直流杂散电流对埋地管道电位干扰研究

通过直流杂散电流对埋地管道的干扰实验,研究了不同并行间距、并行长度、外加电压以及含有破损点时直流杂散电流对埋地管道的干扰,测量了管地电位,分析得出了直流杂散电流对埋地管道的影响规律,并采用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics进行了模拟验证。研究结果表明:当X56管线钢的表面涂层出现破损,管道与涂层之间可能会形成电偶腐蚀,在破损点位置土壤中的杂散电流会从破损点进入管道,并且距离破损点越近,管地电位越低;管道电位的最大正向偏移量与并行长度和外加电压呈正相关,与并行间距呈负相关,即埋地管道与直流杂散电流距离越近、与埋地管道平行敷设的电阻丝的长度越长、施加在电阻丝上的电压越大时,则埋地管道受直流杂散电流的干扰越严重。     

高压直流接地极干扰区埋地钢质油气管道的综合防护

我国埋地钢质油气管道正面临着越来越多的高压直流接地极干扰影响风险,为了减少或消除该风险所带来的安全隐患,进行了综合防护方法的探讨。首先分析了高压直流接地极干扰的特征、干扰可能产生的危害,接着对比分析了国内外多种直流干扰防护措施的优缺点,最后从干扰源侧、受干扰管道侧、协调与测试3个方面提出了综合防护技术措施:①减少干扰源的电流泄漏,接地极尽可能远离埋地金属构筑物,选用金属回流系统;②提高防腐层完整性,管道分段隔离,进行管道排流保护、阴极保护,监测排流保护效果,开展管道腐蚀评价;③埋地管道、高压直流输电系统双方的运营单位应当建立联络、信息共享机制,共同保障安全。试验结果表明:受干扰管道侧的防护将以管道排流保护作为主体措施,辅以提高防腐层完整性、分段绝缘隔离、阴极保护、保护效果检测等措施,可使管道综合防护效果达到最优。该技术思路已在近年来的新建天然气管道工程中得到运用,并正在逐步推广,可进一步提高油气管道的长期运行安全。     

高压直流接地极对油气输送管道的危害辨识

油气输送管道作为社会发展的能源动脉,确保其安全运行,具有重要的意义。结合高压直流接地极放电实测数据,对高压直流接地极放电给油气输送管道带来的危害进行系统辨识,影响危害的两个主要因素为管道受到的电干扰的程度以及管道系统的耐受能力,其危害可归纳为管体损伤、防腐层剥离、排流器烧蚀和接地材料消耗过快、阀室工艺设备烧蚀、防雷器烧蚀、绝缘接头击穿和内壁腐蚀、阴极保护设备烧蚀、变压器直流偏磁及人员触电。建议采用耐受性能好的设备设施,从源头控制高压直流接地极放电干扰强度,对高压直流接地极带来的风险进行评价并采取与干扰程度相适应的防护措施,确保管道安全运行。     

800 kV特高压直流入地电流对埋地钢管道的影响

为了研究特高压直流输电系统在单极大地返回运行时对附近埋地钢制管道造成的影响,以我国西南地区某管道为研究对象,在全管道范围内,应用了包括阴极保护有效性测试、管地电位监测、管中电流监测、管体腐蚀监测等在内的多种阴极保护测试技术,对接地极放电过程中管道腐蚀及阴极保护参数进行了连续测试,进而研究管道受特高压直流入地电流影响的程度及腐蚀防护措施的有效性。研究结果表明:①放电过程中,恒电位仪、排流锌带等腐蚀防护措施对缓解管道腐蚀起到了积极作用,但部分管段依然存在着腐蚀现象;②该地区管道接地极放电对管道全线均造成了干扰影响,电流流入区域管中最大电流为4.84 A,管地电位最大负向偏移为-4 853 mV,最大正向偏移+568 mV,管壁最大腐蚀速率为0.049 mm/a,超过管道设计控制目标;③特高压直流接地极放电对管道造成了较大的影响。结论认为,该项研究成果可以为钢制埋地管道受特高压直流入地电流影响程度的检测评价标准编制提供数据支撑。     

直流接地极对管道杂散电流的干扰影响及其规律分析

为掌握直流接地极对华东某天然气管道杂散电流干扰影响及规律,在与接地极较近的两条管道上安装电位远程监测系统,通过对管道的长时间连续监测,分析出接地极放电频次和干扰时间,进而得到接地极对管道的影响范围、干扰程度和规律。监测结果显示,通过远程监测系统对管道进行长时间连续监测,能够准确判断出接地极对管道的干扰影响。干扰电位分布规律表明,靠近接地极端流入、流出的杂散电流干扰程度较大,远离接地极端管道的杂散电流干扰较小。     

地铁杂散电流对管道牺牲阳极的影响及防护

直流牵引的城市地铁系统随着铁轨绝缘性能下降会泄漏杂散电流,对附近埋地管道及其牺牲阳极阴极保护系统造成干扰,威胁管道及其阴极保护系统的安全运行。利用数值模拟技术实现该类干扰问题的计算求解,通过已有文献数据进行验证,同时根据实际案例计算分析了地铁杂散电流对埋地管道阴极保护水平及牺牲阳极输出的影响规律,针对获得的影响规律提出了相应的防护方法,并分析了其有效性,研究结果可为埋地管道地铁杂散电流干扰的防护设计提供参考。     

高压输电线路对甬绍金衢管道干扰因素的研究

分析研究了高压输电线路对中国石化甬绍金衢成品油埋地金属输油管道的干扰状况,运用CDEGS软件对不同管径、管道壁厚、导线高度、运行电流、土壤电阻率、线路与管道并行长度、并行间距以及管道与高压线的交叉角度等因素下管道感应电势、防腐层电势和管道电流模拟计算了干扰程度,总结分析了各干扰因素对管道所受干扰的影响规律,提出了相应的防护措施,为油气管道建设提供了一定的技术依据。     

鱼龙岭接地极入地电流对西气东输二线埋地钢质管道的影响分析

通过分析鱼龙岭接地极入地电流对西气东输二线埋地钢质管道的影响,预测管道防腐层发生阴极剥离及管体产生重大腐蚀的可能性较低,管道阴极保护电位偏移较大,导致阴极保护电源设备运行异常。由此,需对西气东输二线管道采取适当的杂散电流干扰缓解措施。     

高压直流接地极放电对输气阀室仪表影响研究

天然气输送管道作为社会发展的能源动脉,确保其安全运行具有重要意义。根据现有案例及实验分析,研究高压直流接地极放电对输气阀室仪表的影响,得到绝缘卡套接头在受到高压直流干扰的情况下会出现电弧及烧毁的结论,压力变送器、温度变送器、电子控制单元和RTU在接地良好的情况下,不会受到高压直流电流的影响。建议从源头控制高压直流的干扰强度,保证干扰电压在绝缘卡套接头的允许值范围内;采用耐受性能更好的绝缘卡套接头,并改变安装位置,提高抗风险能力,以保证天然气输送管道的安全运行。     

强制排流器在消除埋地金属管道杂散电流干扰中的应用

针对目前地铁运行过程中对埋地金属管道造成的直流杂散电流干扰的现状,提出利用强制排流器对干扰进行防护的措施,并对单因素电流干扰,与地铁(已运行2年)垂直交叉、埋深3.5m、管径DN300mm、双层熔结环氧粉末防腐层、已埋设10年、采用恒电位仪提供保护电流并加装镁阳极的某成品油输油管道进行实验,表明该技术对抑制管道上的直流杂散电流干扰达到最优状态,接近于未干扰的情况,大大降低了管道腐蚀隐患,提高了管道安全运行水平。     

The influence of DC stray current on pipeline corrosion

DC stray current can cause severe corrosion on buried pipelines. In this study, firstly, we deduced the equation of DC stray current interference on pipelines. Next, the cathode boundary condition was discretized with pipe elements, and corresponding experiments were designed to validate the mathematical model. Finally, the numerical simulation program BEASY was used to study the corrosion effect of DC stray current that an auxiliary anode bed generated in an impressed current cathodic protection system. The effects of crossing angle, crossing distance, distance of the two pipelines, anode output current, depth, and soil resistivity were investigated. Our results indicate that pipeline crossing substantially affects the corrosion potential of both protected and unprotected pipelines. Pipeline crossing angles, crossing distances, and anode depths, our results suggest, have no significant influence. Decreasing anode output current or soil resistivity reduces pipeline corrosion gradually. A reduction of corrosion also occurs when the distance between two parallel pipelines increases.     

基于WSR的岩溶区域管道破坏特征与风险管控措施

岩溶区域乡镇天然气管道不可避免地受到岩土活动的影响,难以抵御土层错动作用和地表破坏所引起的永久性地面位移。在准确把握岩溶区域埋地管道破坏特征的基础上,建立岩溶区域乡镇天然气管道风险管控的物理-事理-人理（WSR）模型,并基于此从物理-事理-人理三个维度提出岩溶区域埋地管道的风险管控措施。研究表明:岩溶区域管道失效的最主要原因是管周土体与埋地管道的力学参数及变形性能差异,管道破坏模式主要分为拉伸破坏与屈曲破坏。为有效开展安全管理,既要注重在明确管道失效规律的基础上控制、减弱乃至消除危险源（物理）,完善管道运行过程中的安全管理及应急处置（事理）,也要运用法律、政策等手段规范相关主体的行为活动、营造良好的外部环境（人理）。     

海底埋设管道多点输入地震响应分析

对海底埋设管道在空间变化地震动作用下的响应进行了分析。首先基于一种谱表示方法,合成了与目标功率谱拟合的非平稳多点地震动时程。其次建立了海底埋设管道三维有限元模型,用以进行了三维多点输入地震时程分析,并进一步分析了地震动空间变化特性,以及场地的自功率谱模型、管道埋深、管径、壁厚和混凝土配重层厚度对管道响应的影响。由数值结果可以看出,考虑地震动的空间变化特性会显著增大管道的响应,管道的几何参数对海底埋设管道的多点输入地震响应产生不同程度的影响。因此,进行合理的管道设计可有效提高管道的抗震能力。     

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钢质埋地管道的管道质量和防腐层质量的好坏决定了埋地管道系统的安全性和使用寿命，但在对管道质量的评价过程中却发现，许多参数都具有模糊不确定性。为此，通过对某市液化气埋地钢质管道的防腐层和钢管质量检测，采用模糊综合评价的方法分析了埋地管道的质量状况：在防腐层质量好坏评价过程中，选取了防腐层外观质量、防腐层厚度以及防腐层的漏电性能作为评价因素集；在钢管质量评价过程中，选取了钢管外观、焊缝外观、管道壁厚、缺陷种类及尺寸、管道材料作为评价因素集。在分析比较的基础上，给出了各因素等级的划分方法，同时采用层次分析法确定了各因素的权重。通过分析发现两级模糊评价方法既可以考虑单因素对评价结果的影响，也可以考虑各因素对评价结果的不同的贡献；用模糊语言来表达在役埋地管道的质量是一种有效的方法。     

中国和欧洲管道交流干扰腐蚀标准差异分析

随着我国长输管道迅猛发展,管道与输电线路并行、交叉的问题日益突出。交流干扰腐蚀对管体、防腐层、阴极保护设备和人员安全造成威胁;而特高压输电线路普及应用,对管道设计和运行安全提出更高的要求。为提升我国管道腐蚀防护标准的技术水平,跟踪研究了国外管道腐蚀标准的制修订信息。以新版的欧洲标准EN 15280-2013为例,研究与我国标准的重要差异,该标准新修订的主要内容包括制定交流腐蚀从业人员资质评估标准,管道设计阶段评估交流腐蚀干扰影响程度,综合电压、电流、电流比值和土壤电阻率确定交流腐蚀判定准则,考虑高风险区域、管道运行历史和内检测数据确定交流腐蚀测试点等。最后,针对我国管道交流干扰腐蚀技术水平,提出了国家标准GB/T 50698-2011的改进建议。     

天然气管道智能清管技术及应用

管道在输气过程中，因管道内部受到冲刷和腐蚀等会造成壁厚减薄；管道外壁则会因绝缘层的缺陷、阴极保护不能达到要求等因素造成化学腐蚀、电化学腐蚀；还有随着生产年限的增长，天然气管道还有可能遭到第三方破坏；加之由于城镇化建设速度的加快，部分管道所处的地区类别升级，管道运行风险增加。因此，全面了解和掌握管道现状，将管道风险降到最低是至关重要的。天然气管道智能检测技术是我国最近引进的高新技术，它是掌握管道缺陷情况的重要手段，其结果是对管道进行大修改造、消除管道安全隐患、完整性评价的重要依据。文章主要介绍了目前天然气管道的智能检测技术以及在中国石油西南油气田分公司重庆气矿的应用情况，并分析了应用过程中存在的问题，提出了今后的改进措施。     

爆炸载荷对埋地输气管道的动力响应和极限载荷分析

定量分析临近管道爆破对埋地输气管道产生的动力响应有助于合理制定输气管道的安全保护措施。利用LS-DYNA 3D有限元程序,根据准静定理论计算爆腔半径,在爆腔内壁施加压力时程,建立了爆腔-岩土介质-输气管道动力相互作用模型,基于多种工况下的数值模拟分析,探讨了埋地输气管道动态响应过程中管道质点速度和动应力峰值分别和装药量、爆心距的关系,以两倍弹性斜率准则确定管道在特定工况下的极限载荷,进一步建立了装药量和施工安全距离的经验关系式,此式可以作为输气管道在近距离爆破施工条件下的破坏判据。该模型为埋地输气管道在第三方荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,对埋地输气管道的设计、施工和完整性管理具有一定的参考价值。     

基于滑坡区域的不同土质埋地输气管道安全评价

滑坡是威胁埋地管道安全的地质灾害类型之一。随着管道建设的不断发展,管道不可避免的会穿越滑坡频发区域,为了保障管道安全,避免不必要的经济损失,有必要对滑坡作用下的管道进行安全评价。不同土质的滑坡土体对管道造成的影响不尽相同。结合工程实例,选择FLAC 3D有限差分软件,将不同滑坡土质下管道临近屈服强度时模拟得到的滑坡体位移及管道位移进行比较,研究不同滑坡体土质对管道可靠性的影响。结果表明:整个滑坡体的位移量大致沿滑动方向逐渐减小,最大值位于滑床后缘,其中,由于管道的存在,靠近管道上方的滑坡体合位移量相对较小;埋地管道的最大变形出现在管道穿越滑体的中间部位;滑坡土质为黏土情况下的埋地管道最为危险。     

大埋深油气管道防腐层破损检测技术研究

为了解决大埋深油气管道由于表面的腐蚀和破损对管道安全、高效、持续的运输造成的不利影响,针对大埋深管道进行防腐层破损检测研究。利用电磁波衰减的理论研究,对大埋深管道检测防腐层破损处的变化规律进行了分析;采用Comsol软件建立了相应的三维埋地管道仿真模型,模拟管道防腐层破损检测研究;通过对仿真模型的分析,得出了在不同埋深情况下、不同防腐层破损面积、不同频率的对应结果;研究确定了埋地管道防腐层更容易出现破损的位置。 