强电线路与埋地管道共用一个走廊时不可避免地会在管道上产生次生交流电流，当其达到某极限后便对管道造成交流干扰腐蚀，危及管道安全。由于管道受交流干扰的影响，传统的电参数测量方法不再适用，比如通过常规测量方法获得的管地电位值虽然在正常的保护准则范围之内，但实际上管道已经发生了腐蚀。因此，必须采用专门的测量方法，甚至通过实验室测试和现场测试相结合的方式，确认交流干扰参数，进而评估交流干扰影响的程度。
根据交流干扰腐蚀的机理，判断交流干扰影响主要基于交流电流密度、交流电压、管道阴极保护通/断电电位、直流电流密度等参数的测试，与管道防腐层缺陷相关的土壤电阻率和扩散电阻也是测试的主体[1-4]。
1 实验室测量[2]
实验室测量主要用于确定交流干扰腐蚀的程度，分为电化学性能测试和交流干扰影响腐蚀率测试。当然，实验室测量技术也可用于现场测试（如试片法）。1.1 电化学测量1.1.1 直流极化曲线法
直流极化曲线是指当电流流入或流出金属表面
时，在金属表面形成的稳定电位。借助直流极化曲线（图 1），可以分出免蚀区、活性腐蚀区、钝化区，以及开路电位、阴极保护区、析氢区和溶氧区；评估金属表面电化学反应电位。需要注意的是：交流干扰情况下，金属表面状态（免蚀、活化或钝化）与纯直流情况下不同，否则交流干扰就不会诱发腐蚀；电化学反应的时间常数不能确定；腐蚀率不能从曲线中获取；在特定环境下交流干扰腐蚀的可能性不能直接从曲线中判断。
邻近强电线路管道交流干扰参数的测试方法
胡士信1 陆家榆2 张本革1 窦宏强1 郭剑2 蒋俊2 曹玉杰3
（1.中国石油天然气管道局设计院，河北廊坊 065000；2.中国电力科学研究院，北京 100085；
3.北京国电华北电力工程有限公司，北京 100011)
胡士信等.邻近强电线路管道交流干扰参数的测试方法.油气储运，2011，30（3）：203 - 207.摘要：强电线路与埋地管道共用一个走廊时，会对管道造成交流干扰腐蚀。针对管道受交流干扰影
响，传统的电参数测量不适于确定交流干扰参数，也不适于评估交流干扰影响的程度。介绍了管道交流干扰参数的测试方法，包括实验室的电化学测量和腐蚀率估算方法，以及管地电位、交流电流密度和电流密度比的现场测量方法，重点分析了当前作为交流干扰腐蚀重要指标的电流密度测量方法，详细阐述了用于现场测量交流干扰参数的试片的设计和安装方法。进行交流干扰腐蚀评价必需的两个参数值：交流电流密度、交流电流密度与直流电流密度之比，不能在管道上直接测量得到，因此推荐采用试片法进行电参数和电化学参数的测量。关键词：埋地管道；强电线路；交流干扰；腐蚀；参数；测试方法文章编号：1000-8241（2011）
03-0203-05图 1 免蚀、活性腐蚀和钝化区的直流极化曲线
1.1.2 矩形波开关信号法
矩形波开关信号是指通过开关使电流或电位从一个稳定状态变换到另一个稳定状态。这是一种开关技术，对于极化后的金属，当切断电流后，瞬时测量可
203
网络出版时间：
2011-1-17 21:43:00 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,/kcms/detail/13.1093.TE.20110117.2143.004.html 中图分类号：TE832 文献标识码：A DOI： CNKI:13-1093/TE.20110312.1156.0072011-3-12 11:56https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,/kcms/detail/13.1093.te.20110312.1156.007.html
得到去IR降的电位。金属电位值随时间的推移而衰减，可用数学公式描述其衰减过程。该方法的特点有：可估算电极时间常数，可计算IR降，交流干扰对其有影响，参比电极的时间常数很难确定。
1.1.3 电化学阻抗光谱法
该方法是在一个较大的频率范围内对金属的阻抗值进行扫描，即从微赫兹或毫赫兹到千赫兹或兆赫兹。
该技术需要电位或电流偏移和在偏移量附近的波
动（图 2），Nyquist 曲线给出了真实和假想部分的阻抗
在向量图中的位置， Bode 曲线给出了阻抗的大小及
以施加频率为基础的电压和电流间的关系。
技术进行腐蚀率估算，例如失重法、直观检测及电阻
探针法（ER）等。
1.2.1 失重法和观察法
失重法是评价腐蚀程度最直接的方法，试片在一
定时间内的失重量除以暴露时间即得平均腐蚀率。该
技术可以结合评价腐蚀表面的一些特性加以完善，比
如腐蚀位置、腐蚀深度等。其特点是可量化腐蚀率，
但是由于需要一定的暴露时间被腐蚀，并拍取腐蚀照
片，比较耗时。
1.2.2 电阻探针法
电阻探针法（ER 测试）是根据金属表面腐蚀后，
由于电阻增大而导致腐蚀电流减小，以电流大小来判
断金属腐蚀量的方法（图 3）。其特点是：分辨率高，采
取可补偿温度措施，可用于腐蚀率的测量；适用环境
条件范围广，包括存在水或存在外界电子信号（如交
流干扰）的环境。
该方法为交流干扰腐蚀的测试提供了以下可能：
可直接测量扩散电阻；可评估金属的极化电阻；可评估
过程中的时间常数；量化不仅适用于小的幅值（约为
10 mV），也可同时用于小的和大的幅值（更逼真）。但
是，不能用于评估交流干扰腐蚀的速率。
1.2 腐蚀率估算
在直流状态下，上述电化学技术可用于腐蚀率评
估。但在交流干扰的情况下并不适用，必须采用其他
（a）理想的Nyquist曲线
图2 理想化的电化学阻抗测量结果
（b）来自EIS测量结果的Bode曲线
2现场测量
2.1 测量分类
首先对位于交流干扰区内的管道上进行基本测
量，再进行更加专业的测量，包括试片法测量、特殊测
量及详细检测。
2.1.1 基本测量
测量项目主要包括：管道对地交流电压；准确记录
每次测量的时间，测量结果可用于以后相同情况的计
算；管道交流电流；管道接地电阻；管道对地交流电压
位置的土壤电阻率；24 h 由于高压输电线或交流电气
化铁路引起的最大交流感应值。
测量条件包括：所有阴保站、通电点及跨接电缆
图3 ER测量实例和叠加AC的阴极保护钢件
以时间为函数计算的腐蚀率
https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,
205
https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,
正常；所有接地必须连接正常，比如极化电池、交流排流装置、电容器等；地表测量的参比电极尽可能接近管道。2.1.2 特殊测量
如果管道的交流电压高于 10 V ，或沿管道的电压不断变低，说明可能存在交流泄流点，应在现场做特殊测量。目前，没有单一的技术或准则可以评价交流干扰腐蚀风险和交流干扰腐蚀，因此，通过测量管地电位、电流密度和 Ja.c/Jd.c (电流密度比)的方法进行评价。2.2 管地电位2.2.1测量方法
将 1 块已知防腐层缺陷面积的试片安装在管道附近，与管道电连通接受阴极保护和交流干扰，试片可被极化。将 1 支长效参比电极或便携式参比电极埋设在试片附近，参比电极与试片最好为一体（比如探头）。通过断开试片与管道的连接，测量试片的断电电位 E off （去 IR 降电位）。
该测量方法可采用自动测量系统，其由电子记录仪（读取与储存数据）和定期同步测量的交流干扰仪组成，可以测量试片的通电电位 E on （试片与管道连通）和断电电位 E off 。它含有 1 个续断器，可在其断开后 1 ms 进行 E off 电位测量，然后又与管道导通，大约经过 20 ms ，又开始一个新的测量循环。由于测量循环是自动的，因此在有交流干扰的任何时间段内，都可以进行测量，并记录其峰值。2.2.2交流干扰腐蚀风险评估
基于该技术，若试片对地的断电电位负于保护标准值（通常是负于 －0.85 V ，当存在硫酸盐还原菌时负于 －0.95 V ），则说明管道不存在交流干扰腐蚀。反之，则存在交流干扰腐蚀。2.3 交流电流密度2.3.1测量方法
将 1 块已知防腐层缺陷面积的试片安装在管道附近，与管道电连通接受阴极保护和交流干扰。采用安培表测量交流电流的 RMS （均方根）值；利用电阻器（电阻值不大于 1 Ω）上的电压降，或使用零阻电流表测量较小的电流量，测得的 RMS 电流密度比计算值更准确。
2.3.2交流干扰腐蚀风险评估
基于该项技术，若 RMS 的 AC 电流密度值小于 30 A/m 2，则说明管道不存在交流干扰腐蚀。反之，则存在交流干扰腐蚀。2.4 电流密度比2.4.1测量方法
将 1 块已知防腐层缺陷面积的试片安装在管道附近，与管道电连通接受与管道相同的阴极保护和交流干扰。采用安培表测量直流电流和交流电流的 RMS 值；利用在电阻器（电阻值不大于 1 Ω）上的电压降，或使用零阻电流表测量较小的电流量；最后，通过测量值计算 Ja.c/Jd.c 值。2.4.2交流干扰腐蚀风险评估
若交流电流密度 RMS 与直流电流密度的比值小于 3，则表明交流干扰腐蚀风险较低；若交流电流密度 RMS 与直流电流密度的比值介于 3～10 之间，则表明存在一定的交流干扰腐蚀风险，建议开展进一步的测量；若交流电流密度 RMS 与直流电流密度的比值大于 10，则表明交流干扰腐蚀风险很高，需要立即采取措施。
3 试片的设计和安装
采用试片法测量，必须考虑试片表面面积、土壤电阻率、管道防腐层结构及阴极保护电流引起的盐组分变化而导致的试片界面电阻值的变化。
根据文献［2］，首次发现管道腐蚀危害的防腐层缺陷面积约为 1 cm 2，所以将用于监测和评价交流干扰腐蚀风险的试片表面积定为 1 cm 2。交流干扰腐蚀主要发生在较小或很小的防腐层缺陷位置，因为防腐层缺陷越小，穿过的电流密度越大。若试片表面积过大，较小防腐层缺陷的腐蚀风险评价则不能采用电流密度或电位标准。交流干扰腐蚀风险评估中不同试片的用途：便携式试片（如试片棒）用于测量交流电流密度和电位；埋设式试片（如腐蚀试片）用于腐蚀评价，测量交流电流密度、电位及界面电阻值的测量。3.1 便携试片的性能和安装（短期测量）
具有 1 cm 2 防腐层缺陷的棒式试片常用于短期测量，其方法是将试片棒插入管道附近的土壤中，并与
206
https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,
管道电连接，使试片棒与管道同样接受阴极保护和交流干扰电流。试片棒可用于电位的现场特殊测量，设计时应考虑试片棒容易插入土壤，并与管道电连接。采用便携棒式试片（图 4）测量，不需要考虑阴极保护电流作用下的长期电化学变化。
图
4 交流干扰腐蚀便携棒式测试探头
图 5 交流干扰腐蚀模拟防腐层小面积缺陷试片
图 6 带有 3 个腐蚀试片的交流干扰腐蚀测试探头
3.2 永久埋设试片的性能和安装（长期测量）
这类试片适用于长期交流干扰腐蚀评价，比如腐蚀试片（图 5～图 6）。永久埋设试片可完成的特殊测量包括：电位测量、电流测量及界面电阻值测量。试片被埋设在管道附近，与管道电连接，接受与管道同样
的阴极保护和交流干扰电流（图 7）[2]。试片埋设一段
时间后（比如 12 个月），挖出腐蚀试片进行腐蚀测量，根据试片的腐蚀情况对管道的防腐层缺陷进行评估。埋设的参比电极由于有电解液泄漏到土壤，改变了土壤性质，可能增加试片的电流需要量。
通常在同一个测量点安装 3 个试片，测量时应注意：试片与土壤接触良好；试片周围环境与管道周围环境相同；试片与长效参比电极的相对位置；试片相邻构筑物、其它试片、土壤电位梯度对试片的干扰；在同一位置不能安装过多的试片。
图 7 典型交流干扰腐蚀试片安装示意图
207
https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,
4 防腐层缺陷位置和土壤性质
防腐层缺陷调查，采用能够发现较小缺陷面积（≤1 cm 2）的方法；调查防腐层缺陷位置，测量土壤电阻率和管道埋深；在计算表明存在交流干扰最大值的位置，开挖管道，测量近距离电位梯度、交流电压及土壤电阻率；对典型的较小防腐层缺陷位置 24 h 测量记录交流电压，测量土壤电阻率和管道埋深；使用精密测量仪测量金属损失量。
如果在小防腐层缺陷位置发现腐蚀，具有相同防腐层缺陷情况的管道均需开挖并修复防腐层。4.1 土壤电阻率测量
若土壤电阻率较低，则易使较大的交流电流从管道中流入大地，增加管道的交流干扰腐蚀风险。测量土壤电阻率可采用 4 针式电阻仪现场测量法或土壤箱实验室测量法。在现场测量时，应测量足够深度的土壤电阻率；在实验室测量时，应取管道附近的土壤。
试片界面电阻 R s =0.5 ρ/d ，式中：d 为试片直径，m ；ρ 为土壤电阻率，Ω ? m 。通过试片的界面电阻值可监测土壤电阻率的变化情况。4.2 pH 值测量
测量试片表面的 pH 值很重要，在挖出试片时应立即进行 pH 值测量，这是由于试片上的碱性物质很容易与空气中的 CO 2 反应。经验表明，用 pH 指示电极能准确测出试片表面的 pH 值，准确度为 0.5。
5 结束语
在进行交流干扰腐蚀评价时，交流电流密度和交流
电流密度与直流电流密度之比是必测项目［5］
，这些电参
数和电化学参数不能在管道上直接测量得到，因此推荐采用试片法。测试用腐蚀试片由与管道相同的钢材制作，表面涂敷防腐层，预留一定裸露面积（约 1 cm 2）。试
片埋设在管道附近，并通过测试桩与管道连接。
试片法可用于测量和评估管道的受保护情况，当应用于后者时，应在同一位置埋设 3 个试片（试片间距至少 1 m ），进行腐蚀性评价时，将 3 个试片同时取出测试。试片和参比电极可为便携式和永久埋地型，根据测量参数的要求合理选用，需注意永久埋地型试片在阴极保护和交流干扰共同作用下的表面状态、pH 值、腐蚀产物等对测量结果的影响。
CEN/TS 15280-2006 Evaluation of a .c .corrosion likelihood
of buried pipelines －application to cathodically protected pipelines [S ].2006.
CEOCOR-2001 Booklet on ：
a .c .corrosion on buried metallic pipeline －guidelines for risk assessment and mitigation measures [S ].2001.
郭剑，
曹玉杰，胡士信，等.交流输电线路对输油输气管道电磁影响限值研究[J ].电网技术，
2008(2)：17-20.黄桂柏，
唐明华，卢绮敏，等.GB/T 21447－2008 钢质管道外腐蚀控制规范[S ].北京：中国标准出版社，
2008.胡士信，路民旭，杜艳霞，等.管道交流腐蚀的新观点[J ].腐蚀与防护，
2010(6)：419-424. （收稿日期：
2010-08-16） [1][2][3][4][5]
参考文献：
科技攻关项目：
中国国家电网科研课题“1 000 kV 特高压交流同塔双回线路对金属管线影响及防护的研究”，
GHZ200815.作者简介：
胡士信，高级工程师，1945 年生，1969 年毕业于哈尔滨工业大学电化学专业，现为中国石油管道局咨询专家委员会、管道局科委腐蚀专业委员会委员。
电话：
0316-*******；Email ：xukuai39103@https://www.doczj.com/doc/0a6447107.html,