管道阴极保护基础知识(张辉2018.)

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一 种 可 以 即 牺 牲 阳 腐 蚀 速 率 牺 牲 阳 极 体 为 阴 极 金 属 体 的 腐 蚀 消 耗 实 现 了 对 1 — 3 。
提 极 的 所 ， 电 ， 阴
供 ） 方 形 牺 位 故 极
阴 相 法 成 牲 值 此 的
需 外 部 电 源 ， 维 护 管 理 地 下 金 属 构 筑 物 干 扰 影 、 小 口 径 、 分 散 的 管 道 。
（ 二 ） 外 加 电 流 阴 极 保 护 系 统 的 组 成 1 、 恒 电 位 仪 ： 珠 三 角 管 道 采 用 的 是 I H F 系 列 数 控 高 频 开 关 恒 电 位 仪 ， 它 的 主 要 作 用 是 向 管 道 输 出 保 护 电 流 。 2 、 阳 极 地 床 ： 由 若 干 支 辅 助 阳 极 （ 高 硅 铸 铁 ） 组 成 ， 通 过 辅 助 阳 极 把 保 护 电 流 送 入 土 壤 ， 经 土 壤 流 入 被 保 护 的 管 道 ， 使 管 道 表 面 进 行 阴 极 极 化 ( 防 止 电 化 学 腐 蚀 ) ， 电 流 再 由 管 道 流 入 电 源 负 极 形 成 一 个 回 路 ， 这 一 回 路 形 成 了 一 个 电 解 池 ， 管 道 在 回 路 中 为 负 极 处 于 还 原 环 境 中 ， 防 止 腐 蚀 ， 而 辅 助 阳 极 进 行 氧 化 反 应 遭 受 腐 蚀 ， 或 是 周 围 电 解 质 被 氧 化 。 阴 保 站 的 电 能 6 0 ％ 消 耗 在 阳 极 接 地 电 阻 上 , 故 阳 极 材 料 的 选 择 和 埋 设 方 式 、 场 所 的 选 择 , 对 减 小 电 阻 节 约 电 能 是 至 关 重 要 的 。 珠 三 角 管 道 的 阳 极 地 床 辅 助 阳 极 一 般 为 4 0 支 ， 阳 极 地 床 的 接 地 电 阻 小 于 3 Ω （ 设 计 要 求 ） ， 阳 极 地 床 与 管 道 的 垂 直 距 离 要 大 于 5 0 米 。 3 、 参 比 电 极 ： 为 了 对 各 种 金 属 的 电 极 电 位 进 行 比 较 ， 必 须 有 一 个 公 共 的 参 比 电 极 ， 其 电 极 电 位 具 有 良 好 的 重 复 性 和 稳 定 性 ， 构 造 简 单 ， 通 常 由 饱 和 硫 酸 铜 参 比 电 极 、 锌 电 极 等 。 4 、 绝 缘 接 头 ： 阴 极 保 护 系 统 保 护 的 是 输 油 站 外 的 长 输 管 道 ， 绝 缘 接 头 的 作 用 是 将 阴 极 保 护 电 流 限 制 在 两 个 阴 极 保 护 站 之 间 的 管 道 上 。 5 、 检 查 片 ： 由 与 管 道 同 材 质 的 金 属 制 成 5 0 × 1 0 0 m m 的 挂 片 ， 检 查 片 有 两 组 ， 一 组 与 输 油 管 道 相 连 ， 处 于 阴 极 保 护 状
电 通 通 大 不 到 反 的 流 属 保 腐 电 更 。 阴 范 口 阴 单 用
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态 ， 一 组 不 与 管 道 相 连 ， 处 于 自 然 腐 蚀 状 态 。 经 过 一 定 时 间 后 将 两 组 检 查 片 的 失 重 量 进 行 比 较 ， 可 分 析 管 道 的 阴 极 保 护 效 果 。 6 、 测 试 桩 ： 为 了 检 测 维 护 管 道 的 阴 极 保 护 系 统 ， 在 管 道 沿 线 设 置 电 流 及 电 位 测 试 桩 ， 电 位 测 试 桩 每 公 里 设 置 一 个 ； 电 流 测 试 桩 每 5 公 里 设 一 个 ； 套 管 电 位 测 试 桩 每 个 套 管 处 设 置 一 个 ； 绝 缘 接 头 电 位 测 试 桩 每 一 绝 缘 处 设 一 个 。 （ 三 ） 阴 极 保 护 的 基 本 参 数 （ 1 ） 最 小 保 护 电 流 密 度 阴 极 保 护 时 ， 使 腐 蚀 停 止 ， 或 达 到 允 许 程 度 时 所 需 的 电 流 密 度 值 称 为 最 小 保 护 电 流 密 度 。 最 小 保 护 电 流 密 度 的 大 小 取 决 于 被 保 护 金 属 的 种 类 、 表 面 状 况 、 腐 蚀 介 质 的 性 质 、 组 成 、 浓 度 、 温 度 和 金 属 表 面 绝 缘 层 质 量 等 。 防 腐 绝 缘 层 种 类 不 同 ， 所 需 要 的 保 护 电 流 密 度 也 不 同 。 防 腐 绝 缘 层 的 电 阻 值 越 高 ， 所 需 的 保 护 电 流 密 度 值 越 小 。 （ 2 ） 最 小 保 护 电 位 为 使 腐 蚀 过 程 停 止 ， 金 属 经 阴 极 极 化 后 所 必 须 达 到 的 绝 对 值 最 小 的 负 电 位 值 ， 称 之 为 最 小 保 护 电 位 。 最 小 保 护 电 位 也 与 金 属 的 种 类 、 腐 蚀 介 质 的 组 成 、 温 度 、 浓 度 等 有 关 。 最 小 保 护 电 位 值 常 常 是 用 来 判 断 阴 极 保 护 是 否 充 分 的 基 准 。 因 此 该 电 位 值 是 监 控 阴 极 保 护 的 重 要 参 数 。
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牺 牲 阳 极 材 料 有 高 钝 镁 ， 其 电 位 为 - 1 . 7 5 V ； 高 钝 锌 ， 其 电 位 为 - 1 . 1 V ； 工 业 纯 铝 ， 其 电 位 为 - 0 . 8 V （ 相 对 于 饱 和 硫 酸 铜 参 比 电 极 ） 。 2 、 强 制 电 流 法 （ 外 加 电 流 法 ） 将 被 保 护 金 属 与 外 加 电 源 负 极 相 连 ， 由 外 部 电 源 提 供 保 护 电 流 ， 以 降 低 腐 蚀 速 率 的 方 法 。 其 方 式 有 ： 恒 电 位 、 恒 电 流 、 恒 电 压 、 整 流 器 等 。 如 图 1 - 4 示 。
点 ， 所 有 施 工 时 期 引 起 的 缺 陷 与 损 伤 均 应 在 施 工 验 收 时 使 用 埋 地 检 漏 仪 检 测 ， 修 补 后 回 填 。 2 、 对 阴 极 保 护 施 工 质 量 的 验 收 （ 1 ） 对 阴 极 保 护 间 内 所 有 电 气 设 备 的 安 装 是 否 符 合 《 电 气 设 备 安 装 规 程 》 的 要 求 ， 各 种 接 地 设 施 是 否 完 成 ， 并 符 合 图 纸 设 计 要 求 。 （ 2 ） 对 阴 极 保 护 的 站 外 设 施 的 选 材 、 施 工 是 否 与 设 计 一 致 。 对 通 电 点 、 测 试 桩 、 阳 极 地 床 、 阳 极 引 线 的 施 工 与 连 接 应 严 格 符 合 规 范 要 求 ， 尤 其 是 阳 极 引 线 接 正 极 ， 管 道 汇 流 点 接 负 极 ， 严 禁 电 极 接 反 。 （ 3 ） 图 纸 、 设 计 资 料 齐 全 完 备 。 （ 五 ） 阴 极 保 护 投 入 运 行 的 调 试 1 、 组 织 人 员 测 定 全 线 管 道 自 然 电 位 、 土 壤 电 阻 率 、 阳 极 地 床 接 地 电 阻 ， 同 时 对 管 道 环 境 有 一 个 比 较 详 尽 的 了 解 ， 这 些 资 料 均 需 分 别 记 录 整 理 ， 存 档 备 用 。 2 、 阴 极 保 护 站 投 入 运 行 按 照 恒 电 位 仪 的 操 作 程 序 给 管 道 送 电 ， 使 电 位 保 持 在 - 1 . 2 0 伏 左 右 ， 待 管 道 阴 极 极 化 一 段 时 间 ( 四 小 时 以 上 ) 开 始 测 试 直 流 电 源 输 出 电 流 、 电 压 、 通 电 点 电 位 、 管 道 沿 线 保 护 电 位 、 保 护 距 离 等 。 然 后 根 据 所 测 保 护 电 位 ， 调 整 通 电 点 电 位 至 规 定 值 ， 继 续 给 管 道 送 电 使 其 完 全 极 化 ( 通 常 在 2 4 小 时 以 上 ) 。 再 重 复 第 一 次 测 试 工 作 ， 并 做 好 记 录 。 若 个 别 管
实 验 测 定 在 土 壤 中 的 最 小 保 护 电 位 为 － 0 . 8 5 V （ 相 对 饱 和 硫 酸 铜 参 比 电 极 ） 。 （ 3 ） 最 大 保 护 电 位 在 阴 极 保 护 中 ， 所 允 许 施 加 的 阴 极 极 化 的 绝 对 值 最 大 的 负 电 位 值 ， 在 此 电 位 下 管 道 的 防 腐 层 不 受 到 破 坏 。 此 电 位 值 就 是 最 大 保 护 电 位 。 最 大 保 护 电 位 值 的 大 小 通 过 试 验 确 定 。 一 般 取 － 1 . 5 V （ C S E ） 。 阴 极 保 护 电 位 越 大 ， 防 腐 程 度 越 高 ， 单 站 保 护 距 离 也 越 长 ， 但 是 过 大 的 电 位 将 使 被 保 护 管 道 的 防 腐 绝 缘 层 与 管 道 金 属 表 面 的 粘 接 力 受 到 破 坏 ， 产 生 阴 极 剥 离 ， 严 重 时 可 以 出 现 金 属 “ 氢 破 裂 ” 。 同 时 太 大 的 电 位 将 消 耗 过 多 的 保 护 电 流 ， 形 成 能 量 浪 费 。 （ 四 ） 阴 极 保 护 投 入 前 的 准 备 和 验 收 1 、 阴 极 保 护 投 入 前 对 被 保 护 管 道 的 检 查 管 道 对 地 绝 缘 的 检 查 ： 从 阴 极 保 护 的 原 理 介 绍 , 已 得 知 没 有 绝 缘 就 没 有 保 护 。 为 了 确 保 阴 极 保 护 的 正 常 运 行 ， 在 施 加 阴 极 保 护 电 流 前 ， 必 须 确 保 管 道 的 各 项 绝 缘 措 施 正 确 无 误 。 应 检 查 管 道 的 绝 缘 接 头 的 绝 缘 性 能 是 否 正 常 ； 管 道 沿 线 的 阀 门 应 与 土 壤 有 良 好 的 绝 缘 ； 管 道 与 固 定 墩 、 跨 越 塔 架 、 穿 越 套 管 处 也 应 有 正 确 有 效 的 绝 缘 处 理 措 施 ， 管 道 在 地 下 不 应 与 其 它 金 属 构 筑 物 有 " 短 接 " 等 故 障 ； 管 道 表 面 防 腐 层 应 无 漏 敷
是 在 原 抵 的 不 另
保 金 面 的 面 本
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电 ， 发 化 发 存
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动 电 压 高 ， 输 出 电 流 大 ， 用 于 被 保 护 面 积 大 的 长
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管道阴极保护基本知识
张辉
内 容 提 要 ： ◆ 阴 极 保 护 系 统 管 理 知 识 一 、 阴 保 护 系 统 管 理 知 识 （ 一 ） 阴 极 保 护 的 原 理 自 然 界 中 ， 大 多 数 金 属 是 以 通 过 炼 制 被 赋 予 能 量 ， 才 从 原 子 状 态 ， 为 此 ， 回 归 自 然 本 性 。 我 们 把 金 属 与 周 围 的 从 原 子 变 成 离 子 的 过 程 称 为 每 种 金 属 浸 在 一 定 的 介 质 中 位 , 称 之 为 该 金 属 的 腐 蚀 电 腐 蚀 电 位 可 表 示 金 属 失 去 电 腐 蚀 电 位 愈 负 愈 容 易 失 去 电 电 子 的 部 位 为 阳 极 区 ， 得 到 极 区 。 阳 极 区 由 于 失 去 电 子 电 子 而 变 成 铁 离 子 溶 入 土 壤 阴 极 区 得 到 电 子 受 到 保 护 。 阴 极 保 护 的 原 理 是 给 金 属 补 使 被 保 护 金 属 整 体 处 于 电 子 金 属 表 面 各 点 达 到 同 一 负 电 容 易 失 去 电 子 而 变 成 离 子 溶 办 法 可 以 实 现 这 一 目 的 ， 即 护 和 外 加 电 流 阴 极 保 护 。 1 、 牺 牲 阳 极 法