一、雜散電流干擾方式

　　雜散電流是指在地中流動的設(shè)計之外的直流電，它來自直流的接地系統(tǒng)，如直流電氣軌道、直流供電所接地極、電解電鍍設(shè)備的接地、直流電焊設(shè)備及陰極保護系統(tǒng)等。其中，以城市和礦區(qū)電機車為最甚。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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圖10-60 雜散電流干擾示意圖
1—供電所 2—架空線 3—軌道電流 4—陽極區(qū)　5—腐蝕電流 6—交變區(qū) 7—陰極區(qū)

　　1.靠近直流供電所的管道屬于陽極區(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，造成腐蝕。
　　3.在電機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作用。
　　以上是一般規(guī)律。實際上雜散電流干擾源是多中心的。如礦區(qū)電機車軌道已形成網(wǎng)狀，供電所很多，當(dāng)多臺機車運行時會產(chǎn)生雜亂無章的地下電流。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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圖10-61 雜散電流干擾電位曲線

　　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。
　　隨著陰極保護技術(shù)的推廣應(yīng)用，也會給地下帶來大量的雜散電流。如近些年來城市地下燃氣管道 給水管道、地下電纜等采用了外加電流保護，在它的陽極地床附近可能會造成陽極地電場干擾。在被保護的管道(或電纜)附近可能會造成陰極電場的干擾。其干擾形式如圖10-62和圖10-63所示。其干擾范圍與陽極排放電流和陰極保護電流密度成正比。當(dāng)單組犧牲陽極輸出電流大于100mA時，也應(yīng)注意其干擾。

二、雜散電流腐蝕的特點

　　1.強度高、危害大 埋地鋼質(zhì)管道在沒有雜散電流時，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度成正比，服從法拉第電解定律。也就是說，假如有1A的電流通過鋼管表面，流向土壤溶液，那么1a時間會溶解鋼鐵9kg。實際上，土壤中發(fā)生的雜散電流強度是很大的，管道上管地電位可能高達8～9V，通過的電流量最大能達幾百安。因此，壁厚為7～8mm的鋼管，在雜散電流作用下，4～5個月即可能發(fā)生腐蝕穿孔。所以，雜散電流的腐蝕強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 隨機性強 雜散電流的作用范圍很大，其影響可達幾千米、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)生又常常是隨機而變的。無論從電流方向上，還是電流強度上，都是隨外界電力設(shè)施的負載情況、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態(tài)干擾。這也給雜散電流的測量、排除帶來了困難。
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圖10-62 陽極地床周圍的雜散電流干擾
1—測電位曲線 2—測電流(東) 3—被干擾管道 4—測電流(西) 5—整流器
6—被保護的管道 7—被干擾管道電位曲線 8—電流干擾區(qū) 9—電流泄漏

　　直流腐蝕是引起管道泄漏的最大隱患。近年來，對雜散電流的腐蝕已引起人們的普遍關(guān)注。
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圖10-63 陰極保護管道的干擾
a)交叉 b)平行

三、雜散電流干擾的判斷標準

　　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判斷。對于此判斷。各國根據(jù)國情都有自己的指標。例如，英國國家標準規(guī)定，以管道對地電位正向偏移20mV為判斷指標；德國以+100mV為標準；日本的標準是+50mV。
　　原石油工業(yè)部編制的《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護技術(shù)標準》。(SYJ17—1986)，把判定標準分為兩個臺階：一是確認干擾的存在，二是在確認干擾存在的前提下必須采取措施的臨界指標。這一指標是：處于直流電氣化鐵路、陰極保護系統(tǒng)及其他直流干擾附近的管道，當(dāng)管道任意點上管—地電位較自然電位正向偏移20mV時，或管道附近土壤中的電位梯度大于0．5mV/m時，確認為有直流干擾；當(dāng)管道上任意點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，管道應(yīng)及時采取直流排流保護或其他防護措施。
　　日本<電蝕土壤腐蝕手冊》推薦的地電位梯度與雜散電流干擾關(guān)系，見表10-69。
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四、直流干擾腐蝕的防護
　　
　　(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，直流干擾的防護首先應(yīng)減少這些電氣設(shè)備的電流的泄漏。為此，對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，來減少雜散電流源。
　　(二)避開干擾源的設(shè)計原則
　　由于干擾源的情況錯綜復(fù)雜，在管道設(shè)計時又不可能完全避開，為保證管道安全，應(yīng)遵循下列設(shè)計原則：
　　1.管道走向的選擇 合理選擇埋地管道的走向，盡量遠離干擾源。當(dāng)埋地管道與直流電氣化鐵路的鐵軌接近或交叉時，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度。
　　2.被保護管道與非保護管道的間距，應(yīng)保持足夠大的距離。非聯(lián)合保護的平行管道，二者間距不宜小于10m。被保護管道與其他管道交叉時，二者間的凈垂直距離不應(yīng)小于0．3m；當(dāng)小于0．3m時，中間必須設(shè)有堅固的絕緣隔離物，確保其不接觸。雙方管道在交叉點兩側(cè)10m以上的管段上，應(yīng)作特加強防腐。
　　管道與電纜交叉時，相互間凈垂直距離不應(yīng)小于0.5m，交叉點兩側(cè)也各延伸10m作加強防腐。
　　3.對受雜散電流干擾管段的保護措施 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.對可能受到雜散電流腐蝕的管道，其表面的防腐層等級采用加強級或特加強級。
　　2.對已遭受雜散電流腐蝕的管道，可通過修補或更換防腐層，來消除或減弱雜散電流的腐蝕。
　　(四)排流保護技術(shù)
　　1．排流方法 雜散電流干擾本身是一害，但掌握其本質(zhì)、因勢利導(dǎo)，就可以化害為利。排流保護就是把雜散電流變?yōu)楣艿狸帢O保護的電流，所以排流保護也屬于陰極保護的方法之一。排流方式有直接排流、極性排流、強制排流和接地排流，這些排流方法及其優(yōu)缺點和適用條件，見表10-70。