杜世聰 于晶晶 祖占久 趙嘉程 溫濤

北京管道石家莊輸油氣分公司

摘要：特高壓交流輸電線(xiàn)與鋼質(zhì)管道平行鋪設(shè)會(huì)在鋼質(zhì)管道上感應(yīng)出交流電壓和電流，加速絕緣層的剝離和管道的腐蝕，影響管道運(yùn)行安全。以張北—雄安特高壓交流輸電線(xiàn)路與陜京管道交叉為例，歸納總結(jié)了管道防護(hù)工程施工作業(yè)關(guān)鍵點(diǎn)，提出作業(yè)過(guò)程中的鋁熱焊接注意事項(xiàng)，為開(kāi)展特高壓輸電線(xiàn)路與長(zhǎng)輸管道的交叉防護(hù)工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；特高壓交流輸電線(xiàn)路；防護(hù)施工；鋁熱焊接

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，管道與高壓輸電線(xiàn)并行交叉現(xiàn)象越來(lái)越普遍，高壓電流會(huì)對(duì)附近的埋地管道產(chǎn)生交流雜散電流干擾[1]。當(dāng)管道防腐涂層存在缺陷時(shí)，干擾電流從缺陷處流入或者流出，將產(chǎn)生交流干擾腐蝕，使得管道服役壽命縮短[2]。我國(guó)對(duì)交流干擾的研究始于20世紀(jì)70年代，李廣澤[3]等通過(guò)CDEGS（電磁干擾分析軟件）研究了交流干擾防護(hù)措施，惠海軍[4]等通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)探究了固態(tài)去耦合器在交流干擾防護(hù)中的應(yīng)用。本文以張北—雄安1000 kV特高壓交流輸電線(xiàn)路與陜京管道交叉防護(hù)工程為例，介紹采取的干擾防護(hù)措施，總結(jié)施工要點(diǎn)，為開(kāi)展相關(guān)工程提供借鑒。

1  干擾防護(hù)工程施工

干擾防護(hù)常用排流措施，接地方式有直接接地、負(fù)電位接地以及固態(tài)去耦合器接地。本案例中，針對(duì)管道交流腐蝕超標(biāo)不嚴(yán)重的區(qū)域采用鋅帶+固態(tài)去耦合器方式，對(duì)交流腐蝕超標(biāo)比較嚴(yán)重的區(qū)域采用集中接地網(wǎng)+固態(tài)去耦合器方式。施工分為鋅帶和接地網(wǎng)埋設(shè)以及去耦合器安裝兩類(lèi)作業(yè)，去耦合器安裝采用鋁熱焊接方式。

1.1  鋅帶和接地網(wǎng)埋設(shè)

（1）施工作業(yè)帶寬度按照11 m考慮，在人口稠密區(qū)、林區(qū)、山區(qū)等特殊地帶，在滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工需要的前提下，應(yīng)盡量減小施工作業(yè)帶寬度。每處作業(yè)帶范圍向鋅帶兩端各延長(zhǎng)5 m。

（2）每隔10 m間距開(kāi)挖一個(gè)探坑，確定管道埋設(shè)位置；開(kāi)挖深度1.2 m，且與管道相距2 m～5 m，挖出的土石方堆放處距管溝邊緣的距離應(yīng)大于1 m。

（3）鋅帶沿管道一側(cè)敷設(shè)，優(yōu)先在特高壓交流線(xiàn)路與陜京管道之間采用填包料（包覆厚度100 mm）包覆，鋅帶與鋅帶用銅管鉗接。接地網(wǎng)及水平接地線(xiàn)采用鍍鋅扁鋼（50 mm×5 mm），埋深0.8 m，接地網(wǎng)優(yōu)先設(shè)在特高壓交流線(xiàn)路與陜京管道之間并靠近管道一側(cè)。若受地形影響，接地網(wǎng)可酌情選擇在較遠(yuǎn)處埋設(shè)，但應(yīng)保證與管道的連接點(diǎn)不變，接地電阻滿(mǎn)足要求，接地網(wǎng)扁鋼引線(xiàn)間距不小于1 m。

（4）鋅帶和接地網(wǎng)埋設(shè)完畢，回填作業(yè)坑、管溝。為避免造成損傷，鋅帶上部0.2 m以?xún)?nèi)的覆土必須是細(xì)土，細(xì)土通過(guò)篩土方式獲得。施工完畢恢復(fù)地面，回填土的溝頂部分高出原地面0.3 m，呈梯形或弧形，其寬度為溝上開(kāi)口寬度，并做好排水，嚴(yán)防地表水在附近匯集，嚴(yán)禁采用“二次回填”（即先松散回填，自重下沉后再進(jìn)行二次補(bǔ)填）的方式。

1.2  去耦合器安裝

（1）采用人工方式開(kāi)挖作業(yè)坑，開(kāi)挖深度1.9 m～2.2 m，坑底尺寸2 m×2 m，放坡比1∶0.75，同時(shí)挖設(shè)逃生通道。如圖 1所示。

圖 1 作業(yè)坑開(kāi)挖平面、剖面示意圖

（2）防腐專(zhuān)業(yè)人員使用刮刀去除管道表面防腐層，使用角磨機(jī)和砂紙將管道打磨出金屬光澤。通過(guò)鋁熱焊接方式將固態(tài)去耦合器內(nèi)管道線(xiàn)在管道上方12點(diǎn)鐘方向進(jìn)行點(diǎn)焊。

（3）使用黏彈體纏繞管道裸露處進(jìn)行保護(hù)，使用冷纏帶覆蓋在黏彈體上方，用噴燈加熱烘烤使其與黏彈體黏結(jié)牢固。

（4）將固態(tài)去耦合器的負(fù)極與管道線(xiàn)連接，正極與接地網(wǎng)、鋅帶連接，并將接線(xiàn)處壓緊固定，采用熱收縮套進(jìn)行保護(hù)。

（5）素土回填作業(yè)坑，將固態(tài)去耦合器立在管道正上方，用水泥澆筑基礎(chǔ)墩，用地腳螺栓固定。

2  鋁熱焊接作業(yè)要點(diǎn)

鋁熱焊接作業(yè)是固態(tài)去耦合器安裝的關(guān)鍵步驟，其質(zhì)量直接影響防護(hù)工程施工效果。在焊接完成后應(yīng)對(duì)焊點(diǎn)外觀(guān)、接頭強(qiáng)度和接頭電阻進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，保證焊點(diǎn)無(wú)缺損，接頭完整，人工揪拉時(shí)接頭無(wú)松動(dòng)無(wú)損壞，能正常測(cè)量管地電位且測(cè)量值誤差在允許范圍內(nèi)。焊接注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面。

（1）焊劑儲(chǔ)存環(huán)境干燥、通風(fēng)、室溫不高于50℃，遠(yuǎn)離明火和高溫?zé)嵩�。操作環(huán)境要通風(fēng)良好，周邊5 m范圍內(nèi)沒(méi)有易燃易爆物品。

（2）防止或驅(qū)除模具、焊粉及被焊管道表面水汽是重要步驟。被焊管道表面塵土、氧化物或其他附著物必須清除，否則焊接后的焊點(diǎn)導(dǎo)電性能與機(jī)械性能將受到影響。管道表面清理干凈后，應(yīng)用超聲波測(cè)量管壁厚度，如果壁厚小于公稱(chēng)壁厚的90%或存在夾層、點(diǎn)蝕坑時(shí)，不能進(jìn)行鋁熱焊作業(yè)。

（3）管道壁厚小于3.0 mm，應(yīng)用夾具或釬焊進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)連接；管道有內(nèi)襯，或帶壓管道壁厚小于3.18 mm時(shí)，不能使用鋁熱焊連接導(dǎo)線(xiàn)。

（4）焊接位置距離環(huán)焊縫間距大于200 mm，距離縱焊縫間距大于4 mm，避免在三通或彎頭處進(jìn)行焊接。兩個(gè)焊點(diǎn)之間的間距應(yīng)大于100 mm。同一位置只能焊接一次，如果第一次焊接失敗，應(yīng)將焊接材料全部清理干凈后換一個(gè)位置再進(jìn)行第二次焊接。

（5）實(shí)施鋁熱焊時(shí)，管內(nèi)允許壓力按式（1）計(jì)算。

Pp=2S（T－1.59）×0.5/D     （1）

式中Pp焊接時(shí)允許的管內(nèi)壓力，MPa；S管材最小屈服應(yīng)力，MPa；D管道公稱(chēng)外徑，mm；T管道公稱(chēng)壁厚，mm。

3  結(jié)語(yǔ)

為驗(yàn)證防護(hù)工程效果，現(xiàn)場(chǎng)在受影響管段安裝了19個(gè)智能測(cè)試樁以監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，智能測(cè)試樁運(yùn)行記錄顯示交流干擾電壓在4 V以?xún)?nèi)，符合國(guó)標(biāo)規(guī)范。由于現(xiàn)場(chǎng)很難對(duì)管道遭受強(qiáng)電沖擊和故障電流的情形進(jìn)行模擬，防護(hù)工程對(duì)此是否有效，需要以后進(jìn)一步驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡先茂. 交流電氣化鐵路對(duì)埋地油氣管道的電磁干擾與防護(hù)[J]. 科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015，28(24)：126-127.

[2]付龍海，李業(yè)旭. 高壓輸電線(xiàn)路共用走廊的電磁干擾及防護(hù)分析[J]. 電氣應(yīng)用，2010(13)：72-76.

[3]李廣澤，劉加濱，張書(shū)麗，等. 某輸氣管道交流干擾規(guī)律及排流治理方案研究[J]. 材料保護(hù)，2020(4)：168-172.

作者簡(jiǎn)介：杜世聰，1994年生，碩士，助理工程師，分公司管道工程師，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：13393283662，1148952816@qq.com。