《阴极保护.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阴极保护.ppt（78页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、陕京管道阴极防护陕京管道阴极防护第一章 金属的腐蚀第二章 管道外防腐层第三章 管道阴极保护第四章 管道阴极保护主要参数第五章 管道阴极保护参数测试第一章 管道阴极保护的作用第一节 金属的腐蚀 金属从矿石中提炼出来时，需要提供很大的能量，使其处于一个高能级状态。这些矿石是典型的金属氧化物，如用来炼钢的赤铁矿（Fe2O3）。热力学的一个规律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。因此，多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物。金属转化成低能量氧化物的过程就是腐蚀。第二节第二节 管道腐蚀防护的意义管道腐蚀防护的意义腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素之
2、一。据美国国家输送局统计，美国45%的管道损坏是由外壁腐蚀引起的。而在美国输气干线和集气管线的泄露事故中，有74是腐蚀造成的。19811987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万公里的管线上曾发生事故1210次，其中外腐蚀517次，占事故的42.7；内腐蚀29次，占2.4%；因施工质量问题造成的事故280次，占23.2%。管道的安全性是一个非常重要的问题，日益受到人们的重视。随着管道的大量敷设和运行时间延长，管道事故时有发生。由于管道所输送的物质一般为有害物质，一旦发生泄漏或断裂，就会对其周围的环境和人员产生严重的后果。输气管道，尤其是高压输气管道，一旦破裂，压缩气体迅速膨胀，释放大量的
3、能量，引起爆炸、火灾，会造成巨大的损失。例如，年美国Transwestern公司的一条钢级的、直径为毫米的输气管道破裂，破裂长度达公里。年月苏联拉乌尔山隧道附近由于对天然气管道维护不当，造成天然气泄漏，随后引起大爆炸，烧毁了两列铁路列车，死伤多人，成为年震惊世界的灾难性事故。六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用。我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果。第三节：腐蚀概念 腐蚀是金属和周围环境起化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀。腐蚀
4、是一种化学过程，而且大多都是电化学过程，伴随着氧化-还原反应的发生。铁锈的成分比较复杂，通常简略用Fe2O3xH2O表示。铁锈是一种松脆多孔的物质，它不能保护里层的铁不被锈蚀。腐蚀的管道关于电极的一些基本规定关于电极的一些基本规定1.按电极电位的高低分：电位高者为正极；按电极电位的高低分：电位高者为正极；电位低者为负极。电位低者为负极。并规定外电路中电流方向：正极并规定外电路中电流方向：正极 负极负极2.按电极反应分：发生氧化反应者为阳极；按电极反应分：发生氧化反应者为阳极；发生还原反应者为阴极。发生还原反应者为阴极。3.一般地，对原电池的电极称正极或负极；一般地，对原电池的电极称正极或负极；
5、对电解池的电极称阳极或阴极。对电解池的电极称阳极或阴极。电化学腐蚀 在接近环境温度的情况下，绝大多数常见工程材料的腐蚀发生在含水的环境里，其本质是电化学的。含水环境同样也指那些电解质或是埋地腐蚀时的潮湿土壤。腐蚀过程包括金属失去电子（氧化），以及其他还原反应中得到电子，比如氧或水的还原没有阴极保护时：阴极部分反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-阳极（防腐层破损处）Fe=Fe2+2e-施加阴极保护后，阴极(防腐层破损处)反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-(电位在-0.85v-1.15v之间)H2O+2e-=H2+2OH-（电位比-1.15v更负）阳极反应：2H2O-4e-+4Cl-=O
6、2+4HCl电化学腐蚀发生的条件是：有电解质溶液和金属相接触；金属的不同部位或两种金属间存在电极电位差（也就是形成了阳极和阴极）；电极之间相互连通 电化学腐蚀的前提是形成腐蚀电池腐蚀电池，两个浸在电解质中的导体组合称为原电池，其中的导体称为电极。参与反应的电池主要有以下三种类型：异种电极电池；浓差电池（在实际中更重要的是充气差异电池，例如缝隙腐蚀）；温差电池。实际的腐蚀过程可能是这三种腐蚀电池的混合形式腐蚀电池的形成的几种情况腐蚀电池的形成主要有以下几种情况：微电池：微电池：1、金属化学成分不均匀；2、金属组织不均匀；3、金属物理状态不均匀；4、金属表面膜不完整；5、土壤微结构的差异。宏电池宏
7、电池：1、不同金属与同一电解质相接触（如管道本体金属与焊缝金属）2、同种金属接触不同的电解质溶液（如氧气浓差电池，氧的电极平衡可写成1/2H2O+1/4O2+eOH-，氧分压高的为阴极，氧分压低的为阳极）3、不同金属接触不同的电解质。腐蚀类型按部位分：内壁腐蚀、外壁腐蚀按形态分：全面腐蚀、局部腐蚀按机理分：化学腐蚀、电化学腐蚀第三节 管道腐蚀的检测 腐蚀的电化学特征，使得检测和减缓埋地结构的腐蚀成为可能，我们可以检测腐蚀过程伴随的电压和电流。测量腐蚀电位值的另一个作用是评判腐蚀是否会发生。通常用电位测量来检查埋地管线上存在的各种腐蚀电池。与管道做一个电连接，就可以通过放置在管道上方的参比电极测
8、量管道的电位。第二章 管道外防腐层第一节 管道外防腐层采用外防腐层和施加阴极保护是管道外腐蚀防护的主要手段，尽管在后面的章节中将要对这两种方法仔细讨论，这里还是要进行一下简单的介绍。防腐层的用意是要在金属表面上形成一层绝缘材料的连续覆盖层，将金属与其直接接触的电解质之间进行绝缘（防止电解质直接接触到金属），也就是设置一个高电阻使得电化学反应无法正常发生。在现实中，所有的防腐层，不论总体质量如何都存在不连续点，也被称做漏点，这些漏点一般是在涂敷、运输或者安装过程中产生的。很多管道从竣工投产到以后的日常运行中，经常处于外防腐层有严重破损的状态下。防腐层漏点一般是由于防腐层老化、土壤应力或是管道在土
9、壤中移动而产生的，有时也可能来自未被及时发现的第三方破坏。在用防腐层的老化有可能导致防腐层从管道表面剥离，进而将金属暴露在地下环境中 理想的外防腐层应具有如下特性：（1）有效的电绝缘体；（2）有效的水分屏障；（3）涂敷方法和过程对管子不产生不利影响；（4）采用产生最少缺陷的方法涂敷到管子上；（5）与管子表面有很好的附着力；（6）抵抗随时间推移产生的漏点的能力；（7）抵抗转运处理、保管储存、安装过程中的损伤的能力；（8）在长时间保持稳定的电阻率；（9）抗剥离；（10）抗化学降解；（11）容易修理；（12）保持物理特性；（13）对环境没有毒害性；（14）抵抗地面储存和长途运输过程中的变化和恶化的能
10、力。外防腐层选择要考虑的因素包括：（1）环境类型；（2）管线系统在地理位置上的易接近性；（3）管线系统的运行温度；（4）在运输、保管储存、架设、安装和压力测试过程中的周围环境温度；（5）管线的地理和物理位置；（6）系统中已有管线的外防腐层类型；（7）转运处理和保管储存；（8）管线安装方法；（9）成本；（10）管子表面预处理要求。第二节 常见的管道外防腐层石油沥青防腐层的特点(1)石油沥青属于热塑性材料，低温时硬而脆，随温度升高变成可塑状态，升高至软化点以上则具有可流动性，发生沥青流淌的现象。(2)沥青的密度在1.011.07gcm3之间。(3)沥青的耐击穿电压随硬度的增加而增加，随温度的升高而
11、降低。(4)抗植物根茎穿透性能差。(5)不耐微生物腐蚀 煤焦油瓷漆具有哪些基本特点(1)吸水率低，抗水渗透。(2)优良的化学惰性，耐溶剂和石油产品侵蚀。(3)电绝缘性能好。(4)粘结性优于石油沥青。(5)抗植物根茎穿透和耐微生物腐蚀。(6)低温发脆，热稳定性差。(7)施工熬制和浇涂的过程中容易溢出有害物质，对环境和人体健康有影响。我国塔中轮南原油和天然气管道、靖边西安天然气管道等均采用煤焦油瓷漆防腐层 环氧煤沥青防腐蚀层的特点由环氧树脂、煤沥青、固化剂及防锈颜料所组成的环氧煤沥青防腐涂料具有：(1)强度高、绝缘好、耐水、耐热、耐腐蚀介质、抗菌等性能，适用于水下管道及金属构筑物防腐。(2)施工简
12、单(冷涂工艺)、操作安全、施工机具少等优点。(3)较石油沥青、煤焦油瓷漆更优越。(4)环氧煤沥青防腐蚀层属于薄型涂层，厚度小于1mm，而且对钢管表面处理、环境温度、湿度等条件要求很严，稍有疏忽就会产生针孔，影响防腐效果。因此，施工中应特别注意。环氧煤沥青防腐层在我国石油及供水工程中应用较为广泛。熔结环氧（FBE）最早的商业使用是在1961年底，很长一段时间以来，它只适用于3/4到4 5/8英寸管子的外防腐层，但是现在在北美可以用到直径48英寸（1220cm）。由于价格适中，厚度在8-10密尔（203.2-254.0m）的熔结环氧比其它防腐层在管道上更有竞争力。目前该防腐层系统厚度发展到从最小1
13、2密尔涂敷到25密尔（304.8-635m），并且从需要底漆和加热发展到不需要底漆并且多数情况下不需要加热。上世纪90年代，新的双层熔结环氧发明，提高了抗吸湿和抗磨损的能力。熔结环氧防腐层涂敷工艺中每个步骤要求都非常严格，需要仔细、认真完成以保证防腐层质量。表面处理必须达到NACE No.2标准中的近白级金属表面，这样才能在熔结环氧涂敷后保证合格。其最大的特点是良好的土壤和阴极剥离的抵抗能力。为提高该防腐层系统的机械性能，目前趋向于按16密尔（406.4m）的标准涂敷得更厚。聚烯烃塑料胶粘带防腐蚀层(1)在制成的塑料带基材上(一般为聚乙烯或聚氯乙烯，厚0.3mm左右)，涂上压敏型粘合剂(厚0.
14、1mm左右)即成压敏型胶粘带，是目前使用较为普遍的一种类型。(2)它是在掺有各种防老化剂的聚乙烯带材上，挂涂特殊胶粘剂而制成的一种常温下有压敏粘结性能，温度升高后能固化而与金属有很好的粘结力的防腐材料。(3)它可在管道表面形成一个完整的密封防腐蚀层。(4)压敏型胶粘带防腐作用主要由塑料基带承担，粘合剂只作为缠绕时的粘合媒介。(5)胶粘带的另一种类型称自融型带，它的塑料基布薄(0.1mm左右)，粘合剂厚(约0.3mm)。(6)塑料布主要起挂胶作用，而粘合剂则具有防腐性能。(7)由于粘合层厚，可以很好地关闭带层之间的间隙，有效地防止水分从间隙侵入。三层三层PEPE防腐层防腐层采用聚乙烯对钢管进行防
15、腐，是近年来逐步推广开来的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是：(1)防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀。(2)具有较高的质价比。(3)绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化学腐蚀；。(4)耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生植物根穿透现象；(5)强度高，可以直接用含有直径 25mm 的非人工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤；抗阴极剥离能力强；(6)产品质量稳定，有利于全面质量控制；(7)使用寿命长，在 60 的条件下可以使用 50 年以上。三层PE结构示意图底层：熔结环氧底层（primer）,厚度6080m；中间层：
16、共聚物热熔胶(adhesive),厚度170250m；外层（背层）：聚乙烯防腐层（polyethylene）,厚度2.53.2mm 根据德国调研数据,三层PE防腐层的使用寿命可在30年以上，阴极保护电流密度在15A/m2，是一种性能优异的外防腐防腐层。在工程应用上，从强度方面考虑，三层PE分为普通型普通型和加强型加强型，普通型防腐层总厚度为3.0mm左右，加强型防腐层总厚度超过3.7mm；从使用环境方面考虑分为常温型常温型（低于50环境使用）和高温型高温型（最高设计温度为70）。为满足更高环境温度下的使用需要，目前已成功研制并使用了三层结构聚丙烯防腐层（三层PP）。外防腐层补伤 完成焊接的管道
17、，一般需要下沟、回填使其成为埋地管道，为及时发现和修补在各施工环节中涂层存在的缺陷，回填前必须对管道进行涂层检漏和补伤，最常用的检漏仪器通常都是用电池并配有一些类型的管道环型电极。电极安装应方便操作者能将环型电极在管道表面推过或拉过，以使得电极能够扫过涂层表面的所有部分。常用的补伤材料为辐射交联聚乙烯补伤片。对于小于30mm的缺陷，补伤时先将破损处污物清除，破损处周围原PE涂层打毛，切成圆形，边缘打成钝角，将整个须修补部位加热后，在破损处填满补伤用胶粘剂，最后贴上补伤片。对于大于30mm的缺陷，使用上述方法补伤后，建议外部再用热收缩带补伤。第三章 管道阴极保护化学腐化学腐蚀蚀电电化腐化腐蚀蚀条
18、件条件金属跟非金属金属跟非金属单质单质直直接接触接接触不不纯纯金属或合金金属或合金跟跟电电解解质质溶液接触溶液接触现现象象无无电电流流产产生生有有微弱微弱电电流流产产生生本本质质金属被氧化金属被氧化较较活活泼泼金属被氧化金属被氧化联联系系两者往往同两者往往同时发时发生，生，电电化腐化腐蚀蚀更普遍更普遍阴极保护的原理阴极保护的原理 就是用外电流实现阴极极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表面变成等电位腐蚀电流不再流动。在工程条件下，任何一条管线表面都会出现阳极区和阴极区，在阳极区电流由管道钢表面流出，进入周围环境电解质（土壤和水），管线在该区域将会发生腐蚀。在阴极区，电流由电解质流到管
19、道表面上，该区域的腐蚀速率将减小。基于以上观点，很明显，若使得管线表面暴露的每一点都有电流流入，那么就可以减小腐蚀速率。准确地说，这就是阴极保护所要完成的任务，强制直流电流入管线的表面上，就可以使管线的电位向负方向偏移，导致金属腐蚀速率减小 极化的概念极化(polarizing)：由于净电流的流入或流出而在电极上引起的电位变化称为极化。电位的变化方向总是反抗平衡的移动，也就是说反抗电流的流动。阴极电位向负的方向偏离，阳极电位向正的方向偏离，使得阴极和阳极之间的电位差减小，如果电池的电阻不发生变化，电动势的减小会使电流减弱。极化原理示意图极化对腐蚀速率的影响电解质电阻和电极极化，这两个因素都限制
20、了原电池产生的电流。因为在金属表面的局部电池中，其电极常彼此紧靠在一起，因此电解质电阻与极化这个较重要因素相比则退居第二位。当极化主要发生在阴极区时，称腐蚀速率受阴极控制，此时腐蚀电位接近于阳极开路电位。当电解质电阻非常之高，以致产生的电流不足以引起显著的阳极极化或阴极机化时，称为电阻控制。阴极保护系统 阴极保护就是通过使金属表面成为电化学电池的阴极而减少腐蚀速率的技术。它是通过使用外电源施加电流（称为强制电流）或牺牲阳极，使金属的电位向负的方向移动来实现的。强制电流阴极保护是通过供电的方式将电流强加在金属和埋在地下的阳极上，电源称为整流器；在牺牲阳极系统中，利用牺牲阳极材料，例如，锌或镁与管
21、道钢材之间的电动序的关系来提供所需的电流。阴极保护的类型牺牲阳极（Galvanic Anodes）阴极保护强制电流（Impressed current）阴极保护牺牲阳极阴极保护 两种金属相接触而产生的腐蚀电池。在这种腐蚀电池中一种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀。在牺牲阳极的阴极保护技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池。这是通过将一种十分活泼的金属与管道相连接来实现的。这种金属将发生腐蚀并由此向管道提供电流。在牺牲阳极阴极保护的情形下，阴极保护并没有减少腐蚀，它其实只是将所保护的结构的腐蚀转移到了牺牲阳极上面.在一般情况下，牺牲阳极提供的
22、电流是有限的。所以，牺牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小的情况下。同样，管道钢材和牺牲阳极金属之间的驱动电压也是有限的。因此，阳极和土壤之间的接触电阻必须很低以使阳极输出有用数量的电流。这也就意味着在一般安装中，牺牲阳极用于低电阻率土壤中(100欧姆米)。常用的牺牲阳极有镁（Mg)阳极和锌(Zn)阳极土壤电阻率 推荐采用的牺牲阳极 100 不宜采用牺牲阳极 60100 纯镁、镁锰合金系列 1560 镁、铝、锌、锰系列阳极 30 潮湿环境 锌合金牺牲阳极 15 锌合金牺牲阳极 牺牲阳极用量计算I=阳极电流输出(Amps)t=设计寿命(years)U=电流效率(0.5)Z=理论电容量(220
23、0Ah/kg)Q=阳极使用率85%W=阳极重量(Kg)外加电流阴极保护-为避免牺牲阳极的驱动电压有限的问题，可利用阳极地床和一个电源，使电流通过外部电源加到管道表面。最常用的电源是整流器，该装置把交流电转化为低压直流电，整流器常常配备有在合理范围内精细调节直流输出的功能。-阴极保护需要有一个直流电源和一个辅助阳极，放置在距保护构件一定距离的位置上。-直流电源的正极连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）。-电流从辅助阳极流出，经大地到达管道表面破损处，再沿管道流回电源的负极。阴极保护系统 外加电流阴极保护电源 计算机RTU远程通讯电压信号电流信号电位信号管道辅助阳极地床参比电极A机B机A机
24、B机阳极阴极参比零位接地接地网脉宽调制器参比阳极直流电源电位测量电源欠压保护工作转换误差报警过流保护遥控切换全桥逆变整流滤波遥控通断四组VMOS功率场效应管由四组栅极驱动组件激励而轮流通断，从而将直流电变换成高频矩形波交流电，再经变压器隔离、升压，在次级由整流管全波整流，从而得到几组不同伏值的直流电输出。通过改变栅极驱动信号的脉宽，即可将恒定的直流电变成可控大小的交流电，。所以经整流、滤波后输出的直流电压值，就是由输入的驱动信号脉宽所控制。外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统三个主要组成：电源：电源：采用的阴极保护电源设备一般由变压整流器和控制单元两部分组成，它们在电原理上相对独立，
25、在结构上实现了一体化。通常电源部分采用一用一备的配置，控制单元设有远控通断、远传接口，用户来实现数据远传（变压/整流器Transfer/tectifier)；尽管最大输出电压可能小于10V或接近100V，但是大多数在1050V，电流输出范围可在小于10安培直到几百安培范围内变化，在设计强制电流阴极保护系统时应根据保护对象的电流需要量选择。外加电流阴极保护系统的构成辅助阳极辅助阳极（也称惰性阳极）：一般由高硅铸铁、铂钛或贵金属氧化物和填埋料（通常为焦碳）组成；阳极寿命应尽可能长，选择合适的数量并埋在土壤电阻率较低的位置以降低阳极接地电阻。辅助阳极地床是阴极保护站重要的辅助设施，通常阳极地床型式可
26、分为深井和水平连续浅埋两种形式，阳极材料采用贵金属氧化物或加铬高硅铸铁等。连接电缆连接电缆：功能是将上述各部分组件，按照技术要求连接成完整的保护系统。电缆类型电缆类型：阳极电缆（VV220.61kV 125mm2）阴极电缆（VV220.61kV 125mm2）零位接阴电缆 参比电缆 接地电缆 跨接电缆 铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘聚氯铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，乙烯护套电力电缆，敷设在室敷设在室内、隧道、电缆沟及直埋土壤内、隧道、电缆沟及直埋土壤中，电缆能承受压力及其它外中，电缆能承受压力及其它外力。力。电位变送器电位变送器：电位传送器可将埋地金属管道的管地电位信号隔离变换成标 准工
27、业信号（420mA）输出，便于站控系统进行数据采集和处理。I=（16E10）/2.5 mAV0.004（0.02-0.004）/2.5v0R 阴极保护准则虽然阴极保护的原理很简单强制一直流电施加于金属结构以减小腐蚀速率，但是涉及到的一个明显问题是：我们如何知道埋地结构获得了充分保护？有多种准则允许我们判断是否达到充分的保护，其中最常用的准则是电位准则，也就是测量管道与地之间的电位以评估阴极保护电流从环境（土壤或水）流到结构上引起的结构电位相对于环境的变化。有必要定期进行测量和检测，以便及时发现管道阴极保护状况的变化，有时可能需要频繁的测试和检测。公认的阴极保护准则美国腐蚀工程师协会(Natio
28、nal Association of Corrosion Engineers,简称NACE，成立于1943年,致力于制订预防与控制腐蚀方面的标准,已成为全球腐蚀研究领域中最大的组织。在其标准RP-01-69(1996年版本)第6部分列出了三个用于埋地或水下钢质或铸铁管道阴极保护的基本标准：通电电位850mV准则 极化电位850mV准则100mV极化值准则通电电位850mV准则 在施加阴保的情况下负（阴极）电位至少达到负850mV。这个电位是相对于与电解质相接触的饱和铜/硫酸铜参比电极测量的。极化电位850mV准则 这个标准规定，“相对饱和硫酸铜参比电极至少-850mV的负极化电位时”，就获得了
29、准确的保护。极化电位的定义是，“结构和电解质界面上的电位，是腐蚀电位和阴极极化电位的总和。”极化电位是在所有的电流源全部中断后直接测得的，通常指断或瞬间断电位。100mV100mV极化值准则极化值准则这个标准规定的是如果“管道表面和与电解质稳定接触的参比电极之间最小的阴极极化电位100mV。为满足这个标准可以测量到极化的建立或消除。那么，就实现了正常的阴极保护。在施加阴保前，必须确定埋地结构测试位置处的自然电位。在阴极保护通电、结构有足够的极化时间后再次测量该处电位。通常，在阴保系统通电后，立即在测量位置上连续监测通电电位，在通电电位连续几分钟没有变化后，读取断电电位。将断电电位和自然电位相比
30、较，如果差值超过100mv，那么就可以认为该位置处已经满足了100mv 标准。净保护电流标准这个标准起初是基于这样一个概念得出的：如果结构上任何一点的净电流都是从电解质流向管结构的，那么就不会有任何从结构上流出的腐蚀电流。第四章 管道阴极保护主要参数1、自然电位自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40.7VCSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负。一般取平均值-0.55V。2、最小保护电位 金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达
31、到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。NACERP0169建议“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85VCSE或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95VCSE，该电位不含土壤中电压降（IR降）”。实际测量时，应根据瞬时断电电位进行判断。目前流行的通电电位测量方法简便易行，但对测量中IR降的含量没有给予足够重视。其后果是很多认为阴极保护良好的管道发生腐蚀穿孔。3、最大保护电位 保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发
32、生氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于-1.10VCSE。由于受旧规范的影响，很多人还认为阴极保护最大电位不能低于-1.5VCSE。事实上这种观念使错误的，造成的危害也是巨大的。判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位不低于-1.1VCSE（西欧为-1.15VCSE），通电电位再大也没有关系。钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图H2O4、最小保护电流密度使金属腐蚀
33、下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/m2表示。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA/m2。5、瞬时断电电位在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.20.5秒中之内读取得结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降（介质中的电压降）。由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.20.5秒之内的电位读数。其断电电位应在-0.85V -1.15V。第五章 管道阴极保护参数测试 参比电极参比电极：参比电极定义为用来测量其它电极电位
34、的可逆电极，其表面随时间没有净变化，始终处于平衡状态，即在相似的测量条件下可以认为开路电位恒定不变的电极，铜/硫酸铜参比电极是最常见的，利用了铜的半电池反应。结构为一根较粗的铜棒用做电极体，浸入饱和硫酸铜溶液。管道电位就是相对于与电解质连接的参比电极进行测量的，参比电极是阴保电源工作的基准信号源，处于维护和成本的考虑，工程上通常选用长效硫酸铜参比电极（Cu/CuSO4）。地表参比法地表参比法 地表参比法主要用于管道自然电位、牺牲阳极开路电位、管道保护电位等参数的测试。测试时，将参比电极放在管道顶部上方1m范围的地表土壤上，保证参比电极与土壤接触良好。近参比法近参比法 近参比法一般用于防腐层质量
35、较差的管道保护电位和牺牲阳极闭路电位的测试。在管道（或牺牲阳极）上方，距测试点1m左右挖一安放参比电极的探坑，将参比电极置于距管壁（或牺牲阳极）35cm的土壤上进行测量和记录。远参比法远参比法 远参比法主要用于强制电流阴极保护受辅助阳极电场影响的管段、牺牲阳极埋设点附近的管段。测试时将参比电极朝远离地表电场源的方向逐次移动10cm，用万用表依次测试管地电位。当相邻两个安放点测试官地电位相差小于5mV时，参比电极不再往远方移动，取最远处的管地电位为该测试点的管道对远方大地的电位值。测试桩测试桩：为了确认已经按照适用准则建立起符合要求的阴极保护，以及阴极保护系统的所有部分都正常运行，进行电性能测量
36、和检测是十分必要的。在管道运行期间，影响阴极保护系统的各种因素会随时改变，所以，阴极保护系统的运行也需要进行相应的调整。测试桩是用来测定埋地管线的阴极保护状况以及进行腐蚀控制相关的其他测试工作的最好途径。测试桩根据其功能，其类型为电电位位测测试试桩桩、电电流流测测试试桩桩、绝绝缘缘接接头头测测试试桩桩、牺牺牲牲阳阳极极测测试试桩桩和穿穿路路套套管管测测试试桩桩等，有时可用一个综合功能测试桩来实现几种测试功能。直流电位法测量管道绝缘层电阻率I流过A、B端的管内电流（A）VABAB间的电位差（V）D管道外径（mm）管道壁厚（mm）管材电阻率（mm2/M）,例如：X60钢材为0.230mm2/M，A
37、3钢0.350mm2/M，16Mn钢材为0.220mm2/MLABA、B间的管道长度（M）。一般设计为30M 被测管段的外防腐层电阻Vp1管段首段P1点的负偏移电位（V）Vp2管段首段P2点的负偏移电位（V）I1首段(30M)管内电流绝对值（A）I2第二段(30M)管内电流绝对值（A）L被测管段的长度（两相邻电流测试桩间的准确距离）（M）D管道外径（M）直流电压梯度测量DCVG 定义：当直流信号如阴极保护电流施加 到管道上时，在管道防腐层缺陷 点处电流密度会增大，电压梯度 随之增大，电压梯度与缺陷点处 破损面积成正比。适用性：1）准确定位缺陷点的位置；2）通过腐蚀电流的流向判断缺陷点的腐蚀状态
38、。如腐 蚀电流流向土壤，该缺陷点处管体正在发生腐蚀；电流 流入管体，该缺陷点处管体不会发生腐蚀。管道防腐层漏点处的腐蚀管道防腐层漏点处的腐蚀 由由于于涂涂层层裂裂缝缝暴暴露露的的金金属属表表面面先先有有氧氧化化膜膜生生成成，作作为为微微电电池池的的阴阴极；极；而金属的微电池阳极腐蚀往往发生在涂层里面腐蚀具有隐蔽性。序号序号检测项目检测项目 CIPS/DCVG CIPS/DCVG组合测量组合测量PCMPCM检测检测皮尔逊法皮尔逊法1阴极保护用于直接检测评价阴极保护系统状况，确定阴极保护不足、过保护的管段，确定阴极保护系统的保护度。无法评价无法评价2防腐层状况用于防腐层质量总体评价无法评价无法评价
39、3裸管区评价裸管阳极区状况无法检测无法检测4缺 陷定位缺陷，计算缺陷点的大小，判断缺陷处管体腐蚀电流的流向，确定缺陷处管体的腐蚀状态，确定缺陷修复的优先级。用于定位防腐层缺陷点，但不能区分其大小和腐蚀状态。用于定位防腐层缺陷点，但不能区分其大小和腐蚀状态。5杂散电流判定杂散电流的干扰区域，确定杂散电流的流出点、流入点，评估杂散电流的干扰强度。无法检测无法检测综 述用于埋地管道外检测评价，给业主提供全面、合理、科学的维护、维修管理方案。只能用于缺陷定位。只能用于缺陷定位。杂散电流对管道的影响 定义：设计或规定的回路以外流动的电流称为杂散电流。特点：1）杂散电流一旦流入埋地金属体，再从埋地金属体流
40、出，进入大地或水中，则在电流流出部位发出激烈的腐蚀；2）管道出现1A腐蚀电流，管道每年腐蚀掉约9KG。3）特别象长距离带有防腐层的埋地金属管道，流入管道的杂散电流很大，而集中于局部，从防腐层缺陷点处流出，局部发生严重腐蚀。地形电力等级kV36103566110220330500最小距离m开阔地区最高杆(塔)高最高杆(塔)高最高杆(塔)高最高杆(塔)高最高杆(塔)高最高杆(塔)高路径受限地区1.52.04.05.06.07.5埋地管道与架空送电线路最小距离埋地管道与架空送电线路最小距离埋地钢质管道交流电干扰判断指标埋地钢质管道交流电干扰判断指标土壤类型严重性程度（级别）弱中强判断指标V碱性土壤20中性土壤15酸性土壤10杂散电流干扰调查从L2P0669检测桩管地电位-时间曲线图上可看出，其管地电位均出现了激烈的正、负交变现象。当附近电力机车运行时，这处的管地电位同时出现正、负交变现象，反映出附近的电气化铁路是杂散电流干扰源，杂散电流干扰为交流干扰。交流电排流保护效果评价指标 土壤类别酸性中性碱性排流后管道交流干扰电压（V）6810谢谢参与