電流干擾對(duì)地下金屬結(jié)構(gòu)物腐蝕的影響

韓德波 侯祥增

（青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司，山東 青島 266101）

0 引言

腐蝕是一種自然發(fā)生的現(xiàn)象，通常指一種金屬（本文主要指鋼鐵）受到環(huán)境影響，原有性質(zhì)被破壞的過(guò)程。電流干擾易被忽視，但卻是地下金屬結(jié)構(gòu)物被腐蝕的重要因素之一。

1 電流干擾的定義

電流干擾是指電流從不同干擾源進(jìn)入地下金屬結(jié)構(gòu)物，并引發(fā)金屬結(jié)構(gòu)物電位偏移的現(xiàn)象。地下金屬結(jié)構(gòu)物包括城市輸氣、輸水管道，長(zhǎng)距離輸油管道，石油儲(chǔ)罐罐底等。

2 電流干擾的類型

電流干擾可分為兩類，由直流電引起的稱為直流干擾，由交流電引起的稱為交流干擾。

2.1 直流干擾源

直流電干擾是由埋地金屬結(jié)構(gòu)獲取或者排放直流電引起的，這些電流被稱為雜散電流。當(dāng)電流從土壤進(jìn)入金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)的電位會(huì)向負(fù)向偏移，一定程度的負(fù)向偏移有利于抑制金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕；但如果負(fù)向偏移足夠大，會(huì)導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)過(guò)電位保護(hù)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)表面的陰極涂層剝離。當(dāng)電流從金屬結(jié)構(gòu)排出到土壤時(shí)，會(huì)抵消一部分陰極保護(hù)電流，使金屬結(jié)構(gòu)的電位向正向偏移，從而削弱陰極保護(hù)效果；當(dāng)干擾電流超過(guò)陰極保護(hù)電流時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)會(huì)由陰極轉(zhuǎn)變?yōu)殛?yáng)極，腐蝕會(huì) 加速。

直流干擾源有多種，一般包括陰極保護(hù)裝置、直流牽引裝置、高壓直流裝置和焊機(jī)等。

2.2 陰極保護(hù)裝置

地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，不同的管道通常埋在一起，由于不同管道或同一管道的不同部位得到的陰保電流不同，這必然導(dǎo)致不同管道的電位不同，甚至同一管道的不同部位電位也會(huì)不同，從而在兩者之間產(chǎn)生電流，一部分獲取電流，而另一部分排放電流，排放電流的管道腐蝕速率必然加速。在城市中，地下輸氣和輸水管道普遍存在，且一般都會(huì)加裝陰極保護(hù)裝置，所以在城市管網(wǎng)中，陰極保護(hù)導(dǎo)致的直流干擾腐蝕普遍存在。在這種情況下，建議用絕緣法蘭將不同的被保護(hù)管道和其他管道進(jìn)行絕緣，以減輕腐蝕。

2.3 直流牽引供電系統(tǒng)

直流牽引供電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高鐵、地鐵和其他電氣化鐵路。電流路徑為直流電源正極→車輛→車輪→軌道→直流電源負(fù)極。軌道和大地之間存在電位差和接地電阻，從而會(huì)導(dǎo)致電流從軌道流入大地，形成電流泄漏。這些泄漏電流未經(jīng)回流軌道流回直流電源負(fù)極而形成雜散電流。

2.4 焊機(jī)

金屬結(jié)構(gòu)的焊接過(guò)程可能會(huì)加速腐蝕，因?yàn)殡娏骺赡軙?huì)從焊接件泄漏到土壤中，形成雜散電流。因此，焊接件應(yīng)同焊機(jī)的接地電極相連。

眾所周知，船舶和駁船上的焊接作業(yè)會(huì)產(chǎn)生雜散電流干擾，有時(shí)嚴(yán)重到導(dǎo)致船只沉沒(méi)。當(dāng)焊機(jī)的負(fù)極與船舶上的接地極連接，且船舶與護(hù)套之間沒(méi)有電連接時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干擾。

2.5 直流輸電系統(tǒng)

直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，處于雙極模式。在雙極模式的情況下，電流通過(guò)兩個(gè)電路都不會(huì)產(chǎn)生干擾。但是，如果存在故障，則系統(tǒng)以單極模式運(yùn)行，通過(guò)接地電極將接地作為另一個(gè)電路，而不是故障電路。在這種情況下，大量的直流電通過(guò)土壤，并反過(guò)來(lái)通過(guò)附近的任何金屬結(jié)構(gòu)（甚至在大到1km的距離），造成直流干擾。

2.6 交流干擾

與交流輸配電線路共用線路的管道，無(wú)論是在空氣中還是在土壤中，都會(huì)受到輸配電線路周圍電磁場(chǎng)的影響，電磁場(chǎng)會(huì)干擾管道的陰極保護(hù)電流，這種現(xiàn)象稱為交流干擾。交流干擾不但會(huì)減弱管道的陰保效果，還會(huì)威脅人的安全。

交流電干擾會(huì)產(chǎn)生交流腐蝕，從而導(dǎo)致與輸配電線路平行的管道泄漏。交流腐蝕是由輸配電線路周圍的電磁場(chǎng)對(duì)管道的感應(yīng)能量。感應(yīng)能量的大小與管道和輸配電線路之間的平行長(zhǎng)度、輸配電線路內(nèi)電流強(qiáng)度成正比，與管道和輸配電線路之間的距離成反比。