趙 承 馮其棟 范列朋

（1.杭州市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000；2.杭州天然氣有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引言

管道的服役安全對(duì)于保障燃?xì)夤?yīng)，避免風(fēng)險(xiǎn)隱患至關(guān)重要。小區(qū)內(nèi)燃?xì)夤艿酪蚱涓g影響因素較多，發(fā)生泄露后直接威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，而受到各地政府的重視[1]。杭州是華東地區(qū)繼上海、南京、蘇州之后的第四個(gè)開通地鐵的城市，地鐵線路在市區(qū)通常會(huì)在多個(gè)地點(diǎn)與埋地燃?xì)夤艿老嘟换蚱叫?，杭州燃?xì)饧瘓F(tuán)在所轄燃?xì)夤艿廊粘z測(cè)中多次發(fā)現(xiàn)地下車庫(kù)上方埋地燃?xì)夤艿来嬖诿黠@的雜散電流腐蝕特征，個(gè)別部位甚至造成了腐蝕穿孔。以杭州和諧嘉園小區(qū)進(jìn)調(diào)壓器中壓鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罏槔?，該管道位于地下車?kù)上方，距最近地鐵站點(diǎn)200m，投運(yùn)時(shí)間為2012年8月，按照該段管道建設(shè)時(shí)期的工程設(shè)計(jì)要求，該段管道遠(yuǎn)未達(dá)到涉及壽命[2]。但杭州燃?xì)饧瘓F(tuán)在例行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)在不足200m的管道上存在3個(gè)I類防腐層破損點(diǎn)和1個(gè)II類防腐層破損點(diǎn)，最深腐蝕坑深經(jīng)測(cè)量在4mm左右。為確認(rèn)燃?xì)夤艿婪翊嬖陔s散電流影響，該雜散電流是否來(lái)自于地鐵直流雜散電流干擾，本文對(duì)該小區(qū)燃?xì)夤艿劳寥离娢惶荻群凸艿仉娢贿M(jìn)行了測(cè)試分析[3,4]，初步查明了管道腐蝕原因并提出了下步的整改措施。

1 檢測(cè)分析

1.1 管地電位測(cè)試

測(cè)試中為消除由于土壤電阻存在引起的IR降，采用了試片斷電法，由試片與參比電極（CSE）電位代表管道電位[5,6]。在管地電位測(cè)試中，采用繼電器進(jìn)行3s斷12s通連續(xù)循環(huán)，獲得管道通斷電電位并進(jìn)行對(duì)比?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中使用自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，4017采集模塊1個(gè)，采集頻率1Hz；并采用無(wú)線遠(yuǎn)傳設(shè)備進(jìn)行高頻數(shù)據(jù)采集，采集頻率100Hz。

現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1所示，靠近西門處管道測(cè)試樁作為管道引出線，沿小區(qū)內(nèi)部綠化帶向東依次布置4處測(cè)點(diǎn)，間隔分別為19m、30m和28m，并埋設(shè)4個(gè)埋地試片。

為消除現(xiàn)場(chǎng)IR降影響，采用極化試片斷電法進(jìn)行管地電位測(cè)試，為使埋地試片有充分的時(shí)間極化，從中午開始將試片與管道導(dǎo)通，管地電位有效數(shù)據(jù)采集時(shí)間段為16:00至次日00:26，通斷電測(cè)試開始時(shí)間為19:30左右，測(cè)得該小區(qū)通管地通斷電電位數(shù)據(jù)。

1.1.1 通電電位數(shù)據(jù)變化

通過(guò)測(cè)試分析，地鐵運(yùn)行期間電位正負(fù)波動(dòng)較大，幅值變化范圍1點(diǎn)-0.6～0V、2點(diǎn)-0.6～0.1V、3點(diǎn)-0.6～-0.1V、4點(diǎn)-0.8～0.4V之間，23:20地鐵停運(yùn)后，電位變化趨于平緩，管道受到來(lái)自于地鐵的雜散電流干擾。圖2所示為測(cè)點(diǎn)1～4管地通電電位隨時(shí)間變化圖，各測(cè)點(diǎn)通電電位變化趨勢(shì)相同，波動(dòng)幅值范圍相近。

地鐵運(yùn)行時(shí)段內(nèi)，各點(diǎn)電位平均正偏值在0.03V～0.07V之間，均高于標(biāo)準(zhǔn)20mV判定，但低于標(biāo)準(zhǔn)0.1V防護(hù)要求。隨著地鐵運(yùn)行結(jié)束，各點(diǎn)管地電位正偏、負(fù)偏平均值均迅速減小，管道受到來(lái)自于地鐵雜散電流干擾。測(cè)點(diǎn)4管地電位平均值遠(yuǎn)負(fù)于其他三點(diǎn)，4點(diǎn)管地電位小時(shí)平均正偏最小，平均負(fù)偏最大（如表1所示）。經(jīng)調(diào)研附近有犧牲陽(yáng)極埋設(shè)，從空間位置上，測(cè)點(diǎn)4距離錢江路站最近，考慮電流流入點(diǎn)的可能。

表1 各測(cè)點(diǎn)管地電位-通電電位小時(shí)平均值、平均正偏、平均負(fù)偏變化

1.1.2 斷電電位數(shù)據(jù)變化

地鐵運(yùn)行期間各點(diǎn)管地電位（斷電電位）如圖3所示，各測(cè)點(diǎn)均發(fā)生不規(guī)律明顯正偏瞬時(shí)波動(dòng)，波動(dòng)峰值200mV左右，管地電位負(fù)偏不明顯；24:00以后，地鐵軌道斷電后，管地電位平穩(wěn)，管道受到疑似來(lái)自于地鐵的雜散電流干擾。

同通電電位，將測(cè)試數(shù)據(jù)按時(shí)間及地鐵運(yùn)行進(jìn)行分段，取地鐵停運(yùn)后管地電位作為背景值，分別對(duì)各時(shí)段內(nèi)管地電位平均值，地鐵運(yùn)行時(shí)段管地電位相對(duì)于背景值的平均正偏、平均負(fù)偏進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

表2 各測(cè)點(diǎn)管地電位-斷電電位小時(shí)平均值、平均正偏、平均負(fù)偏變化

隨著地鐵由正常運(yùn)行直至停運(yùn)，地鐵雜散電流影響減弱，各測(cè)點(diǎn)管地電位平均值逐步負(fù)移，各測(cè)點(diǎn)小時(shí)正偏平均值、負(fù)偏平均值均在0.01～0.04V之間，高于標(biāo)準(zhǔn)20mV要求，除測(cè)點(diǎn)4管地電位正負(fù)偏均存在較大變化外，其余3點(diǎn)正偏變化明顯，電流流出管道為主，地鐵運(yùn)行期間存在雜散電流干擾，隨地鐵運(yùn)行狀態(tài)變化，存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

測(cè)點(diǎn)4管地電位背景值遠(yuǎn)負(fù)于其余各點(diǎn)，且管地電位負(fù)偏明顯，正偏值及正偏概率均遠(yuǎn)小于其余各點(diǎn)，如圖3所示。經(jīng)調(diào)研，4處存在一處犧牲陽(yáng)極，從空間位置上看，4點(diǎn)更接近地鐵錢江路站，受軌地電位變化，管地電位正負(fù)波動(dòng)，其余三點(diǎn)逐步遠(yuǎn)離地鐵站。

1.1.3 通-斷電電位數(shù)據(jù)對(duì)比

考慮到地鐵運(yùn)行期間土壤中存在雜散電流，加之管道犧牲陽(yáng)極保護(hù)電流影響，為消除測(cè)試過(guò)程中的干擾，本文采用試片斷電法進(jìn)行通斷電對(duì)比測(cè)試，將24點(diǎn)地鐵停運(yùn)后各點(diǎn)通電電位與斷電電位進(jìn)行匯總整理（如表3所示）。所測(cè)管道管地電位通斷電數(shù)值存在0.1V左右差別。

表3 地鐵停運(yùn)后管地電位通-斷電電位差值(V)

正常情況下，因?yàn)闋奚?yáng)極保護(hù)電流的存在，土壤電流流入管道，管道通電電位測(cè)量中包含了IR降，相比于斷電電位數(shù)值會(huì)更負(fù)一些，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，所測(cè)管道斷電電位負(fù)于通電電位，說(shuō)明土壤中存在雜散電流且雜散電流是由管道流出，與管地電位測(cè)試結(jié)果相吻合。

1.2 土壤電位梯度測(cè)試

通過(guò)雙參比電極法在沿管線方向和垂直管線方向布置兩組參比電極，通過(guò)兩組參比電極電位差矢量和求得土壤的電位梯度。電位梯度大小與雜散電流成正比，方向與雜散電流相同。

土壤電位梯度測(cè)點(diǎn)，如圖4所示，采用低頻1Hz測(cè)試，假定垂直管道方向自東北流向西南為正方向、平行管道方向自西北流向東南為正方向。數(shù)據(jù)有效采集時(shí)間為16:00至次日00:26。

經(jīng)測(cè)試，平行管道方向電位梯度變化較為平穩(wěn)，由-3.6mV/m逐步下降至-7mV/m，并保持平穩(wěn)，在地鐵運(yùn)行時(shí)段有小幅波動(dòng)，波動(dòng)幅值較小，小時(shí)平均偏移值在0.3～2.5mV/m范圍內(nèi)；垂直管道方向電位梯度16:00～21:20時(shí)段，電位梯度5mV/m增大至15mV/m，波動(dòng)比較劇烈，小時(shí)平均偏移在3 m V/m 左右；2 1:2 0 之后，電位梯度瞬時(shí)下降為-5mV/m附近，并保持較平穩(wěn)變化，并于23:20后恒定于-3.8mV/m（如表4、圖5所示）。電流方向：垂直管道方向背離管道，由管道流出，平行管道方向背離地鐵站。

表4 管道附近土壤電位梯度小時(shí)平均值、小時(shí)平均正偏、負(fù)偏數(shù)據(jù)匯總表

3 結(jié)語(yǔ)

綜合以上數(shù)據(jù)分析，所測(cè)管道受到地鐵雜散電流干擾，地鐵運(yùn)行期間與管地電位、電位梯度具有對(duì)應(yīng)性。通過(guò)各測(cè)點(diǎn)管地電位變化對(duì)比與土壤電位梯度的測(cè)試，距離地鐵站較近測(cè)點(diǎn)4為雜散電流流入點(diǎn)，其余三點(diǎn)為電流流出點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)地鐵停運(yùn)后各點(diǎn)通電電位與斷電電位數(shù)值存在0.1V左右差別，管道斷電電位負(fù)于通電電位，管道處于電流流出區(qū)，處于腐蝕環(huán)境中。基于以上結(jié)論，在全面修復(fù)防腐層破損點(diǎn)的同時(shí)，杭州燃?xì)鈹M通過(guò)在電流流入陽(yáng)極處增加極性排流裝置以阻止地鐵雜散電流的流入，其次在電流流出區(qū)加裝犧牲陽(yáng)極進(jìn)行排流，后續(xù)將采取針對(duì)性的檢測(cè)以驗(yàn)證措施的有效性。