管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险评估与防护措施

管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险评估与防护措施

赵健王彤辉

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摘要：管道地铁系统在现代城市交通中起到了不可替代的作用。随着地铁系统规模的不断扩大，杂散电流的产生和传播成为了一个不可忽视的问题。管道地铁杂散电流是由于地铁系统的电气装置操作所产生的电流，在公共、工业和民用管道等金属基础设施中流动，可能导致腐蚀和损坏。对于管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险的评估与防护措施显得尤为重要。基于此，本篇文章对管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险评估与防护措施进行研究，以供参考。

关键词：管道地铁;杂散电流;干扰腐蚀;风险评估;防护措施

引言

随着城市地铁的快速发展，管道地铁杂散电流干扰腐蚀问题日益突出。管道系统作为城市基础设施的重要组成部分，遭受杂散电流干扰会导致腐蚀和损坏，给社会经济发展和居民生活造成严重影响。对管道地铁杂散电流干扰的风险进行评估，并采取相应的防护措施，具有重要意义。

1管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险特点

管道地铁杂散电流干扰腐蚀问题涉及多个因素的综合作用，包括地铁列车的电源系统、土壤的导电性、管道材料的电化学行为等。这些因素之间相互影响，使得问题的分析和解决变得复杂。由于各种因素的不均匀分布，杂散电流会在地下管道系统中形成复杂的电流分布。这导致了管道中不同部位的电荷密度、电位和电流密度不一致，从而引发了局部腐蚀和损坏现象。土壤中含有各种电解质，其电导率和离子浓度会对电流路径产生影响。不同类型的土壤对杂散电流的传输和分布起着重要作用。土壤的湿度、盐分含量、氧化还原电位等因素也会影响腐蚀的速率和程度。管道材料的组成和电化学行为直接影响着腐蚀的发生和进展。不同的金属材料对杂散电流的响应方式不同，具有不同的腐蚀倾向性。管道的设计和制造工艺也会对腐蚀风险产生影响。随着环境保护意识的增强，对于管道地铁杂散电流干扰腐蚀问题的关注度不断提高。社会对于环境污染和资源保护的要求越来越高，对于该问题的防护和治理也提出了更高的要求。

2管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险评估方法

2.1系统分析

对地铁系统的电气装置进行详细分析，包括电源系统、牵引变电所、接地装置等。了解地铁系统的电流来源、电路连接方式和操作条件，确定杂散电流的产生机制。通过实地调查和测量，确定地铁杂散电流在地下传播的路径。特别注意与周围管道安装的距离、相对位置等因素对电流传输的影响。分析地铁线路布置对杂散电流干扰的影响。考虑地铁线路与周围金属管道的相对位置和距离，以及其对地铁杂散电流密度分布的影响。对地铁系统的接地系统进行评估和分析。确保接地系统符合相关标准和规范要求，有效降低杂散电流对周围管道的干扰。

2.2电流测量

使用专门的电流测量仪器（如电流钳、电流表等），直接接触管道以进行电流测量。这种方法适用于较小电流范围的测量，可以实时监测管道上的电流并记录数据。利用非接触式电流传感器（如皮尔磁环等），通过感应管道附近的磁场变化来测量电流。这种方法不需要与管道直接接触，适用于对大电流范围进行测量。通过在地表和管道附近安装地下电势测量装置，测量地表和管道之间的电势差来间接推算杂散电流。这种方法可以推测出杂散电流在地下的流动路径和强度。

2.3腐蚀风险评估

对管道系统进行实地勘查，了解管道材料、维护情况、操作状况等信息。通过观察和记录管道表面的腐蚀迹象、锈蚀程度和破损情况来初步评估腐蚀风险。对管道材料的腐蚀性质进行评估，包括材料的抗腐蚀性能、耐受电流的能力等。根据管道材料的特性，推断其对杂散电流的腐蚀风险。通过测量管道表面或周围环境的电位值，包括管道的工作电位和相关金属的电位差。这可以帮助评估管道是否处于腐蚀的敏感区域，以及杂散电流对管道腐蚀的可能性。通过土壤电阻率测试、土壤取样等方法，了解管道所在地区土壤的导电性、湿度和引入的腐蚀因素。土壤电阻率的变化可以提供腐蚀风险的指示。基于杂散电流密度、电化学反应速率和土壤环境条件等参数，使用专业的腐蚀速率预测模型，计算并预测管道的腐蚀速率。

3管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险防护措施

3.1电气防护措施

通过合适设计和建设地铁系统的接地系统，确保良好的接地效果，减少地铁杂散电流的产生和传播。应定期检查和维护接地系统，确保其良好的接地性能。在地铁系统的电气装置中采用适当的隔离措施，阻止杂散电流传播到周围管道。在电源系统中安装隔离变压器、隔离开关等设备，使地铁系统的电流不直接通过管道流动。在地铁工程中选择具有较好耐腐蚀性能的材料，以减少对管道的腐蚀风险。使用耐腐蚀型不锈钢、高密度聚乙烯等材料进行管道构筑和绝缘。通过控制地铁系统的接地电位，保持在一定范围内，减小与周围管道的电位差。这可以减少杂散电流流动以及对管道的电化学腐蚀风险。

3.2电流屏蔽措施

在管道周围或下方放置金属隔离板，以限制杂散电流的传播路径。这种金属隔离板通常由电导率较高的金属材料制成，如铝板或铜板。它们可以有效地将电流导向到所需的方向，而不让其进入管道。对于埋地管道，可以在管道上方安装电缆保护套。电缆保护套通常由导电性较好的材料制成，如铝合金或镀锌钢板。这样可以在一定程度上限制电流通过土壤传播到管道表面。在地下管道附近埋设电流屏蔽体，使其成为杂散电流的优先流动路径。地下屏蔽体通常由导电性较好的材料（如铜带或铜板）制成，并与地铁系统的接地系统连接。为管道表面涂覆一层电气绝缘涂料或层，以减少电流对管道的接触。

3.3接地系统优化

接地系统的优化是管道地铁杂散电流干扰腐蚀风险防护的关键措施。根据实际情况和相关规范，合理设置地铁系统的接地装置。确保接地系统符合要求，包括接地电阻、接地塔的数量和分布、接地体的选择等。根据地质条件、土壤电阻率等参数，在设计中选择合适的接地体类型，如接地网、接地极、接地杆等。考虑接地体的布置方式，以最大程度地提高接地效果。采用足够粗的接地导线，以降低接地电阻。确保接地导线与接地体的连接牢固可靠，减少接触电阻。根据需要，可以采取并联或串联多根接地导线以降低接地电阻。定期对接地系统进行维护和检测，确保接地装置的良好运行状态。包括清洁接地体、检查接地导线是否受损、测量接地电阻等。及时修复和替换损坏的接地装置。通过埋设地下导电体（如铜带、铝带等）来增强接地系统的地下导电性能。这可以提高接地系统的效率，进一步降低地铁杂散电流对周围管道的影响。

结束语

管道地铁杂散电流干扰腐蚀问题的评估与防护措施是保障城市基础设施安全和可持续发展的关键工作。通过评估电流传输路径、管道材料的电化学行为、土壤环境和地质特征等因素，可以有效确定腐蚀风险程度，制定合理的防护策略。在预防措施上，可以采用阴极保护技术、中性地线装置以及合理设计和施工等方法来减小杂散电流的影响。

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