一、雜散電流干擾方式
雜散電流是指在地中流動(dòng)的設(shè)計(jì)之外的直流電，它來(lái)自直流的接地系統(tǒng)，如直流電氣軌道、直流供電所接地極、電解電鍍?cè)O(shè)備的接地、直流電焊設(shè)備及陰極保護(hù)系統(tǒng)等。其中，以城市和礦區(qū)電機(jī)車為最甚。它的干擾途徑如圖10-60所示。從圖中可以劃分三種情況：
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1.靠近直流供電所的管道屬于陽(yáng)極區(qū)，雜散電流從管道上流出，造成雜散電流電解。
2. 在干擾段中間部位的管道屬于極性交變區(qū)，雜散電流可能流入也可能流出。當(dāng)電流流出時(shí)，造成腐蝕。
3.在電機(jī)車附近的管道屬于陰極區(qū)，雜散電流流入管道，它起著某種程度的陰極保護(hù)作用。
以上是一般規(guī)律。實(shí)際上雜散電流干擾源是多中心的。如礦區(qū)電機(jī)車軌道已形成網(wǎng)狀，供電所很多，當(dāng)多臺(tái)機(jī)車運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生雜亂無(wú)章的地下電流。作用在管道上的雜散電流干擾電位如圖10-61所示。
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埋地鋼質(zhì)管道因直流雜散電流所造成的腐蝕稱為干擾腐蝕。因?qū)匐娊飧g，所以有時(shí)也稱電蝕。這是管道腐蝕穿孔的主要原因之一。例如：東北地區(qū)輸油管道受直流干擾的約占5％，腐蝕穿孔事故原因的80%是由雜散電流引起的；北京地下鐵路雜散電流腐蝕已經(jīng)形成公害，引起了有關(guān)部門的重視。
隨著陰極保護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，也會(huì)給地下帶來(lái)大量的雜散電流。如近些年來(lái)城市地下燃?xì)夤艿?給水管道、地下電纜等采用了外加電流保護(hù)，在它的陽(yáng)極地床附近可能會(huì)造成陽(yáng)極地電場(chǎng)干擾。在被保護(hù)的管道(或電纜)附近可能會(huì)造成陰極電場(chǎng)的干擾。其干擾形式如圖10-62和圖10-63所示。其干擾范圍與陽(yáng)極排放電流和陰極保護(hù)電流密度成正比。當(dāng)單組犧牲陽(yáng)極輸出電流大于100mA時(shí)，也應(yīng)注意其干擾。
二、雜散電流腐蝕的特點(diǎn)
1.強(qiáng)度高、危害大 埋地鋼質(zhì)管道在沒(méi)有雜散電流時(shí)，只發(fā)生自然腐包蝕。大部分屬腐蝕原電池型。腐蝕電池的驅(qū)動(dòng)電位只有幾百毫伏，而所產(chǎn)生的腐蝕電流只有幾
十毫安。在土壤中的雜散電流腐蝕，則是電解電池原理。即外來(lái)的直流電流或電位差，造成了土壤溶液中金屬腐蝕。其腐蝕量與雜散電流強(qiáng)度成正比，服從法拉第電解定律。也就是說(shuō)，假如有1A的電流通過(guò)鋼管表面，流向土壤溶液，那么1a時(shí)間會(huì)溶解鋼鐵9kg。實(shí)際上，土壤中發(fā)生的雜散電流強(qiáng)度是很大的，管道上管地電位可能高達(dá)8～9V，通過(guò)的電流量最大能達(dá)幾百安。因此，壁厚為7～8mm的鋼管，在雜散電流作用下，4～5個(gè)月即可能發(fā)生腐蝕穿孔。所以，雜散電流的腐蝕強(qiáng)度是一般腐蝕不能與之相比的。它是管道腐蝕穿孔的主要原因。
2.范圍廣 隨機(jī)性強(qiáng) 雜散電流的作用范圍很大，其影響可達(dá)幾千米、幾十千米，這與引起雜散電流的外部電流源密切相關(guān)。雜散電源腐蝕的發(fā)生又常常是隨機(jī)而變的。無(wú)論從電流方向上，還是電流強(qiáng)度上，都是隨外界電力設(shè)施的負(fù)載情況、軌道的連接與絕緣狀況、管道的絕緣狀況而變化。因此，常將雜散電流的干擾稱為動(dòng)態(tài)干擾。這也給雜散電流的測(cè)量、排除帶來(lái)了困難。
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直流腐蝕是引起管道泄漏的最大隱患。近年來(lái)，對(duì)雜散電流的腐蝕已引起人們的普遍關(guān)注。
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三、雜散電流干擾的判斷標(biāo)準(zhǔn)
地下雜散電流可以根據(jù)管一地電位偏移和地電位梯度來(lái)判斷。對(duì)于此判斷。各國(guó)根據(jù)國(guó)情都有自己的指標(biāo)。例如，英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以管道對(duì)地電位正向偏移20mV為判斷指標(biāo)；德國(guó)以+100mV為標(biāo)準(zhǔn)；日本的標(biāo)準(zhǔn)是+50mV。
原石油工業(yè)部編制的《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。(SYJ17—1986)，把判定標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)臺(tái)階：一是確認(rèn)干擾的存在，二是在確認(rèn)干擾存在的前提下必須采取措施的臨界指標(biāo)。這一指標(biāo)是：處于直流電氣化鐵路、陰極保護(hù)系統(tǒng)及其他直流干擾附近的管道，當(dāng)管道任意點(diǎn)上管—地電位較自然電位正向偏移20mV時(shí)，或管道附近土壤中的電位梯度大于0．5mV/m時(shí)，確認(rèn)為有直流干擾；當(dāng)管道上任意點(diǎn)管一地電位較自然電位正向偏移lOOmV或管道附近土壤中的電位梯度大于2.5mV/m時(shí)，管道應(yīng)及時(shí)采取直流排流保護(hù)或其他防護(hù)措施。
日本<電蝕土壤腐蝕手冊(cè)》推薦的地電位梯度與雜散電流干擾關(guān)系，見(jiàn)表10-69。
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| 地電位梯度/(mA/mm) | 雜散電流干擾程度 |
| 0.5 | 弱 |
| 0.5～5 | 中 |
| >5 | 強(qiáng) |
四、直流干擾腐蝕的防護(hù)
(一)減少干擾源電流的泄漏
直流干擾腐蝕的產(chǎn)生是源于各種電氣設(shè)備的電流泄漏。因此，直流干擾的防護(hù)首先應(yīng)減少這些電氣設(shè)備的電流的泄漏。為此，對(duì)直流電氣化鐵路作如下限制：
1.鐵軌導(dǎo)電性能必須良好 通過(guò)鐵軌的平均電流產(chǎn)生的電位差不得大于3V/km。
2.鐵軌接頭增加電阻 各區(qū)段鐵軌接頭增加的電阻，不得大于該區(qū)段鐵軌電阻的20％。
3.鐵輒與大地絕緣 電氣化鐵軌應(yīng)采取與大地絕緣的措施。對(duì)于供電方式，應(yīng)采用減小供電范圍，增加足夠的供電所的原則，保證在供電范圍內(nèi)接地裝置只接地一次等，來(lái)減少雜散電流源。
(二)避開(kāi)干擾源的設(shè)計(jì)原則
由于干擾源的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，在管道設(shè)計(jì)時(shí)又不可能完全避開(kāi)，為保證管道安全，應(yīng)遵循下列設(shè)計(jì)原則：
1.管道走向的選擇 合理選擇埋地管道的走向，盡量遠(yuǎn)離干擾源。當(dāng)埋地管道與直流電氣化鐵路的鐵軌接近或交叉時(shí)，相互間的距離不得小于1m，且盡量縮短與之平行的管線的長(zhǎng)度。
2.被保護(hù)管道與非保護(hù)管道的間距，應(yīng)保持足夠大的距離。非聯(lián)合保護(hù)的平行管道，二者間距不宜小于10m。被保護(hù)管道與其他管道交叉時(shí)，二者間的凈垂直距離不應(yīng)小于0．3m；當(dāng)小于0．3m時(shí)，中間必須設(shè)有堅(jiān)固的絕緣隔離物，確保其不接觸。雙方管道在交叉點(diǎn)兩側(cè)10m以上的管段上，應(yīng)作特加強(qiáng)防腐。
管道與電纜交叉時(shí)，相互間凈垂直距離不應(yīng)小于0.5m，交叉點(diǎn)兩側(cè)也各延伸10m作加強(qiáng)防腐。
3.對(duì)受雜散電流干擾管段的保護(hù)措施 在受到雜散電流干擾的管段，可增設(shè)絕緣法蘭，將被干擾管道分成若干段，以減輕干擾，把干擾限制在一定范圍內(nèi)。
4.在被干擾管道與干擾源之間，可埋設(shè)金屬屏蔽體，以減輕干擾。
(三)增加回路電阻
1.對(duì)可能受到雜散電流腐蝕的管道，其表面的防腐層等級(jí)采用加強(qiáng)級(jí)或特加強(qiáng)級(jí)。
2.對(duì)已遭受雜散電流腐蝕的管道，可通過(guò)修補(bǔ)或更換防腐層，來(lái)消除或減弱雜散電流的腐蝕。
(四)排流保護(hù)技術(shù)
1．排流方法 雜散電流干擾本身是一害，但掌握其本質(zhì)、因勢(shì)利導(dǎo)，就可以化害為利。排流保護(hù)就是把雜散電流變?yōu)楣艿狸帢O保護(hù)的電流，所以排流保護(hù)也屬于陰極保護(hù)的方法之一。排流方式有直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流和接地排流，這些排流方法及其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，見(jiàn)表10-70。
