能源公共走廊内管道交流干扰腐蚀判断准则

高压输电线和交流电气化铁路的建设加快了公共能源走廊的形成,其与埋地油气管道交叉、并行或者靠近引发交流干扰腐蚀问题,威胁管道生产安全,世界各国相继颁布了交流干扰腐蚀判断准则和相关标准。对于无阴极保护的管道系统,多采用交流感应电压、交流电流密度进行判断;对于有阴极保护的管道系统,多采用交流电流和直流电流密度之比进行判断。对于新建管道系统,避免公共能源走廊内交流干扰腐蚀最直接的方法是消除高压输电线、电气化铁路等埋地管道的交流干扰源;对于在役管道系统,通过屏蔽网或者排流措施等减缓交流干扰腐蚀。对于交流腐蚀如何对阴极保护系统产生影响以及利用交流电压或交流电流密度评价交流腐蚀速率仍存在诸多认知空白有待填补。同时,需要因地制宜,研究制定适合我国国情的高压输电线、电气化铁路与油气管道的安全距离标准。     

阴极保护管道交流腐蚀电化学参数解析与测试

依据电化学反应机理,分析了阴极保护管道交流腐蚀的产生条件,以及与交流腐蚀评估相关的电化学参数、化学物理参数对交流腐蚀密度或交流腐蚀速率的影响。准确而详实的交流腐蚀参数检测数据是交流干扰评估的基础,也是减缓交流腐蚀的依据。由于管道发生交流干扰的稳定持续时间不同,交流干扰电压随着季节、天气、负载、阴极保护电流密度等的变化而变化,对于阴极保护管道的交流腐蚀检测、评估、减缓,需要更具针对性的新的检测设施与设备。因此,分析阴极保护管道产生交流腐蚀的电化学参数及其与阴极保护电流参数的关系,可以为管道的安全运营提供参考。（图2,参8）     

埋地管道交流腐蚀的实验室评价方法

针对长期以来埋地管道交流腐蚀评价只能依赖现场测取的交直流参数且准确性欠佳的问题,提出了一种埋地管道交流干扰腐蚀的实验室评价方法.通过现场测取实际管道的交流干扰信号,在实验室使用取自管道沿线的土样进行大范围交流腐蚀模拟实验,评价埋地管道在现场交流干扰条件下的真实腐蚀风险.研究结果表明:采用对称电路和数字信号处理技术,可以实现在实验室内精确模拟实际管道在交流腐蚀和阴极保护条件下的腐蚀速率；通过覆盖现场测量数据的交流干扰腐蚀失重实验,可以最大程度地在实验室内实现埋地管道交流干扰的腐蚀风险评价与表征.     

短路故障下输电线路接地网对埋地管道的影响

为了研究输电线路故障运行时,接地点短路电流对管道的电磁干扰程度,利用防雷接地分析软件CDEGS建立了输电线路杆塔接地网与埋地管道模型,计算分析了不同短路电流幅值、土壤电阻率、管道间距下管道冲击电压的变化规律。提出了两种新型管道防护措施:①通过改变#形和方框射线形接地网形状参数,计算分析了管道冲击电压的变化规律,其表明接地网形状对接地电阻影响很大,接地电阻越大,管道冲击电压越小;②沿管道敷设非金属屏蔽线(柔性石墨复合接地材料),对管道进行过电压防护,可以有效降低管道冲击电压,对管道起到保护作用。研究结果可为油气管道设计施工及安全防护提供参考。     

江西天然气管道交流干扰检测与防护

江西省天然气有限公司所辖管道存在多处与高压输电线路或电气化铁路相邻的情况,为了全面评价管道的交流干扰风险,参照欧洲标准DDCEN—TS15280—2006及国家标准GB／T50698—2011,进行了交流干扰的初步检测和详细检测,检测参数包括交流干扰电压、交流电流密度、交直流电流密度之比及土壤电阻率。选取交流干扰严重位置,通过开展现场缓解试验和设计计算,确定了交流干扰防护方案：在干扰严重位置与管道平行铺设锌带缓解线,并在缓解线和管道之间串接去耦合器。设计方案实施后,获得了理想的防护效果,可为同类工程提供参考。（图6,表4,参10）。     

电力杆塔接地对邻近油气管道的影响

为研究雷击电力杆塔时,杆塔对于邻近处天然气管道的影响及防护措施,采用专业防雷计算软件CDEGS建立电力线路与天然气管道模型,研究在不同电流幅值、土壤电阻率、距离等影响因素条件下,单根外延射线接地网迫近、背离、平行3种结构对管道电位的影响,进而提出基于迫向换流的管道过电压优化方案。结果表明:土壤电阻率、电流幅值的增加会导致管道过电压的升高,增加杆塔与管道间距可以减低管道过电压,随着外延射线改向角度的增大,管道上过电压、涂层所承受电势差呈现降低趋势。新建的迫向换流优化方案可明显降低电力线路对邻近天然气管道的雷击过电压风险。(图9,表2,参20)     

高压输电线路对埋地钢质管道的腐蚀影响

通过对忠武输气管道进行现场勘察,获取了高压输电线路对埋地钢质管道交流干扰情况的基本数据。对现场采集土壤进行理化分析,选取典型土壤介质进行室内模拟实验,研究了管道钢在典型土壤中的腐蚀行为和交流干扰对管道钢腐蚀行为的影响规律,得出了交流干扰环境下基于电流密度的阴极保护有效性判据并通过现场埋片和监测试验加以验证。基于理论计算模型和管道腐蚀风险交直流电流密度判据,设计编制了管道交流干扰评估软件,并用于忠武输气管道潜在交流干扰区域的腐蚀风险预测和评估。软件计算结果与现场实测结果基本吻合,证明了判据和软件的可靠性。     

埋地钢质管道交流腐蚀的评价准则

强电线路对埋地钢质管道产生交流干扰进而诱发交流腐蚀的问题日益凸显。预测交流腐蚀发生的可能性时,国内以交流电位为评判指标,欧洲以交流电流密度为主要评判指标,两者均有标准可依。以某交流腐蚀管道为例,依据国内外相关标准对其交流电位、交流电流密度、保护电位和保护电流密度等参数进行测试和计算,比较了两种交流腐蚀评判指标的适用性,证明了以交流电流密度为主要评判指标的交流腐蚀评价准则具有更高的精确性,以及在交流干扰条件下传统的-850mV(CSE)保护电位评价准则的局限性。     

邻近强电线路管道交流干扰参数的测试方法

强电线路与埋地管道共用一个走廊时,会对管道造成交流干扰腐蚀。针对管道受交流干扰影响,传统的电参数测量不适于确定交流干扰参数,也不适于评估交流干扰影响的程度。介绍了管道交流干扰参数的测试方法,包括实验室的电化学测量和腐蚀率估算方法,以及管地电位、交流电流密度和电流密度比的现场测量方法,重点分析了当前作为交流干扰腐蚀重要指标的电流密度测量方法,详细阐述了用于现场测量交流干扰参数的试片的设计和安装方法。进行交流干扰腐蚀评价必需的两个参数值:交流电流密度、交流电流密度与直流电流密度之比,不能在管道上直接测量得到,因此推荐采用试片法进行电参数和电化学参数的测量。     

日东管道杂散电流干扰检测与防护

日东管道多处与高压线并行、交叉以及与电气化铁路交叉,面临较大的杂散电流干扰腐蚀风险。使用SCM杂散电流测试仪对日东管道进行检测,结果表明:高压线产生的杂散电流对管道产生很大的干扰,当高压线路与管道夹角和高压线路输出电压分别相同时,随着高压线路与管道距离的增长,高压线路对管道的影响程度呈降低趋势;管道与电气化铁路交叉处亦存在很大的杂散电流干扰。基于此,提出管道铺设应避开高压线路和电气化铁路或保持安全距离,分析了不同排流保护方法的优缺点,并提到极性排流和负电位排流相结合的方式,指出不同管道应根据实际情况选用适宜的排流方法。     

高压直流输电接地流对油气管道干扰及腐蚀规律数值模拟

随着长距离输电工程的发展，杂散电流引起的埋地油气管道电化学腐蚀日趋严重，其中高压直流（High Voltage Direct Current,HVDC）输电系统的接地流干扰将在管道防腐涂层缺陷处导致严重的电化学腐蚀，威胁管道运行安全。通过COMSOL软件对靠近接地极的埋地管道沿线杂散电流密度分布进行模拟分析，研究各干扰参数（管道与HVDC系统电缆夹角、接地流、土壤电导率、与接地极距离、管道半径）对管道沿线杂散电流密度分布及干扰腐蚀的影响规律。结果表明：管道与任一接地极距离小于5 km时，干扰腐蚀显著增强；管道与电缆夹角为0°时，干扰腐蚀最为严重；其余参数对管道干扰腐蚀均具有较大影响。研究结果可为管道干扰防护及维修检测提供理论依据与参考。（图7，表2，参21）     

注意地下金属管道的强电流电击腐蚀

本文通过铁秦输油管道在交流干扰影响下运行十一年多时间的腐蚀开挖调查,提出了电力线路故障电流和雷电流所造成的电击腐蚀,提醒人们注意其影响的危害性。     

新建高压输电线路对管道干扰预测及缓解措施

为了判断某新建高压输电线路对埋地管道交流干扰程度并采取相应的缓解措施,利用数值模拟技术结合现场测试校正,建立了管道交流干扰计算模型,预测了新建高压输电线路对管道的交流干扰程度,并根据管道周围环境特点设计了深井地床排流缓解措施。测试结果表明:数值模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,验证了合理设计深井地床能够有效缓解管道交流干扰的事实。实际工况的复杂性使得计算模型不可能与现场情况完全一致,对于新建输电线路,可利用附近已有的输电线路对计算模型进行校正。     

输油管道腐蚀机理研究

针对输油管道的腐蚀问题,从土壤微生物、理化性质以及交流电对管道的腐蚀影响等方面进行了分析,建立了腐蚀分级的回归方程。按区域对管道腐蚀强度进行分级。通过挂片试验得出结论,埋地金属管道的腐蚀主要与土壤的含水率、电阻率、土壤容重及自然电位、ＰＨ值以及某些离子的综合含量有关,其腐蚀强度可由分级回归方程计算预测;在有交流电影响的区域,其管地电位远高于自然电位。交流电可引起腐蚀电位向活化区漂移;改变金属极化曲     

高压线对埋地管道耦合干扰规律的试验研究

针对高压输电线工频电磁场产生的交流电压引起附近埋地管道的交流腐蚀,进而影响管道服役寿命的问题,开展了高压线对埋地管道耦合干扰规律的试验研究。设计并建立了室内试验装置,通过试验研究分析了输电线电压、电流、高度等因素对管道感应电压的影响,为总结干扰规律、研究管道腐蚀机理提供了试验依据。     

深井式排流地床在管道交流干扰防护中的应用

随着中国城市管网、公共走廊设施的快速建设,埋地管道受临近电气化铁路、高压输电线等干扰源的交流干扰影响日益严重,管道交流腐蚀问题尤为突出。埋地管道交流干扰防护主要采用排流器+浅埋式排流地床的防护方式,但对处于城市管网等受地理条件限制区域,以及沙漠、山区等高电阻率地区的受干扰管段,该排流方式的现场施工及排流效果受到严重影响。以大连-沈阳天然气管道(大沈线)为例,将管道阴极保护深井阳极地床的施工经验应用于管道交流干扰防护中,实践表明:选取合理的深井位置、深度、数量及地床材料,管道交流排流效果显著,且征地面积小、施工便捷、散流效率高,能够有效降低第三方施工损坏的风险。(图4,参20)     

应用同步监测法定位管道杂散电流的干扰源

针对管道受动态杂散电流干扰,管地交直流电压波动较大,而通过传统测试桩测量管道交流或者直流电压,难于精确定位干扰源的问题,提出了使用同步监测法,即在同一时间内,使用存储式杂散电流测试仪,对不同的测试桩电压数据进行同步监测,并根据绘制的电压-时间变化曲线,综合比较同一时间内电压的瞬间值与平均值,精确定位干扰源。干扰源的精确定位可为排流位置的确定提供依据。介绍了使用同步监测方法成功定位大港-枣庄成品油管道交流干扰源与秦京输油管道直流干扰源的实例,同时指出了同步监测法应用过程中的注意事项。     

利此亚西部管道阴极保护技术

利比亚西部管道平行敷设两条不同管径的原油管道和天然气管道,通过对其阴极保护系统的预试运,发现管道的电位出现异常的波动,且波动幅度超过了允许范围,管道可能存在杂散电流的干扰。通过对管道正常运行下的IR降、全线保护电位以及同步电位和交流干扰进行测试分析,成功地解决了管道阳极接地电阻问题、无电地区的电源问题以及杂散电流干扰问题、使该管道阴极保护参数处于理想状态。     

油气管道与高压输电线路距离的相关标准

对比分析了国内外有关法规和技术标准中关于埋地输油气管道与高压架空输电线路相关距离的要求和规定,涉及涵盖了输电线路设计、施工、验收、运行以及埋地油气管道设计及其腐蚀控制、防火、防交流干扰等相关标准.国内标准包括DL/T5092-1999、GB 50061-97、DL/T741-2001、GB 50389-2006、GB 50253-2003、GB 50251-2003、GB/T21447-2008、GB/T50698-2011等;国外标准包括CAN/CSA-C22.3 NO.6-M91、AS/NZS 4853:2000、德国腐蚀问题工作协会推荐标准第3号.基于国内现行标准存在的问题,提出了解决对策与建议.     

天然气管道与原油管道并行敷设的安全间距

随着我国长输油气管道建设里程的不断增长,管道并行敷设的情况日渐增多,合理确定管道的并行敷设间距,不仅可以节约土地资源,而且可以确保管道的运行安全。以中贵天然气管道和兰成原油管道为例,分析了并行敷设管道安全间距的主要影响因素,包括:热油输送管道与常温输气管道间的热传导效应、带压封堵的操作空间、输气管道破裂失效、管道施工与维护等。考虑各种影响因素,结合中贵管道和兰成管道并行敷设段沿线地形特点,确定了3种情况下两条管道并行敷设的间距要求。针对因输气管道失效造成邻近敷设的输油管道的失效概率进行分析,论证了天然气管道与原油管道近距离并行敷设的可行性。