隨著中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，能源和交通運(yùn)輸行業(yè)得到了快速的發(fā)展，越來越多的油氣管道和城市軌道交通建成并投入使用。截至2016年底，我國境內(nèi)在役油氣管道總里程累計(jì)約12.6萬公里;而截止到2016年，我國已有27個(gè)城市開通地鐵，投運(yùn)長度達(dá)3000公里，據(jù)估計(jì)到2020年，全國地鐵運(yùn)行總里程將達(dá)到6000 km。

城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，如地鐵或輕軌，一般采用直流牽引，走行軌回流，軌道不可能完全對(duì)地絕緣，不可避免會(huì)有電流從走行軌泄入大地，形成雜散電流，對(duì)周邊埋地油氣管道等金屬構(gòu)件造成干擾。雜散電流的大小和分布與變電所的位置、饋電區(qū)段、負(fù)荷分擔(dān)狀態(tài)、負(fù)荷電流、回歸線電阻以及鋼軌對(duì)地過渡電阻等因素有關(guān)，土壤電導(dǎo)率對(duì)其也有較大的影響，隨著列車不斷運(yùn)行，雜散電流的分布隨時(shí)間而變化。因此，動(dòng)態(tài)的波動(dòng)特征成為軌道交通對(duì)油氣管道干擾的典型特征。隨著我國城市軌道交通運(yùn)輸及油氣管道事業(yè)的發(fā)展，埋地管道動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾問題日益嚴(yán)重。由地鐵動(dòng)態(tài)雜散電流導(dǎo)致腐蝕的案例在國內(nèi)外也有較多報(bào)道：北京地鐵第一期工程投入運(yùn)營數(shù)年后，其主體結(jié)構(gòu)鋼筋發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，隧道內(nèi)水管腐蝕穿孔，僅東段部分區(qū)段更換穿孔水管54處[4];天津地鐵也存在著水管被雜散電流腐蝕蝕穿的情況。上海密集的地鐵對(duì)沿線埋地油氣管道產(chǎn)生了嚴(yán)重的雜散電流干擾，地鐵2#線世紀(jì)大道沿線地下的DN300燃?xì)怃摴茉?008年之前已發(fā)生近10次腐蝕泄漏事故，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響。上海天然氣主干網(wǎng)在2011年7月進(jìn)行防腐層檢測(cè)修復(fù)過程中，發(fā)現(xiàn)管道遭到嚴(yán)重雜散電流腐蝕現(xiàn)象，最大缺陷深度5.1 mm,金屬損失為壁厚的53.7%。廣州燃?xì)夤窘y(tǒng)計(jì)了每年中壓管網(wǎng)的腐蝕搶修量，1999年地鐵開通后，中壓管網(wǎng)的腐蝕搶修量激增，且一直處于高發(fā)狀態(tài)。香港地鐵曾因泄漏雜散電流而引起煤氣管道腐蝕穿孔，造成煤氣泄漏事故。在國外，如美國、加拿大和俄羅斯等國也存在地鐵雜散電流腐蝕的問題。Zakowski等報(bào)道了Krakow市一條DN300輸水管道發(fā)生動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾腐蝕的案例，管道由于機(jī)械劃傷造成的4 cm寬，幾十厘米長的露管，其上布滿了不同直徑的圓形腐蝕坑，管道剩余壁厚僅50%,該條管道與有軌電車和鐵路均有并行交叉，通過同步監(jiān)測(cè)管地電位和管軌電位，該處異常腐蝕被確認(rèn)為是動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾引起的腐蝕，開挖坑位置測(cè)得的電位明顯偏正，為雜散電流的集中流出區(qū)域。動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾不僅可能會(huì)使埋地管道發(fā)生腐蝕，此外動(dòng)態(tài)直流雜散電流還會(huì)干擾陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使?fàn)奚枠O系統(tǒng)發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，降低犧牲陽極的電流效率，致使管道得不到有效的防腐保護(hù)，威脅管道安全運(yùn)營。但由于城市軌道交通雜散電流的動(dòng)態(tài)波動(dòng)特征，為其有效測(cè)試、評(píng)估和防護(hù)帶來較大的困難，目前國內(nèi)外對(duì)于動(dòng)態(tài)直流干擾下的腐蝕機(jī)制尚沒有清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)適用于動(dòng)態(tài)直流干擾的有效評(píng)判與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)也有待進(jìn)一步完善。

隨著越來越多的軌道交通和管道的建成并投入使用，開展動(dòng)態(tài)直流雜散電流對(duì)埋地金屬管道干擾的研究，這對(duì)于管道的安全運(yùn)行具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義。國內(nèi)外的研究人員對(duì)動(dòng)態(tài)雜散電流干擾也做了較多工作，但大多數(shù)僅僅局限于雜散電流產(chǎn)生原因、危害以及檢測(cè)和防護(hù)方法的基本介紹，在動(dòng)態(tài)雜散電流干擾腐蝕規(guī)律以及機(jī)理等方面缺乏深入的研究。本文介紹了當(dāng)前動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的腐蝕規(guī)律、機(jī)理研究以及腐蝕評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)方面的研究現(xiàn)狀，并對(duì)動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾腐蝕的研究方向進(jìn)行了展望。

1 動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾腐蝕規(guī)律研究

1.1 腐蝕規(guī)律研究

軌道交通對(duì)金屬管道造成的動(dòng)態(tài)直流干擾，與穩(wěn)態(tài)直流電流干擾不完全相同。由于列車本身處于不斷運(yùn)行的狀態(tài)，多輛列車在鐵軌沿線各站間啟動(dòng)、運(yùn)行和制停，加上雜散電流受環(huán)境因素影響很大，因此地鐵動(dòng)態(tài)雜散電流的重要特點(diǎn)之一是其處于劇烈的動(dòng)態(tài)波動(dòng)狀態(tài)。

針對(duì)雜散電流干擾腐蝕規(guī)律的研究，大部分研究者實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用的是恒流輸出模式，只考慮了單一方向電流 （流入或流出） 的影響。

曹阿林等設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用埋地金屬管線為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究土壤電阻率、金屬管線埋地深度和水平凈距、金屬管線涂層破損率和對(duì)地電位等因素與雜散電流密度的關(guān)系，結(jié)果表明，在外加電流相同情況下， 埋地金屬管道中雜散電流隨著土壤電阻率、埋地深度、與電阻絲水平凈距的增大而減小，隨著管道涂層破損率的增大而增大。

高書君等采用自行設(shè)計(jì)的雜散電流模擬裝置，測(cè)試了距離雜散電流源不同距離的純鋅、純銅和鋅/銅耦接結(jié)構(gòu)在陜北土壤模擬溶液中的電位和腐蝕電流，并結(jié)合電化學(xué)阻抗譜對(duì)接地材料腐蝕行為進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)接地材料純鋅表面存在明顯的由陰極區(qū)向陽極區(qū)的過渡，陽極區(qū)的試樣腐蝕嚴(yán)重；純銅表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的阻抗明顯高于純鋅，在存在雜散電流的介質(zhì)中具有更好的耐蝕性；鋅作為犧牲陽極與純銅接地材料耦接后，會(huì)使純銅表面電位整體負(fù)移，原來位于雜散電流流出區(qū)域的純銅也進(jìn)入陰極區(qū)受到保護(hù)。

王燕等研究了不同雜散電流作用下涂層破損率對(duì)Q235、16Mn和X70鋼腐蝕的影響，發(fā)現(xiàn)隨著雜散電流增大和涂層破損率減小，腐蝕速率和腐蝕坑深度均相應(yīng)增大，同時(shí)利用了分形維數(shù)來定量表征雜散電流腐蝕形貌，反映的腐蝕規(guī)律與實(shí)測(cè)腐蝕速率吻合，分形維數(shù)可以對(duì)雜散電流腐蝕形貌進(jìn)行定量表征。

王力偉等研究了雜散電流密度、土壤電導(dǎo)率和土壤酸堿度對(duì)Q235管線鋼的腐蝕影響，并重點(diǎn)研究了腐蝕形貌的分形特征及腐蝕速率與分形維數(shù)的相互關(guān)系，結(jié)果表明Q235管線鋼雜散電流腐蝕形貌具有分形特征，分形維數(shù)與腐蝕速率成近似指數(shù)關(guān)系，利用分形維數(shù)可對(duì)Q235管線鋼腐蝕程度作出定量評(píng)價(jià)；雜散電流密度對(duì)分形維數(shù)和腐蝕速率影響最大，分形維數(shù)隨著雜散電流密度增加呈指數(shù)增大，隨著土壤電導(dǎo)率增大和pH降低呈現(xiàn)出微小增加趨勢(shì)。

Qian等研究了X52管線鋼分別在電流流出區(qū) （陽極） 和電流流入?yún)^(qū) （陰極） 不同電流密度下電位和pH的變化，表明雜散電流在陽極區(qū)對(duì)管道加速腐蝕的影響 （電位正向偏移，pH值變小），以及在陰極區(qū)提供陰極保護(hù)的作用 （電位負(fù)向偏移，pH值增大）。

Xu等搭建了地鐵雜散電流干擾模擬試驗(yàn)裝置，測(cè)試了不同干擾參數(shù)下，如電極間距 （模擬地鐵牽引站不同間距）、并行長度和埋設(shè)深度、土壤電阻率、電源電壓，鋼筋和管道的極化電位的變化，獲得不同干擾參數(shù)和腐蝕嚴(yán)重程度的關(guān)系非線性曲線。

也有部分研究者考慮了地鐵雜散電流干擾的動(dòng)態(tài)特征，分別利用正向脈沖或低頻正旋波干擾進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

王新華等通過在實(shí)驗(yàn)室搭建動(dòng)態(tài)雜散電流加速腐蝕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用信號(hào)發(fā)生器和功率放大器模擬地鐵雜散電流，對(duì)不同脈沖電壓干擾下管道涂層破損處電流和管地電位變化規(guī)律進(jìn)行了研究，同時(shí)研究了不同干擾參數(shù)對(duì)金屬腐蝕速率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)雜散電流越大，管地電位波動(dòng)范圍越大；土壤酸堿度與雜散電流變化頻率對(duì)管體腐蝕速率影響較小，雜散電流密度對(duì)管體腐蝕速率的影響最大，土壤電導(dǎo)率次之；同時(shí)發(fā)現(xiàn)在外部環(huán)境因素穩(wěn)定的情況下，由于管體腐蝕表面附著的腐蝕產(chǎn)物形成鈍化層，雜散電流呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，緩減了管體腐蝕態(tài)勢(shì)。

張玉星等根據(jù)實(shí)際中地鐵雜散電流干擾特點(diǎn)設(shè)計(jì)了模擬實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)不同脈沖電壓干擾下金屬腐蝕速率進(jìn)行了研究，同時(shí)考慮了一定周期下雜散電流作用時(shí)間對(duì)腐蝕的影響，結(jié)果表明干擾電壓越大，腐蝕速率越大；每周期干擾持續(xù)時(shí)間越長，腐蝕失重越大；同時(shí)短干擾時(shí)間大電流密度的腐蝕失重比長干擾時(shí)間小電流密度的腐蝕失重小，表明實(shí)際中的地鐵雜散電流如果僅用電位波動(dòng)范圍來判定腐蝕的嚴(yán)重程度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還與地鐵運(yùn)行快慢， 流入地下的雜散電流大小以及頻率有關(guān)。

Huo等研究了低碳鋼在不同環(huán)境介質(zhì)中一定陰保條件 （-0.85 VCSE） 下施加1 min周期正旋波電位波動(dòng) （±250 mV） 的腐蝕影響，在近中性的溶液環(huán)境中電流波動(dòng)范圍約±10 mA,試樣表面發(fā)生的是均勻腐蝕 （約1 mm/a）；在控制pH值的溶液環(huán)境中，利用陰離子交換膜隔開工作電極和對(duì)電極，使得碳鋼試樣表面的pH值穩(wěn)定在9~10,電流波動(dòng)范圍約-3~1 mA,試樣平均腐蝕速率約0.07 mm/a,同時(shí)掃描電鏡顯示試樣邊緣存在部分點(diǎn)蝕狀坑深約34 μm;砂加NaCl溶液環(huán)境中電流波動(dòng)范圍約-5.5~0.1 mA,試樣腐蝕速率進(jìn)一步降低，酸洗后的試樣在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)部分點(diǎn)蝕狀坑深約29 μm。

以上介紹的動(dòng)態(tài)直流干擾腐蝕規(guī)律研究主要是在實(shí)驗(yàn)室開展的工作，涉及現(xiàn)場(chǎng)中地鐵雜散電流對(duì)于埋地金屬管道腐蝕速率評(píng)估的資料也相對(duì)較少，大多數(shù)側(cè)重于地鐵雜散電流干擾對(duì)埋地管道電位的影響，同時(shí)缺乏根據(jù)雜散電流干擾參數(shù)對(duì)管道實(shí)際腐蝕量進(jìn)行評(píng)估的實(shí)際案例積累。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)SY/T0029-2012《埋地鋼制檢查片應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》,采用鋼制檢查片法是評(píng)判金屬管道實(shí)際腐蝕量的有效方法。

許述劍等采用檢查片法對(duì)受雜散干擾的馬鞍山、蕪湖附近管道進(jìn)行了腐蝕性檢測(cè)，根據(jù)陰保檢查片 （與管道相連） 和自然腐蝕檢查片的腐蝕失重來計(jì)算保護(hù)度，發(fā)現(xiàn)雖然管道通電電位波動(dòng)-3~0 VCSE,大多數(shù)試驗(yàn)點(diǎn)的保護(hù)度達(dá)到85%以上，只有3處試驗(yàn)點(diǎn)的腐蝕速率高于0.064 mm/a。

李明哲[21]采用埋片法研究了某天然氣埋地管道干線各埋設(shè)點(diǎn)保護(hù)度和腐蝕速率的差異，陰保檢查片的平均腐蝕速率為0.004 mm/a,自然腐蝕檢查片的平均腐蝕速率為0.059 mm/a,保護(hù)度92.39%。

Simon[22]通過埋設(shè)檢查片研究了輕軌開通前后對(duì)埋地管道的影響，測(cè)試了檢查片的流入、流出電流密度，根據(jù)法拉第定律計(jì)算流出電流密度對(duì)應(yīng)的腐蝕速率來分析管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，并適時(shí)調(diào)整陰保站整流器的輸出，使得檢查片均為受到保護(hù)狀態(tài)。

Allahkaram等[23]對(duì)受到動(dòng)態(tài)雜散電流干擾的天然氣管道選擇了干擾嚴(yán)重點(diǎn)進(jìn)行腐蝕檢查片的埋設(shè)，同步進(jìn)行試片電流密度和通電電位的測(cè)量，根據(jù)法拉第定律利用所測(cè)量的試片流出電流和時(shí)間百分比進(jìn)行腐蝕速率的計(jì)算，并與失重法獲得的實(shí)際腐蝕速率進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)實(shí)際腐蝕速率僅為計(jì)算腐蝕速率的27%。

戴舒等[24]在深圳供水管道上開展了雜散電流測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)，通過分析腐蝕檢查片的干擾數(shù)據(jù)和腐蝕速率之間的關(guān)系，提出了基于管道電位偏移、流出電流密度以及時(shí)間指標(biāo)的動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判方法。

綜上，關(guān)于地鐵動(dòng)態(tài)雜散電流腐蝕規(guī)律的基礎(chǔ)性研究仍有待進(jìn)一步加強(qiáng)，動(dòng)態(tài)直流雜散電流會(huì)對(duì)腐蝕速率造成怎樣的影響，能否根據(jù)陽極電流的累計(jì)按照法拉第電流定律計(jì)算獲得腐蝕速率以及如何根據(jù)動(dòng)態(tài)干擾參數(shù)來評(píng)估實(shí)際的腐蝕速率，這些問題都有待深入研究。

1.2 腐蝕機(jī)理研究

國內(nèi)外對(duì)于動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的腐蝕機(jī)理研究較少，大部分采用穩(wěn)態(tài)雜散電流的腐蝕機(jī)理來解釋流出電流的陽極腐蝕影響，而交替流入的負(fù)向電流對(duì)陽極腐蝕過程的影響如何則很少涉及。

譚建紅等采用動(dòng)電位掃描和恒電流極化法模擬雜散電流，研究了其對(duì)土壤環(huán)境中不同鋼材 （A3、16Mn和X70鋼） 的電解腐蝕行為，表征了其腐蝕產(chǎn)物及其表面鈍化膜的形貌，實(shí)驗(yàn)土壤的pH值為6.8,電阻率為20 Ωm,研究結(jié)果表明在恒電流陽極極化反應(yīng)初期鋼發(fā)生陽極溶解過程，待反應(yīng)達(dá)到一定程度后，金屬電極表面生成鈍化膜，陽極極化電壓發(fā)生突躍，鈍化膜的生成與溶解交替過程造成陽極極化電壓的振蕩；但實(shí)驗(yàn)過程中恒電流陽極極化電壓發(fā)生突躍的時(shí)間大于25 h （陽極電流密度1 mA/cm2） 和10 h （陽極電流密度2 mA/cm2），這顯然并不符合動(dòng)態(tài)雜散電流快速波動(dòng)的周期變化。

Huo等設(shè)計(jì)了多試片組成的矩陣式線束電極系統(tǒng)，線束電極在一定的陰保水平極化24 h后恒定施加不同的陽極電位偏移量，通過監(jiān)測(cè)每一小試片的電流來探測(cè)埋地鋼管表面在遭受瞬態(tài)陽極效應(yīng)時(shí)局部點(diǎn)蝕的動(dòng)態(tài)孕育和發(fā)展，研究表明臨界點(diǎn)蝕時(shí)間受環(huán)境因素和陽極瞬時(shí)偏移量有關(guān)，原因與陽極階躍過程中鈍化膜的破裂有關(guān)。

Bertolini等采用外加低電壓直流電模擬雜散電流，研究了混凝土鋼筋在雜散電流干擾下的腐蝕行為，重點(diǎn)分析了雜散電流腐蝕機(jī)理及其影響因素和臨界腐蝕條件，表明只有雜散電流通過一定的時(shí)間后，在陽極區(qū)由雜散電流引起的腐蝕才會(huì)加強(qiáng)，這個(gè)時(shí)間 （腐蝕萌生時(shí)間） 主要取決于陽極的電流密度、氯化物的濃度和電流回路的通斷；當(dāng)混凝土中不含氯時(shí)，腐蝕萌生時(shí)間隨著電流密度降低而迅速增加 （10 A/m2電流密度為10 d,1 A/m2電流密度為14個(gè)月）；同時(shí)氯離子對(duì)雜散電流對(duì)鋼筋腐蝕有一定促進(jìn)作用；當(dāng)電流周期性通斷時(shí)，腐蝕萌生時(shí)間也隨之迅速增加。

由此可見，已有的研究表明動(dòng)態(tài)干擾腐蝕過程隨時(shí)間發(fā)生變化，環(huán)境因素、動(dòng)態(tài)干擾電流密度及時(shí)間均對(duì)腐蝕過程有貢獻(xiàn)，但目前對(duì)于動(dòng)態(tài)干擾電化學(xué)反應(yīng)過程及影響因素作用機(jī)制尚沒有清晰的認(rèn)識(shí)。

關(guān)于穩(wěn)態(tài)雜散電流的腐蝕機(jī)理已經(jīng)很成熟，電流從金屬結(jié)構(gòu)物流出進(jìn)入電解質(zhì)，該區(qū)域成為陽極區(qū)發(fā)生電解而腐蝕。而對(duì)于地鐵雜散電流干擾，由于雜散電流的動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，電流的方向和大小隨機(jī)變化，在金屬表面相同區(qū)域存在電流的流入和流出，即發(fā)生的金屬界面陰、陽極極化的交替。地鐵雜散電流正負(fù)交替周期、振幅的隨機(jī)波動(dòng)性導(dǎo)致了金屬界面相同區(qū)域極化程度與極化時(shí)間累計(jì)的差異性。盡管在陰陽極交替極化下，金屬的腐蝕并非完全可逆，但陰極電流可能在一定程度上影響陽極過程，進(jìn)而影響腐蝕速率，因此僅根據(jù)陽極電流的累計(jì)進(jìn)行法拉第電流定律推導(dǎo)腐蝕量顯然是不科學(xué)的，從現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)腐蝕檢查片的法拉第電流計(jì)算腐蝕速率和實(shí)際失重腐蝕速率之間存在差異也證實(shí)了這一點(diǎn)。雖然也可以借鑒交流干擾腐蝕機(jī)理的相關(guān)研究，但交流干擾與動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾在頻率范圍方面具有較大的差異，同時(shí)國內(nèi)外對(duì)于交流腐蝕機(jī)理的研究仍存在較大的爭(zhēng)議。關(guān)于動(dòng)態(tài)雜散電流干擾腐蝕機(jī)理方面，有待更多學(xué)者進(jìn)行深入研究。

2 動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾判斷指標(biāo)

目前，國內(nèi)外均無專門針對(duì)軌道交通動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的判斷指標(biāo)，對(duì)于直流干擾的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)穩(wěn)態(tài)直流干擾的，涉及動(dòng)態(tài)直流干擾的不多。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB50991-2014中針對(duì)不同情況規(guī)定了直流雜散電流的干擾程度：（1） 管道工程處于設(shè)計(jì)階段，當(dāng)管道附近20 m范圍內(nèi)地電位梯度>0.5 mV/m時(shí)，確認(rèn)存在直流干擾；當(dāng)管道附近20 m范圍內(nèi)地電位梯度≥2.5 mV/m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行管道敷設(shè)后可能受到的直流干擾影響評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果預(yù)設(shè)干擾防護(hù)措施。（2） 沒有實(shí)施陰極保護(hù)的管道，當(dāng)管地電位相對(duì)于自然電位正向或負(fù)向偏移>20 mV時(shí)，確認(rèn)存在直流干擾；當(dāng)任意點(diǎn)的管地電位較自然電位正向偏移≥100 mV時(shí)，應(yīng)采取干擾防護(hù)措施。（3） 已投運(yùn)陰極保護(hù)的管道，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道不滿足最小保護(hù)電位要求時(shí)，應(yīng)采取干擾防護(hù)措施。

澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS2832.1-2015規(guī)定：記錄足夠長時(shí)間下的管道的陰極極化電位，按照埋地金屬受雜散電流極化時(shí)間的長短分為短時(shí)間極化建筑物和長時(shí)間極化建筑物。對(duì)短時(shí)間極化、涂層性能良好的金屬建筑物而言，電位正于保護(hù)準(zhǔn)則的時(shí)間不應(yīng)超過測(cè)試時(shí)間的5%;正于保護(hù)準(zhǔn)則+50 mV （對(duì)鋼鐵構(gòu)筑物電位為-800 mV） 的時(shí)間不應(yīng)超過測(cè)試時(shí)間的2%;正于保護(hù)準(zhǔn)則+100 mV （對(duì)鋼鐵構(gòu)筑物電位為-750 mV） 的時(shí)間不應(yīng)超過測(cè)試時(shí)間的1%;正于保護(hù)準(zhǔn)則+850 mV （對(duì)鋼鐵構(gòu)筑物電位為0 mV） 的時(shí)間不應(yīng)超過測(cè)試時(shí)間的0.2%。對(duì)于長時(shí)間極化、涂層質(zhì)量不好的埋地金屬而言，規(guī)定其電位正于保護(hù)準(zhǔn)則的時(shí)間不應(yīng)超過測(cè)試時(shí)間的10%。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50162-2004針對(duì)結(jié)構(gòu)物有無陰極保護(hù)進(jìn)行規(guī)定：（1） 對(duì)無陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)，選擇電位偏移為參考指標(biāo)，考慮了土壤電阻率及IR降的影響，可接受的管地電位最大正向偏移值見表1;（2） 對(duì)有陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)干擾導(dǎo)致管道消除IR降電位超出保護(hù)電位范圍之外時(shí)，干擾不可接受。同時(shí)建議可以采用電流探針測(cè)試法進(jìn)行干擾可接受程度的評(píng)判。一般持續(xù)24 h測(cè)試探針的電流 （陰極保護(hù)電流和雜散電流的結(jié)果），并定義管道不受波動(dòng)的雜散電流干擾的時(shí)候 （如晚上，Period A），測(cè)試管道陰極保護(hù)相應(yīng)的探針電流為100% （基組值）。確定包含探針電流相對(duì)于基準(zhǔn)值降幅最大的時(shí)間段 （即具有最正電位波動(dòng)的時(shí)間段，Period B）。統(tǒng)計(jì)探針電流低于基準(zhǔn)值不同百分比的累積持續(xù)時(shí)間，超過表2中相應(yīng)的最大可接受程度則表明存在高腐蝕危險(xiǎn)。

Zakowski等對(duì)軌道交通系統(tǒng)泄漏雜散電流的24 h變化規(guī)律進(jìn)行了研究，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了以管地電位偏移基準(zhǔn)電位概率為計(jì)算基準(zhǔn)的不對(duì)稱系數(shù)評(píng)價(jià)雜散電流影響的大小，其中基準(zhǔn)電位 （無外電流極化時(shí)的腐蝕狀態(tài)） 可以由管地電位和管軌電位之間的線性關(guān)系進(jìn)行外推至管軌電位為零時(shí)獲得，不對(duì)稱系數(shù)β的計(jì)算見式 （1），根據(jù)不對(duì)稱系數(shù)來評(píng)價(jià)直流雜散電流干擾的嚴(yán)重程度：當(dāng)不對(duì)稱系數(shù)<30%時(shí)，管道無干擾腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)不對(duì)稱系數(shù)為30%~50%時(shí)，管道干擾腐蝕風(fēng)險(xiǎn)中等；當(dāng)不對(duì)稱系數(shù)>50%時(shí)，管道干擾腐蝕風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重。進(jìn)一步的，F(xiàn)reiman根據(jù)管地電位的偏移受到涂層缺陷大小、涂層厚度和土壤電阻率等到影響，根據(jù)簡(jiǎn)化模型并假定界面電流全部流經(jīng)極化電阻，得出流經(jīng)界面電流大小與管地電位偏移量的關(guān)系式，而流經(jīng)界面的電流與腐蝕量有關(guān)，在可接受最大腐蝕速率一定的情況下，可以得出不同不對(duì)稱系數(shù)情況下最大電位偏移量的限值。

式中，β為不對(duì)稱系數(shù)，所測(cè)管地電位正向偏離基準(zhǔn)電位的概率；TA為測(cè)試過程中管地電位正向偏移基準(zhǔn)電位的時(shí)間，s;T為管地電位測(cè)試總時(shí)間，s;E為測(cè)試的管地電位，V;Es為基準(zhǔn)電位，V; NEi>EsNEi>Es 為管地電位正向偏移基準(zhǔn)電位的采樣數(shù)；N為測(cè)試時(shí)間段內(nèi)采樣總數(shù)。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于管道設(shè)計(jì)階段和無陰極保護(hù)的管道提出分別采用土壤電位梯度和電位偏移對(duì)雜散電流干擾強(qiáng)度進(jìn)行判定，但電位偏移評(píng)判指標(biāo)比較適用于穩(wěn)態(tài)直流雜散電流的干擾情況，對(duì)于動(dòng)態(tài)直流電流干擾，沒有考慮到地鐵雜散電流的動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，以及管道自然電位在雜散電流干擾情況下難以準(zhǔn)確測(cè)量；對(duì)于實(shí)施陰極保護(hù)的管道，提出了管道極化電位是否滿足陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)判，而在動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾情況下，管道極化電位一般利用試片的瞬時(shí)斷電來獲得，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，試片瞬時(shí)斷電電位也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，部分時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)試片瞬時(shí)斷電電位正于最小保護(hù)電位的情況，此時(shí)如何評(píng)判雜散電流的干擾強(qiáng)度，多大范圍內(nèi)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的電位數(shù)量和程度可以接受，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明。

澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)同樣選擇了電位的偏移作為參考指標(biāo)，綜合考慮了金屬涂層狀態(tài)與干擾時(shí)間，將管地電位正于保護(hù)電位的時(shí)間占測(cè)試總時(shí)間的比例作為了重要參考點(diǎn)，但該標(biāo)準(zhǔn)是否適用于國內(nèi)動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的評(píng)判，同時(shí)正于保護(hù)準(zhǔn)則不同時(shí)間百分比導(dǎo)致的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)有多大，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是否偏保守，這些都需要進(jìn)一步研究。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雜散電流干擾下有無陰極保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)都做了判定，其中對(duì)無陰極保護(hù)的金屬考慮了電解質(zhì)電阻率以及有無IR降的情況，但I(xiàn)R降值與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)采用的測(cè)試方法有關(guān)；對(duì)于有陰極保護(hù)的結(jié)構(gòu)，采用的是管道無IR降電位是否滿足陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)判，同樣存在動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾下試片瞬時(shí)斷電電位部分時(shí)刻不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況；該標(biāo)準(zhǔn)考慮了地鐵雜散電流的動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，提出了利用探針電流來評(píng)估干擾是否可接受的準(zhǔn)則，不僅僅將陽極雜散電流總的作用時(shí)間考慮入內(nèi)，還綜合了不同雜散電流干擾強(qiáng)度下的作用時(shí)間，但該標(biāo)準(zhǔn)只考慮了最惡劣時(shí)間段內(nèi)不同降幅探針電流的累積持續(xù)時(shí)間，同時(shí)對(duì)于探針電流為流出電流狀態(tài)的時(shí)間限定值也較小 （探針電流<0的累積時(shí)間比例小于0.1%,或累積時(shí)間小于3.6 s），同時(shí)電流測(cè)試中易受到陰極保護(hù)電流等影響，儀器測(cè)試精度要求也較高，目前在國內(nèi)還沒有應(yīng)用實(shí)例。

不對(duì)稱系數(shù)的評(píng)判準(zhǔn)則在動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾下電位偏移的波動(dòng)性，但其基準(zhǔn)電位的獲取需要同步測(cè)量管軌電位，現(xiàn)場(chǎng)操作性較差。同時(shí)基準(zhǔn)電位的準(zhǔn)確性取決于管地電位和管軌電位之間的線性關(guān)系，受現(xiàn)場(chǎng)外部復(fù)雜因素的影響，管地電位和所測(cè)試的管軌電位之間的線性關(guān)系可能并不符合。同時(shí)管地電位偏移也不考慮其中包含的IR降以及界面雙電層的充放電，無法準(zhǔn)確判斷管道真實(shí)的保護(hù)狀態(tài)。

綜上，國內(nèi)外關(guān)于動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾的評(píng)判方法、參數(shù)類型和具體的指標(biāo)均不統(tǒng)一，尚待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)束語

當(dāng)前，埋地管道受軌道交通系統(tǒng)的直流干擾問題日益嚴(yán)重，研究動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾對(duì)埋地管道的影響具有迫切而重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，人們關(guān)于動(dòng)態(tài)直流干擾的研究大多采用單向電流穩(wěn)態(tài)直流輸出對(duì)埋地管道的干擾腐蝕影響，并提出了穩(wěn)態(tài)直流干擾下的腐蝕機(jī)理。但是，對(duì)于軌道交通對(duì)埋地管道動(dòng)態(tài)直流干擾的腐蝕機(jī)理和規(guī)律研究仍處于起步階段，對(duì)管道沿線腐蝕嚴(yán)重程度進(jìn)行正確的檢測(cè)和評(píng)估，是防治軌道交通動(dòng)態(tài)直流干擾下埋地管道腐蝕的重要條件。為了對(duì)軌道交通動(dòng)態(tài)直流干擾進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)與防護(hù)，需要在以下幾個(gè)方面開展深入的研究工作：

（1） 考慮動(dòng)態(tài)波動(dòng)特征和正負(fù)向電流交替變化的直流雜散電流干擾腐蝕規(guī)律和腐蝕機(jī)理研究。

（2） 動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾影響因素及干擾強(qiáng)度與管道腐蝕嚴(yán)重程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系研究。

（3） 動(dòng)態(tài)直流雜散電流干擾嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究。