杂散电流
杂散电流主要指不按照规定途径移动的电流，它存在于土壤中，与需要保护
的设备系统没有关联。这种在土壤中的杂散电流会通过管道某一部位进入管道，并在管道中移动一段距离后在从管道中离开回到土壤中，这些电流离开管道的地方就会发生腐蚀，[1]也因此被称为杂散电流腐蚀。杂散电流的输出点有很多包括有外加电流阴极保护系统，DC电车系统，DC开矿以及焊接系统，高压DC、AC传输线路。杂散电流有动态与静态之分，随时间变化大小或方向的为动态杂散电流，不发生改变的为静态杂散电流。在杂散电流进入管道的部分，管道为阴极而得到保护，但是过大的电流进入时，这部分管道就会发生过保护。同时杂散电流离开管道的地方就会因为失去电子而腐蚀。确定管道是否已经受到杂散电流的干扰，可以通过检测管道电位的变化与历史数据比较来判断。
分类
根据干扰源的性质，可以将杂散电流分为静态干扰源和动态干扰源。静态杂散电流指其他外加电流系统的电流被强制施加到埋地管线上，例如其他管道的阳极地床电流。动态杂散电流是指某电力传输系统(如火车、地铁、采矿作业等)通过管道外防腐层失效的区域进入埋地管道的电流。
根据干扰源的来源可以分为直流杂散电流、交流直流电流和地电流。直流杂散电流主要来源于直流电气化铁路、直流电解系统、直流电焊系统、高压直流输电线路、其他管道外加的阴极保护系统等。交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路，高压交流输电线路等。而地电流是由于地磁场的变化感应产生的，它也会腐蚀埋地管线、对电气设备和操作人员安全有一定的影响，但是相对而言数量比较小。 原因
杂散电流产生的原因很多也很复杂，并且容易受到外界环境因素的影响，但主要可以归纳为以下两点:
(1)电位梯度。如果电场分布不均匀，存在电位梯度，那么金属内部的自由电子会在电场力的作用发生定向移动，使金属阳离子与电子分离，从而造成对埋地金属管线的腐蚀。另外由于存在着电位梯度，电场会迫使部分电流从铁轨中流出并流入土壤和埋地金属管线中，然后再使电流从埋地金属物中流出，流向大地再返回到牵引变电所的负极，形成对埋地管线的杂散电流腐蚀。
(2)电流泄露。电流泄露是杂散电流形成的一个主要原因，电流泄露主要是因为绝缘不良或接触不好等原因造成的。电流泄露到埋地管道中时，由于电流的流动迫使金属内部的自由电子发生定向移动，使金属离子与电子分离，使得埋地金属管线遭受腐蚀。
折叠存在环境 杂散电流就是一种因外界条件影响而产生的一种电流.例如在电气的高压试验中,直流泄漏或直流耐压试验中,因为高压部分对地存在电容,从而有电流从这个电容流过.
由于电气化铁路、矿山、工厂、港口各种用电设备接地与漏电，在土壤当中也会形成杂散电流的循环。
指存在于预设的电源网路之外的电流，其主要来源一般为:1.电气牵引网路流经金属物(指铺轨以外的金属物)或大地返回直流变电所的电流;2.动力和照明交流电路的漏电;3.大地自然电流;4.雷电和电磁辐射的感应电流等。 折叠电化学腐蚀过程 当杂散电流从走行轨泄露出去再通过道床、大地流入埋地金属管线中，其中走行轨的A区是阳极，管道的B区为阴极;当杂散电路从管道中流出并通过大地、道床流入走行轨中时，管道的C区为阳极，走行轨的D区为阴极。由此可知，杂散电流所经过的通路实质上就是构成了两个串联的腐蚀电池。即:
电池1:A走行轨(阳极区)→道床、大地→B埋地金属管线(阴极区) 电池2:C埋地金属管线(阳极区)→大地、道床→D走行轨(阴极区) 根据电化学腐蚀特点，可知埋地管线的阴极区带负电，一般不会受到腐蚀的而影响，但是若电位过负，有可能发生析氢腐蚀，造成管线防腐层的剥离;而在埋地管线的阳极区则会发生激烈的电化学腐蚀，若管道上比较潮湿，可以很明显的看见反应现象。
当外界环境不同时，在管道上会发生不同的电化学反应，其腐蚀反应方程如下:
(1) 析氢腐蚀 阳极:2Fe→2Fe+4e
阴极:4H+4e→2H2↑ (无氧酸性)
4H2O+4e→4OH+2H2↑ (无氧中性、碱性) (2) 吸氧腐蚀 阳极:2Fe→2Fe+4e
阴极:O2+2H2O+4e→4OH (有氧酸性)
上述两种反应通常都会生成Fe(OH)2,但是Fe(OH)2很不稳定，从管道表面析出时很容易受到氧化变成Fe(OH)3。生成的Fe(OH)2会继续被介质中的氧气氧化成棕色的Fe2O3·2xH2O(红铁锈的主要成分)，而Fe(OH)3可以进一步生成Fe3O4(黑铁锈的主要成分)。杂散电流会将金属电解分解成氧化物或盐类，杂散电流具有集中腐蚀的特点，若杂散电流集中于管道的某一点，那么经过很长的时间后，管道很容易被腐蚀形成贯穿性小孔，导致管道的腐蚀穿孔。若防腐层破损点面积越小，管道越容易被腐蚀穿孔。
目前埋地管线主要有天然气管道、自来水管、供暖管道、石道、电缆等，很容易聚集杂散电流，遭受腐蚀。若管线距离地铁系统或输电线路比较近时，很容易受到杂散电流的影响，所以在设计与建设过程中应加以重视。
杂散电流防护 折叠排流保护 方式 适用范围 直接排流 被干扰管道极性排流 强制排流 接地排流 被干扰管道上管轨道与管道之存在确定的地电位正负交变 间电位差较小 阳极区 保护范围大 简单经济 效果好 安装简便 应用范围广 其他排流方式不能应用的特殊场合 需要使用电源 不能直接向干扰源排流的被干扰管道 优点 应用范围广 对其他设施干扰较小 效果较差 需要辅助接地床 缺点 应用范围有管道距离铁轨较限 远时保护效果差 加剧铁轨腐蚀 折叠阴极保护 方法 强制电流 保护范围大 优点 不受土壤电阻率的 工程量越大越经济 保护装置寿命长 牺牲阳极 不需要外部电源 对邻近金属构筑物干扰较小 管理工作量小 工程量小时比较经济 需要外部电源
缺点
对邻近金属构筑物有干扰 管理维护的工作量大
高电阻率环境不经济 防腐层差时不适用 输出电流有限
随着我国能源和交通工业的发展我国油气管道与电力线路、电气化铁路的里程迅速增加。由于地理位置的在油气管道与电力线路、电气化铁路的设计和建设过程中不可避免地出现了并行敷设的情况。由电力线路、电气化铁路产生的杂散电流会对油气管道产生巨大的危害。辽河油田到鞍山化肥厂的天然气管道在投产个月后就出现多起杂散电流引起的腐蚀穿孔事故被迫长时间停产开挖大修。郑州煤气公司在某电厂附近的一段输气管道受电厂杂散电流的影响也多次出现穿孔泄漏严重威胁管道和人身的安全。由此可见杂散电流对油气管道会产生强烈腐蚀作用。因此开展杂散电流引起的油气管道的腐蚀与防护研究对保障油气管道的安全运行具有十分重要的意义。
杂散电流的形成
杂散电流是指在规定电路或意图电路之外流动的电流又称迷走电流。杂散电流主要表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流种状态且各自具有不同的特点。直流杂散电流主要来源于直流电解设备、电焊机、直流输电线路交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输配电线路系统通过阻性、感性和容性耦合在相邻的管道或金属体中产生交流杂散电流但交流杂散电流对铁腐蚀较轻微一般为直流腐蚀量的由于地磁场的变化感应出来的地杂散电流一般情况下只有约从腐蚀角度看并不重要。以电气化铁路车辆直流供电牵引系统产生的直流杂散电流是造成油气管道杂散电流腐蚀的主要原因。在电气化铁路车辆直流供电牵引系统中列车所需要的电流由牵引变电所提供通过架空线向列车供电然后经行走轨回流至牵引变电所。理想情况下行走轨电阻为行走轨对大地的泄漏电阻无穷大此时经行走轨回流的电流等于牵引电流即所有的电流都经行走轨回流至牵引变电所。但实际上行走轨的电阻不为当有电流通过时就形成了电位差并且行走轨对大地的泄漏电阻也不会为无穷大这就不可避免地造成了部分电流不经行走轨回流而是流入大地然后通过大地回流至牵引变电所。若铁路附近有导电性能较好的埋地金属管道燃气管道、输道、供水管道等则部分电流会选择电阻率较低的埋地金属管道作为电流回流路径从牵引变电所附近的管道中流出流回牵引变电所。
杂散电流的腐蚀原理
杂散电流进入金属管道的地方带负电这一区域称为阴极区处于阴极区的管道一般不会受影响若阴极区的电位值过大时管道表面会析出氢而造成防腐层脱落。当杂散电流经金属管道回流至变电所时金属管道带正电成为阳极区金属以离子的形式溶于周围介质中而造成金属体的电化学腐蚀。因此杂散电流的危害主要是对金属管道、混凝土管道的结构钢筋、电缆等产生电化学腐蚀其电化学腐 蚀过程发生如下反应
① 析氢腐蚀 阳极反应
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在无氧酸性环境中的阴极反应
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在无氧中性、碱性环境中的阴极反应
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↑
② 吸氧腐蚀
阳极反应→
在有氧酸性环境中的阴极反应
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在有氧中性、碱性环境中的阴极反应
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当油气管道受到杂散电流电化学腐蚀时金属腐蚀量和电量之间符合法拉第定律