地铁杂散电流对航油管道的影响及防护措施探析

地铁杂散电流对航油管道的影响及防护措施探析
摘要随着机场业务量的增长，现状道路交通将无法满足大型机场的地面交通需求。

越来越多的机场开始引入轨道交通，直流牵引的轨道交通系统会泄漏杂散电流，对机场的航油管道产生影响。

本文通过分析地铁杂散电流对埋地管道阴极保护水平影响规律，提出航油管道直流杂散电流干扰的防护方法。

关键词地铁杂散电流；航油管道；影响；防护措施
前言
随着旅客吞吐量的不断攀升，为缓解日趋严重的地面交通压力，许多机场开始轨道交通系统的建设。

轨道交通系统一般选用直流电力牵引的供电方式，随着线路运行时间的增长，轨地绝缘性能降低，导致钢轨向周围土壤介质泄漏一定的电流，称之为地铁杂散电流[1]。

航油管道一般为碳钢材质，如果处在地铁杂散电流的干扰区域内，影响管道的运行安全，进一步影响机场的供油保障。

大型机场一般同时存在地铁和站坪航油管道，管道与地铁的交叉和并行情况不可避免。

本文针对地铁杂散电流对航油管道阴极保护系统的干扰问题进行分析，探讨航油管道的干扰排除方法。

1 地铁杂散电流腐蚀机理[2]
杂散电流是沿规定路径之外的途径流动的电流，它在土壤中流动，且与被保护管道系统无关。

该电流从管道的某一部位进入管道，沿管道流动的一段距离后，又从管道流入土壤，在电流流出部位，管道发生腐蚀，我们称该腐蚀为杂散电流腐蚀。

因地铁回流的轨道中电流也是由高电位流向低电位，即从车辆车轮、轨道回到牵引变电所的负极，车辆所在处为高电位，牵引变电所为低电位，轨道对地有一定的过渡电阻，这样因电位差和过渡电阻的存在，就形成对地的泄漏电流，一些回流电流从铁轨漏出不直接回到牵引变电所或不回到牵引变电所，而通过埋设在地铁附近的金属管道等回到牵引变电所或其他低电位处，这样就形成一电流回路。

杂散电流从管道防腐绝缘层破损处流出，此处管道带正电，为阳极区，以铁离子形式溶入周围的电解质中，从而使阳极区的金属管道腐蚀。

2 杂散电流的腐蚀特点
（1）腐蚀强度较高，危害大。

在没有地铁杂散电流干扰时，航油管道的腐蚀一般为自然腐蚀，管道在设计过程中一般已经考虑了腐蚀余量，基本不会对管道的正常运行产生影响。

而杂散电流干扰腐蚀时是电解电池原理，其破坏力比一般的电偶腐蚀和土壤腐蚀强得多，基本上可以造成管道穿孔。

根據法拉第电解定律，1A的电流通过钢管表面流向土壤溶液一年可溶解约10kg，由此可看出直流杂散电流干扰腐蚀相对其他原因引起的腐蚀严重得多。

（2）影响范围广，随机性强。

地铁杂散电流对管道的影响区域并不仅仅局限于管道与地铁的交叉处，而是影响地铁周边的一个区域。

因此机场地铁的影响区域，可能覆盖整个机坪区域，对航油管道的保护形势还是比较严峻。

并且由于轨道与地的绝缘电阻，管道的防腐绝缘层电阻，土壤电阻率、电流大小等都是变化的，因此杂散电流流向也是随机的，给防护带来一定难度。

3 腐蚀的判断标准[3]
通常采用管道对地电位作为判断是否存在地铁杂散电流对埋地金属燃气管道干扰腐蚀，国内主要有两种指标。

（1）处于直流电气铁路、阴极保护系统及其他直流干扰源附近的管道，当管道上任意点的管地电位较自然电位正向偏移20mV时，或管道附近土壤的电位梯度大于0.5m Vm时，就确认有直流干扰。

（2）当管道上任意点管地电位较处自然电位正向偏移100mV 时，或管道附近土壤的电位梯度大于2.5Vm时，应及时对管道采取直流排流保护措施。

以20mV的管地电位的正偏移作为直流干扰存在与否标准是可行的，当确认存在直流杂散电流对埋地金属燃气管道干扰时，应进行长期监控，以及根据具体情况采取补救措施。

4 防护措施
（1）从地铁的角度来看，地铁的设计应该考虑地铁运行时候产生的杂散电流对运行区域管道的影响。

在进行设计时，从线路上尽可能避开或远离管道，特殊地段若无法避免近距离与管道并行或与管道交叉，应考虑使用低电阻钢轨，同时为地铁设计合理的杂散电流收集网，并采取合理的屏蔽措施，尽可能降低地铁向大地排放的杂散电流。

（2）从管道的角度来看，设计过程中应采用阴极保护系统对管道进行保护。

常用的方法有牺牲阳极保护法和外加电流保护法。

从电化学腐蚀原理可知，电化学腐蚀主要是产生在阳极区域，因此阴极保护系统的目的是使管道处于阴极电位，确保管道不被干扰。

同时，在杂散电流干扰较强的位置安装排流设施，将管道（或金属结构物）上的杂散电流引向排流器，并经由排流器流入大地或流回干扰源，常用的设备为极性排流器。

航油管道一般采用阴极保护系统与排流设施结合的方式进行保护。

5 结束语
在地铁杂散电流干扰腐蚀影响区域内，杂散电流不仅仅会对航油管道产生影响。

机坪下管道包括雨污水、消防、供电、供油等管道，管网错综复杂。

因此对航油管道的杂散电流干扰防护措施需要注意以下两方面：
（1）与机场协调，考虑该区域管道的综合防护，才能在保证自身管道安全的前提下，尽量不影响其他管道的安全运行，降低防护带来的副作用；
（2）运行期内定期测试区域杂散电流干扰情况，并对阴极保护设施进行完善。

参考文献
[1] 董亮，姜子涛.地铁杂散电流对管道牺牲阳极的影响及防护[J].石油学报，2016，37（1）：117-124.
[2] 程善胜，张力君，杨安辉.地铁直流杂散电流对埋地金属管道的腐蚀[J].煤气与热力，2003，23（7）：435-437.
[3] 赵应龙.防腐保温保冷工程设计与施工手册[M].东营：石油大学出版社，1996：175.。