，甚至誘發(fā)著火爆炸事故，危及管道周邊群眾生命財(cái)產(chǎn)安全及環(huán)境安全。以廈門地鐵1號(hào)線對(duì)埋地成品油管道直流雜散電流干擾的影響開展研究，在評(píng)估管道陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行有效性的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(guī)律，制定相應(yīng)治理方案。

1  概況

某成品油管道集石支線全長(zhǎng)12.99 km，管徑為323.9 mm，管道材質(zhì)為L(zhǎng)415，壁厚為8.7 mm。集石支線與廈門地鐵1號(hào)線近距離并行、且在廈門大橋跨海位置存在1處交叉，交叉角度約20°。地鐵1號(hào)線投運(yùn)后，集石支線的大部分管段受到了強(qiáng)烈的直流干擾。

集石支線集美閥室內(nèi)設(shè)置強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站1座，通過與干線管道跨接對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)還存在一些地下直連犧牲陽(yáng)極對(duì)其進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)。集石支線路由及測(cè)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 集石支線路由及測(cè)試樁分布

表 1 集石支線直流干擾源情況

2  直流干擾測(cè)試結(jié)果

2.1  直流干擾檢測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估

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

對(duì)集石支線全線13個(gè)測(cè)試樁進(jìn)行直流干擾檢測(cè)，結(jié)果如表 2所示。 顯示測(cè)試期間集美閥室外側(cè)測(cè)試樁斷電電位為0.785 V～﹣1.305 V，平均值為﹣0.914 V。正于保護(hù)準(zhǔn)則0 mV 、正于保護(hù)準(zhǔn)則50 mV、正于保護(hù)準(zhǔn)則100 mV、正于保護(hù)準(zhǔn)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(cè)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(hù)電位正于保護(hù)準(zhǔn)則比例如圖 2所示。

表 2 集石支線直流干擾檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖 2 集石支線初始狀態(tài)保護(hù)電位正于保護(hù)準(zhǔn)則比例

2.2  干擾防護(hù)措施試驗(yàn)

當(dāng)集石支線與干線管道跨接時(shí)，地鐵干擾電流會(huì)在干線管道和支線管道之間相互流動(dòng)，導(dǎo)致支線管道可能會(huì)受到干線雜散電流的干擾。由圖 3可以看出，當(dāng)干線與集石支線斷開跨接時(shí)，跨海絕緣接頭處的跨接電流明顯減小，當(dāng)干線與集石支線跨接時(shí)，有較多的干擾電流通過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阻隔干擾電流的流通路徑來減弱雜散電流的干擾影響。

圖 3 跨海絕緣接頭與支線管道陰極端電流分布

斷開集美閥室干線與支線的跨接，且將恒電位儀調(diào)節(jié)成僅保護(hù)支線管道狀態(tài)，恒電位儀輸出保持為恒流3 A。對(duì)支線沿線管道進(jìn)行24 h通斷電電位測(cè)試，結(jié)果如表 3和圖 4所示。可見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處位置依然不滿足AS 2832.1―2015準(zhǔn)則相關(guān)要求，其余7處位置保護(hù)效果良好。與斷開前的檢測(cè)結(jié)果相比，支線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(xiàn)了干擾峰值點(diǎn)。均勻選取5處測(cè)試樁進(jìn)行時(shí)間對(duì)齊，根據(jù)電位偏移結(jié)果可以看出，集美閥室和測(cè)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 干線與支線分段絕緣后支線通斷電電位檢測(cè)結(jié)果

圖 4 干線與支線分段絕緣前后通斷電電位對(duì)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(jù)集石支線直流干擾現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果和干擾防護(hù)措施試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)廈門地鐵1號(hào)線的直流干擾影響，提出分段絕緣、優(yōu)化現(xiàn)有陰極保護(hù)系統(tǒng)、增加陰極保護(hù)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）斷開集美閥室干線和支線絕緣接頭跨接線，斷開石潯閥室絕緣接頭的跨接線，將管道劃分為4管段獨(dú)立保護(hù)，分別為：集美閥室至石湖山油庫(kù)段、集美閥室至東孚油庫(kù)段、石潯閥室至集美閥室段和內(nèi)坑閥室至石潯閥室段。

（2）集美閥室現(xiàn)有恒電位儀保護(hù)集美閥室至東孚油庫(kù)段并在石湖山油庫(kù)增加1套陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)集美閥室至石湖山油庫(kù)段管道。

（3）在地鐵1號(hào)線與管道交叉點(diǎn)及前后測(cè)試樁、并行段測(cè)試樁和地鐵站及車輛段靠近的位置，增設(shè)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(zhǎng)度）＋極性排流器。

4  結(jié)論

通過開展廈門地鐵 1號(hào)線對(duì)成品油管道集石支線直流干擾檢測(cè)和緩解治理措施試驗(yàn)驗(yàn)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(guī)律。下一步將通過分段絕緣的方式，在集美閥室和石湖山油庫(kù)分別增設(shè)陰保站，以治理地鐵對(duì)管道的直流干擾影響，同時(shí)開展管道腐蝕監(jiān)測(cè)研究，檢測(cè)評(píng)估干擾治理方案的效果。

作者簡(jiǎn)介：許新裕，工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)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。