1、电气化铁路邻近油气管道防腐蚀技术的探讨摘要：电气化铁路与油气管道近间隔长距离并行或共用走廊情况不断增多，使得油气管道防腐蚀工程较以往更为复杂。文中阐述了电气化铁路邻近油气管道腐蚀的原因、类型及防腐现状，分析了各种防腐措施的效果及不利影响，提出了合理性建议。对电气化铁路邻近油气管道防腐蚀工程设计和施工具有参考价值。 关键词：电气化；铁路；管道；防腐蚀 中图分类号：U228.6 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 随着我国工业化、城镇化步伐加快，油气管道建设需求十分巨大。未来 5 到 10 年将是我国油气管道建设的高峰期。预计未来 5 年内建设管道总长度达到 8 万公里以上。由于地理位置的限制
2、，油气管道与电气化铁路近间隔长距离并行或共用走廊情况将越来越多，彼此间干扰影响情况复杂多变，使得油气管道防腐蚀工程较以往更为复杂。倘若处理不当，可能导致管道穿孔，不仅影响运输生产的正常进行，而且对沿线工矿企业和居民的生命财产安全都将构成巨大威胁。因此，采取有效防腐蚀措施，消除潜在危险，对于保证油气管道的安全运行具有十分重要的意义。1 电气化铁路邻近油气管道的腐蚀分类 1.1 土壤腐蚀 由于土壤物理化学性质的不均匀性，影响到土壤对金属管道的腐蚀性，加上金属材质的电化学不均匀性，从而构成了腐蚀电池的条件， 。 1.2 细菌腐蚀 在一些缺氧的土壤中，存在硫酸盐还原菌，它参加电极反应的作用时将可溶的硫
3、酸盐转化为硫化氢并和铁作用生成硫化亚铁。硫化氢使土壤中 H+浓度增大，阴极反应过程中氢的去极化作用加强，可加速管道腐蚀。 1.3 杂散电流腐蚀 交流电气化铁路接触网采用工频单相 25kV 供电。接触网中的电流流经机车的驱动电机后，一部分电流通过钢轨和回流导线流回牵引变电所，另一部分电流则由于钢轨的泄露而流经大地形成杂散电流。这些杂散电流通过容性、阻性及感性耦合对向邻近的地埋管道造成干扰，使管道中产生流进、流出的交流杂散电流而导致腐蚀。 2 防腐现状 防腐蚀是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因素。目前交流电气化铁路邻近油气管道防腐蚀采用了双重措施，即表面覆盖层与电化学保护。 2.1 表面覆盖层
4、埋在土壤中的钢质管道的腐蚀是一种电化学作用的结果，防止埋地管道的腐蚀常用的方法是表面覆盖层。用覆盖层把金属表面与腐蚀介质隔离开，它们与介质之间就没有接触的机会，也就不存在发生化学反应的可能了。最常用的覆盖层有沥青玻璃丝布覆盖层和环氧煤沥青玻璃丝布覆盖层。埋地管道的外防腐层分为普通、加强和特加强三级，根据土壤腐蚀性和环境因素来确定涂料种类和防腐层等级1。 2.2 电化学保护 电化学保护利用电化学原理来减缓管道的腐蚀速度。通过将外部电流施加到管道金属体上，改变处在电解质溶液中的金属表面的电极电位，造成金属表面电极电位的偏移，从而改变金属表面的腐蚀情况。目前交流电气化铁路邻近油气管道采取的电化学保护
5、措施主要有恒电位仪阴极保护和排流保护。 2.2.1 恒电位仪阴极保护 图 1 恒电位仪原理图 采用恒电位仪阴极保护装置向管道送以阴极电流，使管道表面得到对地为负的电位值，并极化到最佳的电位值，可抑制电流向外流出。当电气化铁道的感应电流出现，被保护的管道电位偏离给定的最佳电位时，其变化情况通过硫酸铜参比电极反映到恒电位仪比较放大器的输入端，比较放大器的平衡被破坏，经差动放大后输出不平衡电流去控制移相触发器，使可控硅在移相脉冲作用下，改变导通角，调整阴极输出电流，使被保护的管道电位恢复到最佳的保护电位，从而达到恒电位保护。目前国内的最佳保护电位多数采用-0.85V-1.25V（相对于硫酸铜参比电极
6、）2。 2.2.2 排流保护 通过安装排流保护设施，减少或避免杂散电流对管道电位的影响，可以降低杂散电流对管道的腐蚀程度。常用的排流保护措施有直接排流、牺牲阳极排流、极性排流、嵌位式排流。各类排流保护措施的原理示意图如图 2 所示。 图 2 各类排流保护措施的原理示意图 3 管道防腐效果影响分析 尽管表面覆盖层和电化学保护同时使用能够达到互补的作用，但是二者之间也是相互制约的。表面覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀，保证与钢管牢固粘结，尽可能不出现阴极剥离和造成阴极保护死区。一旦发生局部剥离，就必须调整恒电位仪阴极保护系统的运行参数，使被保护的管道电位恢复到最佳的保护电位，以便有效控制死区腐
7、蚀、达到防护效果。恒电位仪阴极保护电位过正接近自然腐蚀，过负可导致深层氢逸、鼓泡脱落，都将影响保护效果。在各种排流保护措施中，直接排流效果十分明显，排流后电压为管道感应电压的 1/3。但由于直接排流导致阴极保护电流泄露，对采用阴极保护的管道不宜采用。采用嵌位式排流时电位可维持在-0.8V 左右，而采用极性排流时将使管道保留较高的负电位，根据资料显示，可高到-4V，这样高的负电位对管道保护不利，因此极性排流需慎用。牺牲阳极排流既可降低管道交流感应电压，又可提高阳极保护电位。但是当管线有针孔泄漏时，集中腐蚀尤为突出，其腐蚀穿孔的危险性比泄漏面积大的管线或裸管线还要大，严重时可导致镁阳极发生极性逆转
8、，不但不起作用，反而会加速管道腐蚀。 4 几点建议 4.1 合理选用防腐蚀措施 在工程设计和施工中，应充分考虑电气化铁路沿线实际情况，结合各种防护措施的优缺点，进行全面分析，择优选用。选用时应考虑以下主要因素： 1.工程规模大小； 2.有无经济方便的电源； 3.被保护体所需保护电流密度的大小； 4.被保护体育周围地下金属构筑的相互影响； 5.土壤或介质电阻率的大小。 当被保护管道的防腐层良好、土壤电阻率较低、周围地下金属构筑较多时，宜采用牺牲阳极保护。对于交流感应电压较高的长输管道采用恒电位仪阴极保护。 4.2 加强排流保护措施的维护 1.定期检测 （1）定期检测管地电位，每月至少检测 1 次。 （2）排流保护效果评定，每年不少于 1 次。 2.排流设备的维护管理 （1）定期测试阳极开路和闭路电位、阳极接地电阻及一般故障维修。（2）每月进行 1 次巡检和维护，测定排流量，做好清洁卫生。 （3）每年进行 1 次全面检修和大修，更换易损零配件。 参 考 文 献 1 张清学,吕今强.防腐蚀施工管理及施工技术M. 北京：化学工业出版社，2005. 2 胡士信. 阴极保护工程手册M. 北京：化学工业出版社，1999. 作者简介：谢斌（1981-） ，男，大学本科，工程师，主要从事电气化铁路电磁兼容设计工作。
