随着我国国民经济快速发展,越来越多的埋地管道和有轨电车建成并投入使用,且规划与建设的速度越来越快,并开始从一线城市向省会城市再向三四线城市发展。这些有轨电车与地下管线不可避免会发生近距离并行或交叉穿越的情况,进而形成“共用走廊”。在这种情况下,增大了从电车轨道泄漏的电流流入相邻的受损埋地管道的可能,在管道-土壤界面杂散电流流出处,管道会产生严重的腐蚀。这些埋地管道一旦发生腐蚀破裂,就会引起火灾和爆炸,造成环境污染,威胁人身安全,并产生巨大的经济损失。因此,本文开展了直流电车杂散电流对管道腐蚀行为的干扰规律及防护研究,以期揭示直流电车杂散电流对管道腐蚀干扰机理,并为管道防护提供相应的参考。本论文具体开展了下面几个方面的工作:(1)分析了现有的杂散电流干扰检测方法,选择通电电位法测试与试片断电测试进行了试验场测试与现场监测,分析了直流电车以及地铁运行过程中泄露电流对埋地管道管地电位的干扰情况,结果表明轨道交通杂散电流使管地极化电位发生变化,表现出明显的动态直流干扰特征,对管道干扰较大。(2)开展了直流电车电流泄露规律及其对管地电位影响规律研究。基于电路原理对双边供电的城市直流电车轨道杂散电流的泄漏进行了理论建模,使用MATLAB进行求解分析并设计实验进行了模型验证,结果表明,轨道杂散电流泄露量与轨道电位大小成正比;基于COMSOL Multiphysics建立了大地以及管地电位分布模型,对杂散电流干扰下大地电位分布情况以及管地电位分布和变化情况进行了分析,分析表明,当管轨平行时,管地电位在直流电车运行位置以及变电站处管地电位干扰最大,当轨管正交时,交点处管地电位干扰最大,当轨管小角度交叉时,交点处和靠近直流电车和变电站处干扰最大,不同点位管地电位变化曲线近似正弦曲线,水平位置会影响电位变化幅值,垂直位置会影响电位变化偏移值。(3)开展了直流电车杂散电流对管道电化学腐蚀行为实验研究。分析管地电位变化特征参数选择幅值、频率和偏移量;通过电化学平台测试研究了不同管地电位变化参数对管道金属腐蚀行为影响和作用机理,并进行了腐蚀失重实验。通过对开路电位、极化曲线、交流阻抗谱以及腐蚀速率和形貌进行分析研究,结果表明,管地电位变化幅值越大,腐蚀越严重,而低频率干扰下腐蚀更严重,并且偏移量会加快腐蚀。(4)研究了直流电车杂散电流干扰下管道腐蚀风险管段以及防护控制措施。通过分析不同直流电车运行参数以及与管道位置关系参数,认为直流电车轨道变电站站间距的增加和直流电车速度的加快都会促进腐蚀,其中经过直流电车变电站处管道腐蚀情况最严重,应尽量避免,而轨管交叉处需要加强防护,可采用聚乙烯三层结构防腐层、排流保护与阴极保护联合保护管道。研究成果为减少管道受轨道杂散电流干扰,确保管道能够安全运行提供了理论指导。