BS-EN-50162-2004-直流系统中杂散电流引起腐蚀的防护

1英国标准BSEN50162:2004直流系统中杂散电流引起腐蚀的防护2引言来源于直流系统的杂散电流可以通过腐蚀，杂散电流腐蚀，在埋地或水下的金属构筑物上引起严重的材料损坏（见附录A）。特别是，长的埋地水平构筑物，例如管道和金属护套电缆，可能处在这种类型腐蚀的危险中。因为腐蚀损坏可以在暴露于杂散电流中很短的时间后就出现，因此在早期阶段为保护措施做准备并定期检查这些措施的效果是很重要的。本标准描述了一些适当的措施，可以用于干扰直流系统，如果必要的话，也可以用在正暴露于或将会暴露于杂散电流腐蚀中的构筑物上。本标准也给出了确定何时采取这些措施的一些测量标准。用于直流干扰构筑物的测量技术见EN13509。本标准记录的措施旨在应对杂散电流腐蚀。至于有效应对其他类型腐蚀，应该采取其他相应措施。1.范围本标准确立了在埋地或水下金属构筑物上最小化杂散电流腐蚀效果而采取的一般原则。本标准旨在为以下方面提供指导：——可能产生杂散电流的直流系统的设计；——将要埋地或水下的金属构筑物的设计；——可能遭受杂散电流腐蚀的金属构筑物的设计；——适当的保护措施的选择。本标准主要处理埋地或水下金属构筑物上的外部杂散电流腐蚀。但是，杂散电流腐蚀也可能在包含电解质的系统内部发生，例如，在水管道的接近绝缘接头处或高电阻管接头处。这些情况在本标准中没有进行详细处理，但是这里提出的原则和措施一般可适于最小化干扰效果。杂散电流还可以引起其他后果，如过热。这些不包括在本标准内。可以使电流流入大地或任何其他电解质（无论有意或无意）的直流系统，包括：——直流牵引系统；——无轨电车系统；——直流电源系统；——工业区的直流设备；——直流通信系统；——阴极保护系统；——高电压直流（HVDC）传输系统；——直流轨道电路信号系统。对于牵引系统的杂散电流，EN50122-2给出了最小化其产生的要求以及最小化其在铁路系统内的影响的要求。可能被杂散电流影响的系统包括埋地或水下的金属构筑物，例如：a)管道；b)金属护套电缆；c)储罐和容器；d)接地系统；e)钢筋混凝土；f)钢管桩。3带有杂散电流的被影响的构筑物，例如管道或电缆，本身可能影响到其他附近的构筑物（见条文8）。本标准不阐述交流杂散电流的影响。在怀疑存在交流杂散电流的地方，应小心地对各个部件采取措施，因为存在高感应电压的危险。如果交流杂散电流干扰存在，本标准提出的标准将不适用。2.规范性的参考下列被参考的文献对于本标准的适用是必不可少的。对于有日期的参考，只有引用的版本才适用。对于未注日期的参考，参考的文献最新版本（包括增订内容）才适用。EN50122-2:1998,Railwayapplications-Fixedinstallations-Part2:Protectiveprovisionsagainsttheeffectsofstraycurrentscausedbyd.c.tractionsystemsEN12954:2001,Cathodicprotectionofburiedorimmersedmetallicstructures–GeneralprinciplesandapplicationforpipelinesEN13509:2003,Cathodicprotectionmeasurementtechniques3.定义3.1涂层(coating)电绝缘覆盖层，敷在金属表面上，通过阻止电解质和金属表面的接触来提供腐蚀保护。3.2排流(electricaldrainage)通过故意的跨接，将杂散电流从受影响的构筑物转移到电流源注：对于排流装置，见直流排流连接跨接，单向排流跨接和强制排流跨接3.3直流排流跨接(directdrainagebond)在受影响的构筑物和杂散电流源之间通过直接跨接来提供排流的装置。这种跨接可以包括串联电阻以限制电流。3.4强制排流跨接(forceddrainagebond)在受影响的构筑物和杂散电流源之间通过跨接来提供排流的装置。这种跨接包括独立的直流电源以增强电流的转移。3.5单向排流跨接(unidirectionaldrainagebond)在受影响的构筑物和杂散电流源之间通过单向跨接来提供排流的装置。这种跨接包括诸如二极管这样的装置以确保电流只沿着一个方向流动。4.信息交换和合作在埋地或水下的金属构筑物的设计期间，应该考虑到引起以及遭受杂散电流干扰的可能性，以便满足条文6提到的标准。埋地或水下的金属构筑物上的电干扰问题应该在以下几点上予以考虑：——金属构筑物的业主可以用他认为最合适的方法来实施腐蚀防护。但是，对邻近构筑物的电干扰应该维持在规定的限度内；——杂散电流，特别是来源于直流牵引系统的杂散电流，与回流回路设计直接相关。这意味着可能对杂散电流进行限制但不能完全消除；——在可能受到影响的其它构筑物存在的地方，将干扰维持在规定限度内的要求适用于所有受影响的构筑物。4通过参与各方之间的协议，合作和信息交换，这一目标可以完美地实现。信息交换和合作是很重要的，应该在设计阶段和系统运行期间就贯彻执行。这样一来，就可以评估可能的效果，合适的预防措施以及补救措施。下列信息应该交换：1)新埋地金属构筑物的详细情况；2)阴极保护设置或重要的改造；3)直流牵引系统设置或重要的改造；4)HVDC运输线路设置或改造。协议和合作可以更有效地实现，并且通过定期的会议得以维持（与会者包括当事方，委员会或其它可以指定信息交换程序和规程的协会）。5.杂散电流干扰的确认和测定5.1确认在由于直流干扰而可能存在腐蚀危险的地方，对这种情况的分析应该考虑电学性能，可能的干扰源的位置，以及阴极保护例行测量过程中记录的异常状况。确认杂散电流干扰有四种中主要方法，即测量下列一项或多项：——构筑物相对电解质的电位波动；——构筑物相对电解质的正常电位的偏离；——电解质中的电压梯度；——管道试片或金属电缆护套的线电流。杂散电流干扰确认后，必须进行进一步的测定以评估腐蚀的危险。5.2测量5.2.1总则为了评估杂散电流引起的金属构筑物腐蚀的危险，应该考虑受影响构筑物的正电位转移（见6.1）。如果金属构筑物的阴极腐蚀（见附录A和EN12954）可能发生，则腐蚀危险也应该以构筑物的电位的负转移做参考进行评估（见6.2）。构筑物相对土壤的电位应该相对参考电极（直接设置于被干扰的构筑物之上）进行测量。为了确定杂散电流的极性和/或大小，可以采用两个参考电极的电位梯度进行测量。其中一个参考电极应该直接设置在暴露于干扰中的构筑物之上，另一个（理想地）设置于距离不少于10m远处。测量埋片或测试探针上的电流大小和/或方向以及电位转移，可以帮助评估可能的腐蚀危险。测量技术，取样间隔和读数的次数应能提供代表性数据。为了确保精确测量，应仔细选择合适的电压记录仪器，并考虑输入阻抗，取样间隔（或图移速率）以及信号调节和过滤。测量技术记载于EN13509。5.2.2非波动干扰如果是非波动干扰的情况，电解质中的构筑物相对电解质的电位或电压梯度应当在杂散电流源运行中和不运行时进行测量。这两种条件下的测量值应该互相比较。如果杂散电流源不能暂时关闭，干扰应该由不同杂散电流源运行条件下的测试外推得到。55.2.3波动干扰在测量的电位或电压降波动的地方，例如由来自直流牵引系统的干扰引起的波动，测量应采用连续图标记录器或数字数据记录仪来进行。记录应当包括预期最大干扰的时期，以及（如果可能的话）无干扰的时期。许多干扰源会在24h内显示出最大和最小水平。还建议记录受影响系统的测量值，并同时记录杂散电流源的运行参数，从而使杂散电流和其源头之间呈现清楚的联系。干扰系统的非运行期间记录的值应该被认为是正常电位或未受影响电位。注：应该于非运行期间在干扰系统未断电的地方进行评断。6.杂散电流干扰的标准6.1阳极干扰构筑物上的正电位转移造成了阳极干扰（见附录A）。6.1.1无阴极保护的构筑物如果正电位转移ΔU低于表1给出的标准，无阴极保护的构筑物上的阳极干扰（见附录B）是可接受的。注1可接受的正电位转移ΔU（欧姆电压降，即IR降）与电解质电阻率有关，因为测得的电位转移的IR降部分随着电阻率的增加而增加（见附录C）注2很难评估在电位迅速波动的地方阳极干扰是否满足表1的接受标准。有关电位偏移的持续时间和程度超出标准的情况，应判断该偏移是否可以接受。这种判断的基础可以是偏移的持续时间和频度，或者平均电位转移。如果判断的结果是无定论的，则应该进行无IR的电位测量，并且表1第三栏的标准可以适用。表1未受阴极保护的埋地或水下的金属构筑物的可接受的正电位转移ΔU结构金属电解质的电阻率ρ(Ωm)最大正电位转移ΔU(mV)(包括IR降)最大正电位转移ΔU(mV)(不包括IR降)钢，铸铁≥2003002015-2001.5xρ*20152020铅1xρ*埋地混凝土结构中的钢200*ρ的单位是Ωm6.1.2具有阴极保护的构筑物如果无IR的电位处于保护电位范围之外（见EN12954），处于阴极保护中的构筑物应该被认为是暴露在不可接受的杂散电流干扰中。为了评价杂散电流干扰的可接受性，应考虑安装测试探针和试片。在具有波动干扰的情况下，附录D记载的电流探针测量法也可以用来评价干扰的可接受性。如果在特殊情况下（例如在直流牵引影响下），有原因质疑所使用的测量方法的精确性，可以使用其他测量技术（例如试片失重法）来确定该构筑物是受阴极保护的。测量应在干扰系统正常运行期间进行。66.2阴极干扰如果干扰导致无IR的电位比限定的无IR的电位更负（见EN12954），则杂散电流引起的阴极干扰（见附录B）之高应该被认为是难以接受的。在构筑物的某部分上由阴极干扰引起的负电位转移（通常）意味着存在遭受阳极干扰的其他部分（见6.1）。如果测到了极负电位转移（例如ΔU500mV，包括IR降），则推荐检测具有阳极电位转移的区域以证实符合6.1。在干扰系统的非运行期间记录的值应被认为是正常电位或未影响的电位。7.杂散电流干扰的减少——改造电流源7.1总则为了最小化杂散电流干扰效果而采取的措施应始于干扰源。如果这些措施不实际或无效，则注意力应转移到被干扰的构筑物。在有些情况下，有必要在构筑物和干扰源上同时采取干扰减少措施，从而达到一个可接受的干扰水平。有时，干扰源来自被干扰的构筑物本身，即所谓的二次干扰。在这种二次干扰存在的地方，建议首先改造干扰的最初源头。如果不可能改造此最初源头的话，二次干扰的源头必须改造。7.2原则在正常运行条件下，大地不应该用于携带任何直流电流。本原则的例外见7.5，7.7，7.8。本身是干扰源的构筑物不应连接到外来的埋地或水下的金属构筑物上，除非出于安全或杂散电流腐蚀防护的因素的考虑这样的连接很有必要。7.3工业区的直流系统直流系统的所有导体（例如直流电源系统，直流焊接设备）应与大地绝缘。当出于某些原因，如人员安全，有必要接地或等电位跨接时，应特别小心避免仅在一点上的杂散电流（如接地）。焊接电流电路应尽可能短。接地的金属构筑物，如铁路或起重机轨道，高架管道跨越或埋地管道，不应用来导流。7.4港口的直流系统7.4.1起重机港口的新起重机设置应设计为交流运行，在使用时可以局部产生起重机运行需要的任何直流电流。每个携带直流电流的导体应与大地绝缘。如果直流电起重机系统不与地连接就无法运行的话（正如现有设置的情况），应采取特殊措施以避免由安装绝缘回流导体引起的杂散电流。如果埋地金属构筑物的杂散电流干扰之高难以接受的话，应该提供杂散电流排流系统。7.4.2码头边的直流电焊接站每艘船应由一个或几个独立的码头边的焊接站进行服务。服务几艘船的直流电焊接系统7可能是存在于船之间的能引起系缆桩或挡泥板严重腐蚀损坏的一个杂散电流源，因为船之间的等电位跨接不能大大降低杂散电流干扰。使焊接设备运行的连接应是直接跨接于船身，比如通过焊接。注：这些问题可以通过在船上设置焊接站来解决。7.4.3船的直流电源船上的直流电系统（特点在于完全与大地绝缘并具有大地保护继电器）可以从海岸上供应直流电。如果船上的直流电系统的特点在于单相接地，则应向船提供交流