【摘 要】
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地铁运行过程中,列车供电系统电流会经轨道泄漏到大地中,这部分泄漏的电流称为杂散电流。由于地铁线路与埋地管线不可避免地出现交叉和并行情况,杂散电流会对附近埋地管道产生干扰,造成管道电位异常波动、管道阴极保护失效、管道电化学腐蚀等问题。因此研究杂散电流对管道电位影响规律以及杂散电流对管道腐蚀影响意义重大。杂散电流是动态变化的脉冲电流,由于电场传播速度几乎等同于光速,故在用电磁学有限元分析时可以将其概化
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地铁运行过程中,列车供电系统电流会经轨道泄漏到大地中,这部分泄漏的电流称为杂散电流。由于地铁线路与埋地管线不可避免地出现交叉和并行情况,杂散电流会对附近埋地管道产生干扰,造成管道电位异常波动、管道阴极保护失效、管道电化学腐蚀等问题。因此研究杂散电流对管道电位影响规律以及杂散电流对管道腐蚀影响意义重大。杂散电流是动态变化的脉冲电流,由于电场传播速度几乎等同于光速,故在用电磁学有限元分析时可以将其概化为瞬时恒定流,但是在进行杂散电流腐蚀试验时,却不能用恒定流来代替杂散电流。因此,在有限元电磁场模块对杂散电流分布情况以及管道电位变化情况进行仿真分析是可行的,采用具有波动特征的电流进行杂散电流腐蚀试验也是必要的。在查阅大量国内外文献的基础上,详细介绍了杂散电流检测评价方法,并到现场对管道进行杂散电流项目检测,建立与实际情况相符的轨道-土壤-管道有限元模型并进行仿真,根据仿真得到的管道电位变化情况,设置相应的干扰电压,进行杂散电流腐蚀试验,研究管道金属表面电位波动情况与腐蚀行为的对应关系。主要内容如下:（1）以广州某高压燃气管线为例,运用试片断电法和阴保断电电位测试仪对该管线12个测试桩通断电电位进行短期和长期测试,根据测试结果对管道阴极保护情况进行评价,确定杂散电流方向以及管道腐蚀位置。（2）在ANSYS软件中建立轨道-土壤-管道杂散电流分布模型,讨论不同参数下管道保护电位的分布情况。结果显示:轨道与管道的交叉角度会影响管道电位最大值位置,当交叉角度处于0°～90°时,交叉角度越大,管道电位最大值位置越靠近交叉点。在不同土壤介质、管轨间距和轨道载荷下,管道电位虽大小不同但最大值位置相同。（3）进行杂散电流腐蚀试验,在管道金属表面施加波动范围为0～Eu（|Eu|>0）的干扰电压,模拟杂散电流流入流出区域的管道电位变化情况。结果显示:干扰时的金属腐蚀电位存在震荡效应;随着|Eu|的不断增大,电荷转移电阻和极化电阻均会增大;杂散电流流入区和流出区的金属在腐蚀产物、腐蚀形貌和腐蚀速率上均有不同。
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