如何评价轨交系统对埋地钢质燃气管道的干扰程度？

5.3.1 埋地钢质燃气管道腐蚀速率指标是评估其受轨交系统杂散电流干扰程度最直接的指标。当通过腐蚀失重检查片、ER腐蚀探头、在线检测设备或其他已证明有效的检测方法检测获得的腐蚀速率低于0.025mm/a时，说明腐蚀风险为低；当腐蚀速率介于0.025mm/a和0.1mm/a之间时，说明腐蚀风险为中；当腐蚀速率高于0.1mm/a时，说明腐蚀风险为高。

国内外阴极保护相关标准如ISO 15589-1：2015，GB/T 21448-2017及GB/T 21447-2018等采用0.01mm/a作为阴极保护下低腐蚀风险的指标，而NACE 0169-2013采用0.0254mm/a（1mil/a）作为阴极保护下低腐蚀风险指标。本标准此处采用的腐蚀速率分级指标是基于近年来北京科技大学及北京安科公司在多个现场测试及实验室获得的腐蚀速率数据确定（部分数据发表于论文Corrosion Behavior of Buried Pipeline under Dynamic DC Stray Current Interference NACE CORROISON 2019-13203）。本标准规定腐蚀速率低于0.025mm/a作为低腐蚀风险的指标，主要基于现场腐蚀检查片埋设试验和实验室模拟实验结果确定。在20多个区域的实际埋地管道附近埋设了300余组腐蚀检查片，一部分腐蚀检查片不与管道电连接，用于获取在所埋设环境中的自然腐蚀速率；还有一部分腐蚀检查片与埋地管道通过测试桩进行电连接，用于模拟管道外防腐层缺陷漏点，受到阴极保护或杂散电流干扰。在试片埋设过程中，通过数据记录仪连续采集试片的通、断电电位数据，在埋设6～12个月后对检查片进行开挖，通过腐蚀失重法获得腐蚀速率数据。实验室实验是通过模拟实验控制试样阴极保护电位满足标准要求，通过失重测试获得腐蚀速率数据。对于阴极保护效果良好，受外界干扰试片极化电位波动幅度很小，且在整个埋设期间，试片极化电位均满足现行国家标准《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448中最小保护电位准则的试片腐蚀速率。如表1中现场腐蚀检查片试验及实验室实验数据所示，腐蚀速率数值分布在0.001mm/a～0.026mm/a，在60组腐蚀速率数据中，其中58组数据低于0.025mm/a，满足的比例超过96%；同时49组超出了0.01mm/a的数值，不满足低于0.01mm/a的比例超过82%，这是由于在如此低的腐蚀速率条件下，采用失重或其他方法评估腐蚀速率时存在一定的测量误差。故考虑到实际腐蚀速率评估的可操作性，此处选取了低于0.025mm/a作为低腐蚀风险的指标。同时在轨交系统杂散电流干扰下的腐蚀检查片腐蚀速率数据显示，在存在较为明显的杂散电流干扰时的腐蚀速率分布在0.1mm/a～0.5mm/a（见图1和图2），故选取了0.1mm/a作为高腐蚀风险的指标，而介于0.025mm/a与0.1mm/a之间的腐蚀速率作为中腐蚀风险指标。

表1　在阴极保护极化电位满足GB/T 21448标准要求下现场及实验室腐蚀速率数据（条件：阴极保护极化电位-0.85VCSE～-1.2VCSE）

续表1

续表1

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5.3.2 未实施阴极保护的埋地钢质燃气管道受轨道交通杂散电流干扰腐蚀风险评判指标，是基于现场腐蚀检查片试验和实验室模拟实验数据确定。近年来，北京科技大学及北京安科公司在受到轨交系统动态直流干扰的管道上埋设了腐蚀检查片，其中一部分数据来自没有施加阴极保护的管道上，同时通过室内模拟实验考察了管线钢在自然腐蚀状态下受到动态直流干扰后的腐蚀速率变化规律，分析了消除IR降的试片极化电位相对于没有遭受干扰时同一环境中的自然腐蚀电位正向偏移超过20m V的比例与腐蚀速率之间的相关性，结果如图1所示。部分数据发表于论文Corrosion Behavior of Buried Pipeline under Dynamic DC Stray Current Interference NACE CORROISON 2019-13203中，用于评估的自然腐蚀电位为不存在动态直流干扰时的电位稳定值，自然腐蚀电位现场测试数据取夜间轨交系统停运后的电位稳定值。

图1　未实施阴极保护的埋地钢质管道在轨交动态直流杂散电流干扰下腐蚀速率与极化电位相对于自腐蚀电位正向偏移超过20m V的时间比例

5.3.3 已实施阴极保护的埋地钢质燃气管道受轨交系统杂散电流干扰腐蚀风险评判指标，是基于现场腐蚀检查片试验和实验室模拟实验数据确定。近年来，北京科技大学及北京安科公司在轨交系统动态直流干扰的管道现场埋设了腐蚀检查片，同时开展了动态直流干扰下的实验室腐蚀模拟，在现场及实验室实验中连续监测了腐蚀检查片消除IR降的极化电位在动态直流干扰下的变化规律，通过腐蚀失重法获得了在不同动态直流干扰条件下的腐蚀速率数据，将消除IR降的极化电位相对于阴极保护准则正向偏移量及时间比例与腐蚀速率进行相关性分析，结果如图2所示，部分数据发表于论文Corrosion Behavior of Buried Pipeline under Dynamic DC Stray Current Interference NACE CORROISON 2019-13203中。

图2　实施阴极保护的埋地钢质管道动态直流杂散电流干扰下腐蚀速率与极化电位偏移阴极保护电位准则的时间比例