歐陽孝含 閻明 劉全楨 姜輝
摘 要:隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展,社會(huì)對(duì)能源的需求日益增多,促使了高壓輸電線和埋地管道的大量使用。然而不可避免的是高壓輸電線與埋地管道相鄰鋪設(shè),高壓輸電線中的電流輻射產(chǎn)生的電磁波會(huì)對(duì)埋地管道感應(yīng)交流電壓產(chǎn)生作用,出現(xiàn)了一些腐蝕問題,嚴(yán)重影響到了陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。埋地管道作為輸送燃?xì)?、石油等較安全的手段,對(duì)于人為錯(cuò)誤而產(chǎn)生的腐蝕、損壞現(xiàn)象將會(huì)嚴(yán)重影響到國(guó)家環(huán)境甚至?xí)斐删薮蟮膿p失。該篇文章主要探討高壓輸電線對(duì)埋地管道的腐蝕作用,以及一些檢測(cè)方法和判別準(zhǔn)則。
關(guān)鍵詞:高壓輸電線 埋地管道 交流腐蝕 準(zhǔn)則
中圖分類號(hào):TE988.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)12(a)-0067-02
為了較大程度上避免高壓輸電線對(duì)埋地管道交流的腐蝕,準(zhǔn)確并及時(shí)了解管道和輸電線的運(yùn)行情況是十分必要的,掌握有效的檢測(cè)方法探測(cè)管道的腐蝕情況可以及時(shí)避免腐蝕嚴(yán)重而產(chǎn)生的嚴(yán)重破壞現(xiàn)象。
1 交流干擾管道的形式
高壓電線與埋地管道相鄰鋪設(shè)時(shí),高壓電線通常以3種形式對(duì)埋地管道產(chǎn)生電流干擾性腐蝕的影響。
1.1 電感耦合干擾
電感耦合干擾是指高壓電路在通過交流電流時(shí),在高壓電線周圍產(chǎn)生了一種交變磁場(chǎng),這種磁場(chǎng)與處于同一個(gè)交變磁場(chǎng)中的埋地管道切割磁力線相互作用。根據(jù)電磁感應(yīng)定律的原理,埋地管道會(huì)產(chǎn)生交變電壓從而滋生出感應(yīng)電流,從而對(duì)埋地管道產(chǎn)生電感干擾。
所以,在電感耦合的干擾下,無論高壓輸電線是否屬于正常運(yùn)行的狀態(tài),其誘導(dǎo)埋地管道產(chǎn)生的感應(yīng)電流都會(huì)對(duì)埋地管道產(chǎn)生干擾。在交流電壓長(zhǎng)期的作用下,埋地管道很有可能發(fā)生穿孔、老化、剝離等等嚴(yán)重的損壞。
對(duì)于使用外加陰極保護(hù)法的埋地管道,陰極保護(hù)設(shè)備在持續(xù)強(qiáng)電流的作用下不能正常發(fā)揮作用導(dǎo)致?lián)p壞;對(duì)于使用犧牲陽極保護(hù)陰極保護(hù)法的埋地管道,過高的電流會(huì)削弱陽極的極性,減少了此種埋地管道的使用時(shí)間,甚至出現(xiàn)管道變成陽極的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
1.2 電容耦合干擾
電容耦合干擾指的是在埋地管道建設(shè)的過程中,埋地管道外表面往往會(huì)涂有防腐絕緣層,使高壓輸電線與埋地管道之間產(chǎn)生了一種電容。這種電容是由兩種電容串聯(lián)而成,分別是管道對(duì)地面的電容和輸電線路對(duì)管道的耦合電容。電容與管道間產(chǎn)生的電聯(lián)系與高壓線路產(chǎn)生的電場(chǎng)相作用,對(duì)管道造成了腐蝕影響。
在埋地管道施工的過程中,在埋地管道上架設(shè)具有絕緣性的枕木,長(zhǎng)期處于接地狀態(tài)的埋地管道與線路并行時(shí),就會(huì)產(chǎn)生明顯的電容耦合干擾。
但是電容耦合干擾在一定情況下是可以有效避免的。當(dāng)管道處于埋地并且管道接地良好的狀態(tài)下時(shí),電容耦合的干擾是極其微小的,這種情況下的管道損傷就可以忽略不計(jì)。
1.3 電阻耦合干擾
電阻耦合干擾指的是高壓輸電線路的電流流入地下產(chǎn)生的干擾地電場(chǎng),由于地體和管道之間存在一定的電阻,致使此種干擾地電場(chǎng)通過電阻來傳遞交流電流,引起管道之間電位形成差異產(chǎn)生電位差,這種干擾的形式就叫做電阻耦合干擾。
電阻耦合干擾的影響相對(duì)電感耦合干擾的腐蝕作用其實(shí)并不大,阻性干擾的時(shí)間往往很短,多數(shù)為瞬間或間歇狀態(tài)。
電阻耦合干擾人們應(yīng)該注意的地方是,高壓輸電線在損壞時(shí)通過接地體的電流非常大,情況嚴(yán)重時(shí)可以達(dá)到數(shù)千安培,這種電流泄露會(huì)在埋地管道周邊形成極性極強(qiáng)的高壓電場(chǎng)。燒損管道的防腐表面層,嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致管道穿孔。所以電阻耦合干擾在一定程度上也會(huì)對(duì)埋地管道產(chǎn)生大的破壞作用。
2 交流電流對(duì)埋地管道干擾的防護(hù)措施
針對(duì)交流電流影響埋地管道的幾種形式,以以上3種形式作為參考,探討埋地管道干擾的防護(hù)措施,每一種形式都有一種或幾種的防護(hù)方法。雖然沒有一個(gè)共同適用的方法適用于所有的管道防護(hù),但是針對(duì)相對(duì)應(yīng)的干擾形式進(jìn)行防治也有著直接的改善作用。
2.1 電感耦合防護(hù)干擾
電感耦合防護(hù)干擾是交流電流對(duì)埋地管道干擾防護(hù)工作的重中之重。首先在管道鋪設(shè)的過程中就應(yīng)該打好基礎(chǔ),盡量使鋪地管道遠(yuǎn)離高壓輸電線。其次,就可以說成是人為的保護(hù)措施了。人為的電感耦合防護(hù)措施分為幾個(gè)階段:(1)將接地床與埋地管道相連。這種連接可以降低交流的干擾電壓的大小。(2)為了簡(jiǎn)化防護(hù)措施,可以將管道分離成若干個(gè)管道小段,減小高壓輸電線路與埋地管道的平行長(zhǎng)度,降低管道的感應(yīng)電壓,也可以做到控制電感耦合干擾的干擾范圍不再擴(kuò)大蔓延。(3)使用恒電位儀。恒電位儀的抗干擾能力非常強(qiáng),從而提高埋地管道陰極保護(hù)的能力,使陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,順利做到避免電感耦合保護(hù)干擾的防護(hù)工作。
2.2 電容耦合防護(hù)干擾
電容耦合的防護(hù)主要體現(xiàn)在埋地管道施工的過程中,將管道采取臨時(shí)接地的措施就可以避免電容耦合的干擾,前提是接地的距離不能大于300 m。為了為管道提供合適的陰極保護(hù),采用犧牲陽極的保護(hù)方法,可以采取管道焊接或者忽略安裝陽極的辦法來保護(hù)管道陰極。這樣的電容耦合防護(hù)就可以充分解決埋地管道的接地問題。
2.3 電阻耦合防護(hù)干擾
針對(duì)電阻耦合防護(hù)的特征,首先應(yīng)該采用避護(hù)的辦法,延長(zhǎng)埋地管道與高壓輸電線接地體的距離,根據(jù)我國(guó)石油天然氣行業(yè)規(guī)定的間距進(jìn)行控制。
當(dāng)實(shí)際情況不能滿足我國(guó)石油天然氣行業(yè)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的時(shí)候,應(yīng)該采用以下的防護(hù)措施:(1)安裝接地電池、極化電池或者二極管保護(hù)器,這種安裝方法可以避免強(qiáng)大電流的直接電擊作用。(2)安裝導(dǎo)體屏蔽珊,導(dǎo)體屏蔽珊是由一個(gè)或多個(gè)金屬性的電極構(gòu)成的,注意要以平行或者環(huán)繞的形式進(jìn)行安裝。(3)在埋地管道與接地體之間安裝絕緣隔板,這種絕緣隔板通常是由樹脂版或絕緣體等絕緣物質(zhì)構(gòu)成的。
3 埋地管道使用情況的檢測(cè)技術(shù)
3.1 交流電流梯度法
交流電流梯度法又稱為多頻管中電流法。主要原理是通過向埋地管道中輸入電流信號(hào),這種電流信號(hào)的引入可以引發(fā)埋地管道的內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng),從相關(guān)數(shù)據(jù)的反饋就可以確定流經(jīng)埋地管道的電流大小,從而對(duì)管道的使用情況進(jìn)行評(píng)估。
3.2 變頻-選頻法
變頻-選頻法是通過計(jì)算埋地管道防腐表面層的絕緣電阻來評(píng)估整個(gè)埋地管道的使用情況。這種方法的優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)速度較快、使用方便、測(cè)試距離較長(zhǎng)范圍大。劣勢(shì)是無法準(zhǔn)確確定管道破損點(diǎn)的具體位置。
3.3 皮爾遜法
皮爾遜法相對(duì)于變頻-選頻法的好處在于可以精確確定埋地管道的位置,其檢測(cè)的靈敏度較高,適用于3 m以下的輸水、輸油、輸氣埋地管道,不適用于局域性管網(wǎng)。
4 結(jié)語
該篇文章主要通過3個(gè)方面來介紹高壓輸電線對(duì)埋地管道交流腐蝕相關(guān)的判別,他們分別是交流管道的形式、交流電流對(duì)埋地管道的防護(hù)措施、埋地管道使用情況應(yīng)用到的檢測(cè)技術(shù)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而快速發(fā)展,能源工業(yè)是一項(xiàng)重要的問題,然而高壓輸電線對(duì)埋地管道的影響是不容忽視的。如何防護(hù)管道的腐蝕這一重要工作,可以嚴(yán)重影響到社會(huì)群眾的生活環(huán)境和安全。希望在相關(guān)管道檢測(cè)部門的大力支持下,能夠合理運(yùn)用到各項(xiàng)管道檢測(cè)技術(shù),為我們的民用設(shè)施提供更多可靠的保障。
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