埋地钢质管道阴极保护测量技术(DOC)
埋地管道阴极保护电流测量技术
埋地管道阴极保护电流测量技术摘要：随着我国科学技术的不断发展，埋地管道阴极保护电流测量技术也得到了较大进步，其可以有效保护阴极电流以及测量杂散电流数据。
相关工作人员应当进行电流数据分析，制定详细的测量方案，保障电子电路模块以及检测系统的正常工作。
通过对埋地管道阴极保护电流测量技术的分析，以此促进我国测量技术的发展。
关键词：埋地管道；阴极保护电流；测量技术随着我国管道内检测技术的发展，我国管道检测技术人员也逐渐开发出可以有效处理管道金属损失缺陷、管带外径等问题的工具，管道检测机器人的先进性也明显提高。
虽然我国阴极保护电流测量技术较之前相比已经得到了较大发展，但是其在阴极保护方面还存在不足。
1 管道电流检测技术简介埋地管道阴极保护模式包括阴极保护断路、邻近管道短接以及杂散电流干扰等，埋地管道阴极保护电流测量技术主要有P/S技术、CIPS技术、DCVG技术等。
但是这些埋地管道阴极保护电流测量技术不可以检测人工无法达到的区域，例如山区、海底管道等。
此外，外检测法还容易受到铁路、电流等的干扰，无法判断内部电流干扰情况，对杂散电流的地点、方向信息判断也不准确。
应用管道电流检测技术进行土壤电阻压降检测时，测量工作还会影响阴极保护系统，使阴极保护系统不能正常发挥作用，这就需要我国相关技术人员不断完善电流测量技术，促进我国测量技术的发展。
当阴极保护系统正常工作时，其是将阴极保护施加点作为中心，使管道内形成大小一致、方向相反的电流。
阴极保护系统出现故障会使管道内电流参数出现异常，一旦管道阴极保护系统出现断路故障就会导致电流参数为零。
管道附近电气设施过多、电流干扰较大也会使管道产生感应电流，使测得的信号与实际信号差距较大。
此外，在管道与其它管道进行连接时，还会受到其它管道的电流干扰，使本身电流数值出现波动。
管道与埋地金属结构连接时，还会导致连接点电流数值迅速下降。
检测人员可以利用管道电流检测工具收集管线中的电流数据，得出电流参数曲线，这样就可以了解阴极保护系统的实际工作状态以及故障情况。
埋地钢管阴极保护测试操作规程
埋地钢管阴极保护测试操作规程编制：批准余姚市城市天然气有限公司二0 一0年十二月阴极保护测试操作规程本规程适用于城市高、中压埋地天然气钢管的阴极保护系统，并采用牺牲阳极保护。
（一）操作步骤1、测试人员应携带好测试工具、竣工图及测试样板等相关资料，按照测试样板进行测试。
2、到测试现场后，对测试点做好必要的围护（若需要）。
3、打开测试桩保护盖，根据测试桩绝缘板接线和要求测试数据，准备测试。
4、当测量的为综合测试桩时：（见接线示意图）4．1、将万用表（测试工具）打到伏特（2V）档，并将万用表的红、黑两线接在万用表上的相应位置：a、保持测试桩绝缘板接线上的A点与C点连接，将万用表的红、黑两线分别与C点与E点相连，此时在万用表上显示的数值即为被保护钢管的保护电位（阴极电压）。
b、旋松接线板活动铜片上的螺帽，断开A点与C 点的连接，再将万用表的红、黑两线分别与A点与C点相连，此时万用表上显示的数值艰险为阳极的开路电位。
4．2、将万用表打到安培（20mA或200mA）档，并将万用表的红、黑两线接在万用表上的相应位置：a、若该测试点仅使用了单支镁阳极，先旋松接线板活动铜片上的螺帽，断开A点与C 点的连接，再将万用表的红、黑两线分别与A点与C点相连，此时万用表上显示的数值即为单支镁阳极的输出电流。
b、若该测试点仅使用了一组镁阳极，保持测试桩绝缘板接线上的A点与C点连接，将万用表的红、黑两线分别与C点与E点相连，此时在万用表上显示的数值即为组合阳极的输出电流。
4．3、测试完毕后，将活动铜片把A点与C点相连，恢复阴极保护系统，并检查绝缘接线板的螺帽是否拧紧。
5、当测试的为镯状锌阳极测试桩时：（见示意图）保护电位的测试方法与4.1a测试方法相同。
7、将测试到的数据如实填入《埋地钢管阴极保护测试表》（附表）内，并将表格上的其余内容填写完整，表格数据存档保管。
8、将测试桩保护盖重新盖好，撤掉围护。
9、本次测试结束。
（二）操作要求1、根据《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》（CJJ95-2003，钢管的保护电位应在-0.85V至-1.55V之间，阳极开路电位宜在-1.4V至-1.55V之间，阳极输出电流不应为零。
埋地钢质管道阴极保护参数测量方法.
埋地钢质管道阴极保护是一种常用的防护措施，用于防止管道腐蚀。
测量阴极保护参数的方法有多种，下面我将介绍一种常用的测量方法：
1. 收集必要的工具和设备，包括阴极保护测试仪、测试电缆、标准参比电极、电压表和接地线。
2. 准备工作：确保测量仪器和设备的正常工作，检查电缆和接地线的连接是否牢固，标准参比电极是否清洁和完好。
3. 选择测量点：根据具体情况选择要进行测量的管道表面位置。
通常，在管道的进出地下的地方以及管道的接头处是常见的测量点。
4. 连接测试仪器：将测试电缆的一端连接到标准参比电极上，另一端连接到阴极保护测试仪上。
确保连接稳固和正确。
5. 测量电位：将测试电极插入到埋地管道的表面，确保电极和管道有良好的接触。
观察测试仪器上的测量值，记录下来。
6. 测量接地电阻：将接地线与标准参比电极连接，并将其插入到接地点。
使用电阻测量仪测量接地电阻的数值。
7. 分析和评估测量结果：将测量到的阴极保护电位与建议的标准值进行比较，并根据测量结果评估阴极保护的效果。
如果测量结果与标准要求不符合，则需要采取相应的维护和修正措施。
请注意，上述方法是一种常见的测量阴极保护参数的方法，但具体的操作步骤可能会因不同的具体情况而有所差异。
在进行测量工作之前，建议参考相关的标准和指南，并遵循相关的安全操作规程，确保测量的准确性和安全性。
阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用
阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用摘要：通过介绍阴极保护技术在3个工程中的实际应用，分析了这一工艺在埋地钢质管道防腐中的重要作用，并且对阴极保护的经济性进行了评价。
关键词：埋地钢质管道外加电流阴极保护牺牲阳极保护阴极保护在金属防腐工艺中，是电化学保护方法的一种。
它通过对被保护金属体施加电流，从而使其电极电位负移，使金属减弱由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。
由于这个过程必须在电解质中进行，因此埋地钢管非常适宜采取阴极保护。
若阴极保护与管道本身的防腐层互相补充，从而在安全性和经济性方面达到完美组合，则是目前公认的最佳防腐方案。
1 宁波城市供水工程宁波城市供水工程是从奉化市的肖镇至宁波市江东区梅墟敷设一条1600mm的输水钢管，管线全长38 km，外防腐采用环氧煤沥青二布三油形式。
1.1外加电流阴极保护从肖镇至北渡的17km以及北渡至江东梅墟的前4.2km管道，基本无地下金属构筑物，采用了外加电流阴极保护。
肖镇阴极保护站：设恒电位仪2台(1用1备)，将30支YJBSiCr50mm×1200mm双端接头的含铬高硅铸铁阳极在距管道100m、沿管道垂直方向上一字形水平埋设。
北渡阴极保护站：设恒电位仪3台(2用1备)，向两侧供电。
埋设两组阳极(规格、数量同上)，每台仪器对应一组阳极。
汇流点设在进、出绝缘法兰的外侧。
全程设有电位测试桩18个(1个/km)，电流测试桩2个和绝缘法兰测试桩4个。
管道进、出站设绝缘法兰以进行有效的电绝缘(绝缘电阻≥5 MΩ)。
由于绝缘法兰两侧存在一定的电位差，会对另一侧未通电保护的泵站内管道产生阴极干扰、加速腐蚀，因此对站内管道实施了牺牲阳极保护，即两个泵站内各埋设了两组22 kg/支的镁阳极。
此外，为了防止保护电流的流失，同时须做好绝缘处理，如架空管桥处的钢管与支墩接触处用橡胶垫片进行绝缘、所有与管道连接的金属件不允许接地等。
1.2外加电流阴极保护的实施效果实际测定的保护参数见表1。
埋地钢质管道阴极保护系统检测
概要埋地钢质管道阴极保护主要分为二类：强制电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护，个别管道采用强制电流和牺牲阳极交替保护。
当阴极保护系统不能给管道提供足够的阴极保护电位时，管道外防腐层缺陷处会发生腐蚀；当阴极保护系统给管道提供的阴极保护电位过负时，管道外防腐层会发生析氢剥离。
本文就埋地钢质管道阴极保护系统的检测方法进行初步的探讨。
关键词阴极保护参数管地电位保护电位防腐层绝缘电阻率引言埋地钢质管道的阴极保护是保障管道使用寿命的关键，当管道由于敷设施工、人为破坏、长期运行时，管道防腐层会发生局部破损和缺陷，当阴极保护系统不能正常工作或达不到要求时，管道就会发生腐蚀。
发生腐蚀的管段一般属于局部腐蚀，形成点蚀、坑蚀、小孔腐蚀，向深度发展，管体很快就会泄漏，造成的损失难以估量。
特别是输送易燃、易爆、有毒、高温、高压、高粘度的介质的管道，泄漏的危害将会更大。
定期对阴极保护系统进行检测、对系统进行整改是防范这类事故的简洁高效的方法。
1．阴极保护系统的构成1．1强制电流阴极保护系统的构成管道外防腐层、测试桩、恒电位仪二台（一台工作一台备用）、阳极地床（辅助阳极）、长效参比电极、绝缘法兰(接头)等。
2．1牺牲阳极阴极保护系统的构成管道外防腐层、测试桩、牺牲阳极、绝缘法兰(接头)等。
2．阴极保护系统构成要素技术指标2．1管道外防腐层新敷设的管道绝缘电阻率大于10000欧姆〃M2，旧管道绝缘电阻率大于5000欧姆〃M22．2测试桩平均每公里不少于一个2．3恒电位仪根据设计功率满足要求，均完好2．4阳极地床接地电阻、输出电流附合设计要求2．5长效参比电极误差±10mv2．6绝缘法兰(接头)电位法、漏电百分率满足标准要求2．7牺牲阳极开路电位、闭路电流应满足设计要求对特殊管道以上要素技术指标参数有所不同，如旧管道的阴极保护系统。
3．阴极保护系统的主要评价指标3．1管地电位使用标准硫酸铜电极在管道上方或旁边检测（下同），按石油部颁标准，管道任意点的管地电位小于-0.85V，当土壤含有还原菌，SO42-的浓度大于0.5%时，管道任意点的管地电位小于-0.95V；防腐层为石油沥青时，管地电位应大于-1.5V,防腐层为煤焦油瓷漆时，管地电位应大于-3.0V,防腐层为环氧粉末时，管地电位应大于-2.0V。
埋地管道阴极保护效果监测技术分析
埋地管道阴极保护效果监测技术分析3张其敏 陈宁(重庆科技学院)摘要:阴极保护作为一项有效的防腐措施已经广泛应用于长输管道。
为了确保管道的长期安全运行,需了解管道的各个部位是否达到了保护状态,确定危险性比较高的管段,从而为管道运行管理提供可靠的决策依据,需要对阴极保护效果进行监测。
针对埋地管道阴极保护效果的监测,着重分析了管/地电位标准,管/地电位、C I PS 和测试探针等监测技术的原理及应用。
关键词:埋地管道;阴极保护;C I PS;测试探针基金论文:重庆市自然科学基金资助项目(CSTC -2007bb6214)1 引言由于长输管道均采用埋地方式敷设,穿越地段地形复杂,土壤性质各异,对管道有着不同程度的腐蚀。
为了防止土壤介质条件下的管道遭受腐蚀,管外表面均采用涂覆防腐层的方法进行防腐,同时为防止防腐层局部缺陷造成的管道局部腐蚀,大都采取了外加电流强制阴极保护,形成了双层保护体系,以最大程度地降低腐蚀发生的可能性。
为了确保管道的长期安全运行,需了解管道的各个部位是否达到了保护状态,确定危险性比较高的管段,从而为管道运行管理提供可靠的决策依据,需要对阴极保护效果进行监测。
根据阴极保护基本原理,判断阴极保护系统的欠保护、保护和过保护之间并没有一个明确的标准界限。
极化太弱,达不到预期的防腐效果;但是过度极化也是有害的,会引起“过保护”[1]。
因此需要寻找一个最优的阴极极化范围,既能将腐蚀速度降低到一个可接受的水平,又没有副作用。
2 管/地电位标准管/地电位标准是评价阴极保护效果的最常用的标准。
通入外加极化电流后,埋地钢质管道的电位向负方向移动(阴极极化),至少达到-850mV 才能实现对管道的保护。
自1928年美国柯恩提出这一准则之后,经过腐蚀研究工作者的大量理论分析和实地调查,已得到广泛认可,并由美国腐蚀工程师协会制定为标准NACE RP0169。
现场实践表明,当施加阴极保护的钢质管道的管/地电位达到-850mV,其腐蚀速度降至很小,保护度达到90%以上。
埋地管道阴极保护效果监测技术分析
１ 引 言
由于 长 输 管 道 均 采 用 埋 地 方 式 敷 设 ， 穿 越 地 段
尽管柯 恩 的管／ 电位 阴极 保护 标 准 在许 多 国 地 家广泛 使用 ，但这 不是最优 的标准 ，也不 是最终 的
标 准 。利 用 管 地 电 位 标 准 只 能 监 测 阴 极 保 护 或 欠 保
地形复杂 ，土壤性 质各异 ，对管 道有着 不 同程 度的 腐蚀 。为 了防止 土壤 介 质条 件 下 的管 道 遭受 腐 蚀 ， 管外表面均 采用涂覆 防腐层 的方法 进行 防腐 ，同时
护 的状态 ，并不能 真正 了解管道 腐蚀速 度的快 慢 。
采取 了外 加电流强 制阴极保 护 ，形成 了双层保 护体
系 ，以最 大程度地 降低腐 蚀发生 的可能性 。为了确
保管道 的 长期安 全运行 ，需 了解 管道 的各个部 位是 否达到 了保护状态 ，确定 危险性 比较高 的管段 ，从 而为管道 运行管理 提供可靠 的决 策依据 ，需要对 阴
极保护效 果进行监 测 。 根 据 阴 极 保 护 基 本 原 理 ．判 断 阴极 保 护 系 统 的
电电位 （） 电位 ） （Ｎ 。测 量 通 电 电位 的 方 法 简 单 ，
得 到 广 泛 地 应 用 ， 也 是 目前 国 内 最 常 用 的 测 量 方 法 。 阴 极 保 护 施 工 时 ，在 选 定 的测 量 点 埋 置 永 久性
维普资讯
油气 田地 面 工 程 第 ２ ７卷 第 ９期 ｛０８ ９ ２０．）
埋 地 管道 阴极 保护 效 果监 测 技术 分 析
张 其 敏 陈 宁 （ 重庆科技学院）
埋地管道阴极保护电流测量技术分析
埋地管道阴极保护电流测量技术分析摘要：为了解交流干扰管道阴极保护系统防护交流杂散电流腐蚀的有效性，建立了埋地钢质管道杂散电流干扰的试验装置，研究了阴极保护电流对试片交流腐蚀行为的影响。
随着外加直流电压的变化，利用数据记录仪监测了试片阴极保护断电电位、交流电流密度、直流电流密度等参数随时间变化情况。
在外加直流电流增大和减小的过程中，对试片造成的影响是不可逆的;增大外加直流电流，交流电流密度降低，扩散电阻增大;通过交直流电流密度比显示，不能仅通过增加阴极保护电流来降低交流干扰程度，需要采用交流排流方式来降低交流干扰的影响。
关键词：管道阴极保护；电流；测量引言随着经济的高速发展，高压输电线路和高速铁路在国内大范围建设，交流干扰影响随之而来，特别是对于埋地钢质管道，交流干扰会造成管道的交流腐蚀。
早期人们认为交流干扰造成的腐蚀轻微，但随着管道防腐层等级的不断提高，管道上产生的交流干扰电压增大，造成的交流腐蚀危害越来越受到了人们的重视。
在没有交流干扰的情况下，埋地管道的阴极保护系统能够阻止或减缓土壤环境的腐蚀，然而交流杂散电流造成埋地钢质管道的腐蚀问题更加复杂化。
据报道，欧洲、北美和我国曾发生过多起交流干扰腐蚀，虽然管道的保护电位符合传统的阴极保护准则要求，但是埋地钢质管道依然遭受交流干扰腐蚀的情况。
1基本情况概述某天然气公司的天然气利用工程高压管线项目于2016年12月投运，该高压管线在运行检查中发现部分阴极保护装置电位异常现象。
管线的基本情况如下：该高压管线总长约6500m，管道规格为Ф813×14.3mm，管道材料为L415M，设计压力为4.0MPa，设计温度为常温，设计介质为天然气，管道敷设方式为埋地，管道防腐层材料为3PE加强级，管道牺牲阳极系统采用镁合金牺牲阳极。
2试片法测量电位管道阴极保护电位有效性的评价，主要由断电电位负于850mV且不负于-1200mV判断，因此必须对管道的电位进行正确测量，否则会造成误判。
地下钢质管道的阴极保护技术
地下钢质管道的阴极保护技术一.概述地下输水、输气（煤气、天然气、液化气）、输油钢质管道大多处于复杂的土壤环境中,遭受着土壤的腐蚀,尤其在地区和城镇,其地面情况的特殊性,如化工装置的泄露、电力设备的漏电等,使这一问题更为突出。
地下钢质管道的腐蚀属于电力学腐蚀,电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的电解质发生电化学作用而产生的破环。
土壤是由固态、液态和气态三相物质组成的复杂混合体系,含有多种矿物质和有机物质,并且总是含有一定量的水分和空气,因而使土壤具有电解质的特性,地下钢质管道在这样的电解质环境中,由于自身的缺陷,如金属化学成份及组织上、物理状态上的不均匀性,金属表面膜的不完整性、结构上存在的残余应力等而构成微腐蚀电池;或者因沿线土壤介质的差异（含水量、含盐量、透气性、电阻率、PH值、温度等）而形成宏腐蚀电池,使钢质管道的钢/土壤电位较负的部位(阳极区)遭到腐蚀。
此外,还存在一种由散流于大地中的电流,使管道产生腐蚀,就是通常所讲的杂散电流腐蚀.它的作用类似电解,在这种情况下,地下钢质管道的腐蚀由外部电流的极性和大小决定,而与钢管在土壤中的电位无关.经典的土壤腐蚀性评价方法有失重法和最大孔蚀深度法。
这两种方法虽然直观、比较准确地么映出土壤的腐蚀性,但需要埋设试件,等待较长时间才能得到结果,实际应用中不方便。
许多学者研究了各影响因素单项指标与土壤腐蚀性的关系,并将这些参数进行加权处理,以求得到一个较为准确、客观、综合的评价指标。
最具代表性的有美国ANSI标准和德国DIN标准(见附录表1.表2).影响土壤腐蚀性最重要的因素是土壤电阻率,因此往往人们按照土壤电阻率进行土壤腐蚀等级的划分,各国均有各自的标准,详见表1-1.表1-1土壤电阻率与土壤腐蚀性(Ω·m)为了消除或减缓埋在土壤中的钢质管道的腐蚀,早期便被人们应用的石油沥青覆盖层以及近期来用的环氧煤沥青防腐层,聚乙烯覆盖层(黄、绿夹克)、聚乙烯防腐胶带,以及最新兴起的“三层PE”(底层为熔结环氧FBE，中间层为聚合物胶粘剂,外层为挤塑聚乙烯PE)复合式覆盖层，都是使地下钢质管道的外表面与土壤介质（电解质）隔离开，从而增大金属腐蚀电池回路的的电阻，减小腐蚀电流，从而减轻钢质管道的腐蚀。
埋地钢制管道阴极保护电位检测标准.docx
东莞新奥燃气有限公司埋地钢制燃气管道阴极保护电位检测标准1、范围本标准适用于公司埋地钢制燃气管道阴极保护电位检测工作。
2、规范性引用标准SY/T 0019-1997 埋地钢制管道牺牲阳极阴极保护设计规范GB/T 21246-2007 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法GB/T 21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范3、计划制定与执行此项检测工作由高压管网分公司输配管理部制定计划，由输配管理部电工进行检测工作，巡线员、技术员进行协助、监护并进行记录。
4、检测工具4.1 测量仪表必须具有满足测试要求的显示速度、精确度和量程，同时还应具有携带方便、供电方便、适应现场测量环境的特点。
对所用仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行定期校验。
4.2 为了提高测量的准确度，宜优先选用数字式仪表。
4.3 直流电压表选用原则：4.3.1数字式电压表的输入阻抗应不小于10MQ，指针式电压表的内阻应不小于100k Q /v.4.3.2 电压表的分辨率应满足被测电压值的精度要求，至少应具有三位有效数。
4.3.3 数字式电压表的准确度应不低于0.5 级；指针式电压表的准确度应不低于2.5 级。
4.3.4 测量受交流干扰的管道的管地电位时，应选用对工频干扰电压具有足够滤除能力的数字式直流电压表，确保直流电位的显示值中叠加的交流干扰电压值不超过5mV或选用指针式电压表。
4.4 参比电极4.4.1 在进行管地电位测量时，通常情况下，应采用铜-饱和硫酸铜电极（以下简称硫酸铜电极，代号CSE作为参比电极。
其制作材料和使用必须满足下列要求：441.1铜电极采用紫铜丝或棒（纯度不小于99.7%）。
441.2 硫酸铜为化学纯，用蒸馏水或纯净水配制饱和硫酸铜溶液。
4.4.1.3 渗透膜采用渗透率高的微孔材料，外壳应使用绝缘材料。
24.4.1.4 流过硫酸铜电极的允许电流密度不大于5口A/cm。
4.4.2硫酸铜电极相对于标准氢电极的电位为+320mV（20C）,其电极电位误差不应大于5 mV.4.4.3 对不宜使用硫酸铜电极的环境，可采用高纯锌参比电极（纯度不小于99.995%）替代，相对硫酸铜电极的-850 mV 电位的换算关系如下（25C）。
埋地钢质管道外加电流阴极保护技术
图8 电压降法测试接线示意图
2外加电流阴极保护工艺
2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 制成但尚未安装到管道上的绝缘法兰(接头)， 其绝缘电阻值用兆欧表法测量。
图9 兆欧表法测试接线示意图
2外加电流阴极保护工艺
2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 已安装到管道上的 绝缘法兰，可用电 位法判断其绝缘性 能。
2外加电流阴极保护工艺
2.2外加电流阴极保护系统 1)恒电位仪:
图2 调试恒电位仪
2外加电流阴极保护工艺
2.2外加电流阴极保护系统 2)辅助阳极地床 ： 辅助阳极地床分为深井阳极地床和浅埋阳 极地床，在红压至杏一天然气管道工程中， 由于深层土壤电阻率比地表低，存在邻近 管道，所以选用的是深井阳极地床。阳极 形式选用细长型可以降低回路电阻，阳极 材料为钛铂合金氧化物。
4结论
本文主要论述了外加电流阴极保护的原理， 和外加电流阴极保护系统安装完成后，对 保护电位、管内电流、绝缘法兰的绝缘性 能和绝缘电阻的测试方法，结合实际让大 家能够对外加电流阴极保护系统有个更清 晰的认识，使大家在施工中更加心里有底。
展示结束
油建公司第十五工程处
2外加电流阴极保护工艺
2.3外加电流阴极保护参数测试 1）保护电位测试 地表参比法 。
图5 测试用硫酸铜参比电极
图6 地表参比法测试接线示意图
2外加电流阴极保护工艺
2.3外加电流阴极保护参数测试 1）保护电位测试 地表参比法
图7 安放参比硫酸铜电极来自外加电流阴极保护工艺2.3外加电流阴极保护参数测试 2）管内电流测试 电压降法
0前言
在工程施工时遇到生产单位要求检测 的事情，为了更好的配合检测和投产， 文章对外加电流阴极保护的原理、系 统组成和测试进行了探讨。
阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用
2020,30（3）闫锦霞 阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用27阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用闫锦霞*中海油石化工程有限公司 济南250101扌商要 本文通过介绍牺牲阳极阴极保护技术及其在工程实例中的应用，探讨如何使埋地钢质管道达到最 合理有效的防腐蚀效果。
关键词阴极保护技术牺牲阳极埋地钢质管道防腐在空气中氧的作用下，埋地钢制管道与土壤 中的水分等介质作用，发生电化学反应，构成电 化学腐蚀；而土壤中的腐蚀性物质如二氧化碳、卤素离子等会加快钢质管道的全面腐蚀和点蚀。
埋地钢质管道因腐蚀而发生重大安全事故的案例 危害巨大。
2000年某天然气公司在新墨西哥州Carlsbad附近的埋地天然气管道因介质腐蚀，造成管道内部腐蚀严重而发生断裂，事故造成附近12名人员死亡，直接损失近100万美元。
2004年某化肥厂 一条埋地输气管道因土壤腐蚀，造成管道外腐蚀严重而发生泄漏，事故造成大量可燃、有毒的水 煤气泄漏，周围环境严重污染。
由此可见，埋地钢质管道的防腐蚀措施是管道安全运行的重要保 障。
一般来说，埋地油气长输管道、油气田外输管道以及油气田内埋地集输干线管道应采用阴极 保护，其他埋地管道宜采用阴极保护⑴。
1阴极保护的原理及分类阴极保护是对被保护金属通过阴极极化，使 其电极电位负移，从而控制金属腐蚀的方法。
按照施加电流的方式不同，阴极保护可以分为牺牲阳极（图1）和强制电流（图2）两种。
下面重点 介绍牺牲阳极法。
图1牺牲阳极法图2强制电流法2牺牲阳极阴极保护的设计及施工2.1系统2.1.1牺牲阳极的选择牺牲阳极阴极保护适用于电阻率低的土壤里、 水中或沼泽环境中管径较小的管道，或距离较短且涂有优质防腐层的大口径管道。
工程上常见的 牺牲阳极有镁合金、锌合金、铝合金三大类，种类选择见表1。
表1牺牲阳极种类的应用选择水中土壤中可选阳极种类电阻率（O • cm ）可选阳极种类电阻率（Q • cm ）带状镁阳极>100铝<150镁（-1.7V ）60 〜100镁40 ~60锌<500镁（-1.5V ）<40镁（-1.5V ），锌<15镁>500锌或 AL - Zn - In - Si<5 （含 CL ）2.1.2牺牲阳极的安装要求牺牲阳极的埋设方式根据轴向和径向可分为立式和水平式。
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法埋地钢质管道阴极保护是一种常用的腐蚀控制技术，通过施加一定电位或电流给钢管的表面，形成一层保护层，从而减少钢管的腐蚀速度。
为了确保阴极保护的有效性，需要对一些关键参数进行测试。
本文将介绍埋地钢质管道阴极保护参数的测试方法。
1.电位测试电位测试方法一般包括以下步骤：(1) 将电位测试仪的电极插入到土壤中，直至电极与管道表面有约10-20cm的距离。
(2)打开电位测试仪，记录测得的电位值。
(3)在管道各个位置进行测试，并记录数据。
2.电流密度测试电流密度是指通过管道单位截面积的电流量，是阴极保护的另一个重要参数。
电流密度测试可以判断阴极保护系统是否正常工作。
电流密度测试方法一般包括以下步骤：(1)在管道的表面选择若干个代表性位置，将测量电极固定在管道表面上。
(2)将电流测量仪表与电极相连，记录电流密度的测量值。
(3)在管道的不同位置进行测试，并分析数据。
3.极化曲线测试极化曲线测试可以提供更详细的阴极保护信息，通过测试可以确定阴极保护系统的极化电位、阴极保护的效果等。
极化曲线测试方法一般包括以下步骤：(1)在管道表面选择若干个测试点，将电极插入到土壤或水中。
(2)使用极化仪采集极化曲线的数据，包括电流密度和电位。
(3)根据测得的曲线数据，分析阴极保护系统的性能。
除了上述常用的测试方法之外，还可以结合实际情况采用其他测试方法，如pH值测试、氧化还原电位测试等。
同时，为了确保测试结果的准确性，还需要注意以下事项：(1)测试仪器的选择应根据实际需求和标准要求进行，在测试前应进行校准。
(2)测试点的选择应具有代表性，可以根据管道的结构、材料、大气环境等因素进行选择。
(3)测试数据的记录和分析应详尽，并进行合理的解释和评估。
总之，埋地钢质管道阴极保护参数的测试方法是保证阴极保护系统有效性的关键，通过对电位、电流密度和极化曲线等参数的测试，可以及时发现问题并采取相应的修复措施，从而延长管道的使用寿命。
埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范【国标】.pdf
２．０．４ 接地电池 ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｇ ｒｏｕｎｄｉｎｇｃ ｅｌｌ 采用 一 对 或几对牺牲阳极，互相用绝缘垫隔开，再用填料填充并包扎，通过填料的电阻藕合起来，以
消除强电电涌冲击。 ２．０．５ 接地垫 ｇｒｏｕｎｄｍ ａｔ
＜ ０．０ ０２ ＜ ０．０ ３ ＜ ０．０ ０５
Ｎｉ ＜ ０．０ ０１ ＜ ０．０ ０１ 丈 ０．００３
Ｃｕ ＜ ０．０ ０１
＜ ０．０ ２０ ＜ ０．０ ２０
Ｓｉ
灯 ０．０１０
＜ ０．１
４．１． ２ 镁阳极的电化学性能必须符合表 ４．１．２中的指标
表 ４．１． ２ 镁阳极的电化学性能
性
能
单位
密 度 开 路 电位 理论发生电量
８９
２．３
９２
２０５
．月
门 乙
卜匕
一 ｊ住
８９
：．： １４
能
４４０
八洛 ｎ ︐１
１１４
５２７
︹丹
ｇ 曰
户钊
一
亡 Ｊ
－６
Ｒ（ｋｉａｇ）（ｍＡｍ）〔（ｍＢｍ）（ｍＣｍ）（ｍＤｍ）
‘１ ０ 八 ︸
八 ‘
ｎ‘
︐１ 月Ｕ
亡 Ｊ
．ｎ
八 ‘
︐ “
曰占
心
‘ Ｊ
０ 习
１２
５５９
３６２
１３９
６０３
３６２
１６５
６２０
为 １００ｍ Ｖ，这一参数可以是极化的建立或衰减过程中的数据
４ 技术条件
镁 合金阳极 钻合 金阳极（以下简称镁阳极）的化学成分应符合表 ４．１．１的规定。
埋地钢质管道阴极保护
埋地钢质管道阴极保护1.1.1阴极保护的设计1.1.1.1一般规定（1）阴极保护系统的设计寿命应与管道使用年限相匹配，并应确保阴极保护在设计寿命内的有效性和可靠性。
（2）阴极保护在设计前应进行现场踏勘、土壤腐蚀性调查及可能存在的交直流干扰状况调查，并对已有埋地管道进行防腐层缺陷点检测及防腐层质量等级评估。
（3）选用阴极保护方式应考虑以下主要因素：1）工程规模；2）保护电流密度及所需保护电流量；3）电源的经济可靠性；4）被保护体与周围地下金属构筑物的相互影响；5）土壤或介质电阻率；6）杂散电流的影响；7）阴极保护电流对邻近结构物的影响；8）施工、运行维护可行性；9）安装、监测和维护的费用。
（4）在工程设计中，埋地管道阴极保护可采用强制电流法、牺牲阳极法或两种方法结合的方式，视工程规模、土壤环境、管道防腐层绝缘性能等因素，经济合理地择优选用。
（5）在管网密集的地区实施阴极保护，应优先选用牺牲阳极保护方式。
当牺牲阳极不适用，必须采用强制电流时，辅助阳极地床可采用深井阳极，也可采用柔性阳极、低输出阳极，并应对干扰进行有效全面监控。
（6）当牺牲阳极与强制电流两种方式混用时，应保证两种系统的协调一致，必要时采用绝缘措施将两个系统分隔开。
（7）套管内的管道应单独设置阴极保护系统，宜采用置于内管底部的块状阳极或带状阳极。
（8）当钢筋混凝土井室内的管道和管件处于电解质环境中时，应单独设置牺牲阳极进行保护。
（9）直流干扰腐蚀的判断及干扰防护效果的评定应符合下列规定：1）当管道任意点的管地电位较自然电位正向偏移大于20mV或管道附近土壤的地电位梯度大于0.5mV/m时，可确认管道受到直流干扰；2）当管道任意点的管地电位较自然电位正向偏移大于100mV或管道附近土壤的地电位梯度大于2.5mV/m时，应采取排流保护或其它防护措施。
3）管道直流干扰防护效果评定应符合现行国家标准《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》GB50991的要求。
埋地管道部分检测说明
阴极保护设备埋地管道阴极保护电位检测审批：编制：二零一八年七月1、范围本文章适用于400MW级联合循环电站项目埋地钢制管道阴极保护电位检测工作。
2、检测工具2.1 测量仪表必须具有满足测试要求的显示速度、精确度和量程，同时还应具有携带方便、供电方便、适应现场测量环境的特点。
对所用仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行定期校验。
2.2 为了提高测量的准确度，宜优先选用数字式仪表。
2.3 直流电压表选用原则：2.3.1 数字式电压表的输入阻抗应不小于 10MΩ，指针式电压表的内阻应不小于 100kΩ/v.2.3.2 电压表的分辨率应满足被测电压值的精度要求，至少应具有三位有效数。
2.3.3 数字式电压表的准确度应不低于 0.5 级；指针式电压表的准确度应不低于 2.5 级。
2.3.4 测量受交流干扰的管道的管地电位时，应选用对工频干扰电压具有足够滤除能力的数字式直流电压表，确保直流电位的显示值中叠加的交流干扰电压值不超过 5mV,或选用指针式电压表。
3、检测方法3.1 在已安装牺牲阳极阴极保护系统的管线上的测试点测试保护电位，测试点在测试桩接线柱部位。
3.2 将万用表调至直流电压 2V 测量档，将电压表的负接线柱（COM）用鳄鱼夹与参比电极接线柱连接，正接线柱（V）用有鳄鱼夹与测量接地接线柱连接。
3.3 管道上安装了长效参比电极时，测量值在-0.85V～-1.2V 之间时，说明管线处于良好的保护状态，测量值不在-0.85V～-1.2V 范围时,应调整参比电极再次测试。
如果测量值仍不在-0.85V～-1.2V范围时，排查电缆接线、参比电极等是否存在安装故障。
4、周期保护电位测试周期为半年一次。
5、结果处理5.1 检测人员应认真填写《埋地钢制燃气管道阴极保护电位检测记录表》，并及时整理归档。
5.2 凡保护电位没有达到要求的管道，输配管理部应组织相关专业人员查找原因，制定整改措施，必要时上报有关部门协调处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
埋地钢质管道阴极保护测量技术沈阳龙昌管道检测中心马负1 前言埋地钢质管道阴极保护系统一旦投用，就要定期对该系统的性能进行评价，确认阴极保护系统的效果，以判断其是否能够充分控制腐蚀。
但是，在实际工作中直接确定管道是否处于腐蚀状态是十分困难和复杂的。
且有些技术在工业化的现场条件下是无法实现的，因此必须依赖一些间接的、技术上可行的方法来评估阴极保护系统的有效性。
目前我们采用的主要方法是通过测量管道的电位、电流、电阻等相关参数，与选定的判据进行比较以达到评价阴极保护系统有效性的目的。
阴极保护测量技术内涵十分丰富。
因为腐蚀是电化学过程，所以是电化学和电学测量技术的结合。
为达到测量的规范和统一，最大限度的减少测量误差，国家制定了相关标准。
即GB/T 21246—2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》、GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》、GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》。
这里我们主要结合国家标准对阴极保护测量技术进行讨论。
2 判据阴极保护理论研究表明，被保护体达到完全阴极保护的真正判据是被保护体上的各阴极均被极化到被保护体上最活性阳极的开路电位。
在这一电位点处腐蚀电流已经停止了，再施加更多的保护电流是不必要的，也是不经济的。
在这一点上对真正判据的理解是很容易的，但是应用这个判据去解决实际腐蚀问题却是不可能的，因为被保护体上最活性阳极的开路电位是不可能准确计算的也不可能在现场测量获得。
因此，必须有替代的判据。
一个替代的阴极保护判据，其目的是提供一个基准点，对某个指定物体施加阴极保护的水平可相对于此基准进行比较。
一个好的判据有某些期望特征，包括较广泛的结构体适用性、环境的实用性、便于应用、可靠的科学基础、将腐蚀减轻到可接受水平的极大可能性以及过度保护带来的危害性。
目前我们采用的判据为国家标准GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》中的4.3 阴极保护准则。
具体内容为：一般情况：1、管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位，下同）应为-850mV（CSE）或更负。
2、阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1200mV（CSE）更负。
3、对高强度钢（最小屈服强度大于550MPa）和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢，双向不锈钢等极限保护电位则要根据实际析氢电位来确定。
其保护电位应比-850mV（CSE）稍正，但在-650mV（CSE）至-750mV的电位范围内，管道处于高pH值SCC的敏感区，应予注意。
4、在厌氧菌或SRB及其它有害菌土壤环境中管道阴极保护电位应为-950mV （CSE）或更负。
5、在土壤电阻率100Ω·m至1000Ω·m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-750mV（CSE）；在土壤电阻率ρ大于1000Ω·m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650mV（CSE）特殊考虑当一般情况准则难以达到时，可采用阴极极化或去极化电位差大于100mV 的判据。
在高温条件下、SRB土壤中存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100mV极化准则。
3 基本测量技术简介阴极保护参数的测量主要为三个参数：电位、电流和电阻。
按GB/T 21246—2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》现分别予以介绍：3.1、管道电位⑴、管地电位测量的意义：①、未加阴极保护的管地电位是衡量土壤腐蚀性的一个参数。
（自然电位）②、施加阴极保护的管地电位是判断阴极保护程度的重要参数。
（保护电位）③、当有干扰时，管地电位的变化是判断干扰影响程度的重要指标。
⑵、测量一般要求：①、所用电压表内阻要高，通常应大于10MΩ。
②、正确使用参比电极。
测量使用的参比电极应具有下列特点：长期使用时电位稳定，重现性好，不易极化，寿命长，并有一定的机械强度。
参比电极的种类很多，管道阴极保护中普遍采用的为饱和硫酸铜电极。
其结构如图3.1.1 所示（便携式）。
图3.1.1 参比电极结构示意图硫酸铜参比电极制作的基本要求是：●电极采用紫铜棒（纯度不小于99.7%）；●硫酸铜溶液用蒸馏水和化学纯硫酸铜晶体配制。
硫酸铜溶液必须饱和，饱和的标志为在使用过程中，溶液一直存在过剩的硫酸铜晶体。
●流过电极的允许电流密度不大于5μA/ cm2。
③、注意消除IR 降。
⑶、测量方法①、地表参比法地表参比法主要用于管道自然电位、保护电位和牺牲阳极开路电位等参数的测试。
其测试接线方式见图3.1.2。
图3.1.2地表参比法测试接线示意图将参比电极放在管道顶部上方的地表潮湿土壤上，保证参比电极与土壤接触良好。
将电压表调至合适的量程上（多用DC20V或DC2V量程），读取数据并做好记录。
②、近参比法近参比法一般用于防腐层质量差的管道保护电位和牺牲阳极闭路电位的测试。
其测试接线方式见图3.1.3。
图3.1.3 近参比法测试接线示意图在管道（或牺牲阳极）上方，距测试点1m左右挖一个安放参比电极的探坑，将参比电极置于距管壁（或牺牲阳极）3～5cm的土壤上。
保证参比电极与土壤接触良好。
将电压表调至合适的量程上（多用DC20V或DC2V量程），读取数据并做好记录。
③、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地电场影响的管段和牺牲阳极埋设点附近的管段，测量管道对远方大地的电位，用以计算该点的负偏移电位值。
其测试接线方式见图3.1.4。
将硫酸铜参比电极朝远离地电场源的方向逐次安放在地面上，第一个安放点距管道测试点不小于10m，以后逐次移动10m。
用数字万用表测试管地电位，当相邻两个安放点测试的管地电位相差小于5mV时，参比电极不再往远方移动。
则最远处的管地电位值作为该测试点的管道对远方大地的电位值。
图3.1.4 远参比法测试接线示意图④、断电法3.2管道电流⑴、牺牲阳极输出电流①、标准电阻法接线示意图见图3.2.1。
图3.2.1 标准电阻法测试接线示意图标准电阻的两个电流接线柱分别接到管道和牺牲阳极的接线柱上，两个电位接线柱分别接数字万用表，并将万用表置于DC200mV 量程。
接入导线的总长度不大于1m ，截面积不小于2.5mm 2。
标准电阻的阻值为0.1Ω，准确度为0.02级。
从万用表上读取标准电阻上的电压，按下式计算牺牲阳极的输出电流： I=RV △ 式中，I-牺牲阳极输出电流（mA ）；△V-数字万用表读数（mV ）；R-标准电阻阻值（Ω）。
②、直测法直测法即利用数字万用表的电流档直接测量牺牲阳极输出电流。
接线示意图见图3.2.2。
图3.2.2 直测法测试接线示意图直测法操作简便，但应选用五位读数（421位）的数字万用表，用DC10A 量程直接读取电流值。
⑵、管内电流①、电压降法适用条件：具有良好外防腐层，被测管段无分支、无接地极，已知管径、壁厚和管材的电阻率。
同时具备上述条件的管段可以采用电压降法测量沿管道流动的直流电流。
测试接线见图3.2.3。
图3.2.3 电压降法测试接线示意图测量a 、b 两点之间的管道长度L ab ，误差不大于1%。
L ab 的最小长度应根据管径大小和管内的电流量决定，最小管长应保证a 、b 两点之间的电位差不小于50μV ，一般取L ab 为30m 。
测量时，先用数字万用表判定a 、b 两点的正、负极性并粗测V ab 值，然后将正极端和负极端分别接到UJ33a 直流电位差计“未知”端的相应接线柱上，细测V ab 值。
ab 管段的管内电流按下式计算：I=式中，I-流过ab 段的管内电流（A ）；V ab -ab 间的电位差（V ）；D-管道外径（mm ）；abL )-(D · ab Vδ-管道壁厚（mm）；ρ-管材电阻率（Ω·mm2/m）；Lab-ab间的管道长度（m）。
②、补偿法适用条件：具有良好外防腐层，被测管段无分支、无接地极，管道内流动的直流电流比较稳定。
同时具备上述条件的管段可以采用补偿法测量沿管道流动的直流电流。
测试接线见图3.2.4图3.2.4 补偿法测试接线示意图在接线中要注意，Lac ≥πD，Ldb≥πD，Lcd的长度宜为20～30m。
按上图接好测试回路，合上开关K，调节电阻器R，当检流计或电位差计G 的指示为零时，电流表A指示的数值即为管内电流I的绝对值。
③、电流环电流环实际上是一个包括“霍尔效应”的装置的钳形电流表，其产生的输出电压正比于磁场强度，而磁场强度则正比于导体中流过的电流大小。
3.3、接地电阻⑴、辅助阳极接地电阻测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.3.1。
图3.3.1 辅助阳极接地电阻测试接线示意图当采用图17（a）所示接线测试时，在土壤电阻率较均匀的地区，d13取2L，d 12取L；在土壤电阻率不均匀的地区，d13取3L，d12取1.7L。
在测试过程中，电位极沿辅助阳极与电流极的连线移动三次，每次移动的距离为d13的5%左右，若三次测试值接近，取其平均值作为辅助阳极接地电阻值；若测试值不接近，将电位极往电流极方向移动，直到测试值接近为止。
辅助阳极接地电阻也可采用图17（b）所示的三角形布极法测试，此时，d13=d12≥2L。
完成上述接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值。
⑵、牺牲阳极接地电阻测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.3.2。
图3.3.2 牺牲阳极接地电阻测试接线示意图注意：测试牺牲阳极接地电阻之前，必须将牺牲阳极与管道断开。
按图18所示沿垂直于管道的一条直线布置电极，d13取40m，d12取20m。
完成上述接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值。
当牺牲阳极的支数较多或为带状牺牲阳极，该组牺牲阳极的对角线长度（或带状牺牲阳极长度）大于8m时，按上述测试辅助阳极接地电阻的方法测试，但d13不得小于40m，d12不得小于20m。
3.4、土壤电阻率等距法测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.4.。
图3.4. 土壤电阻率测试接线示意图按图19将四个电极布置于一条直线上，间距a、b代表测试深度，且a=b，电极入土深度应小于a/20。
完成接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率为仪器示值R。
土壤电阻率按下式计算：ρ=2πaR式中，ρ-测量点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率（Ω·ｍ）；a-相邻两电极之间的距离（m）；R-接地电阻测量仪示值（Ω）。
3.5、绝缘法兰的绝缘性能⑴、兆欧表法适用条件：绝缘法兰（接头）制成但尚未安装到管道上。