阴极保护有效性评价技术的应用介绍

阴极保护有效性评价技术的应用介绍

摘要:采用美国腐蚀学会NACE Standard RP0169-2002《埋地或水下金属管线系统的外部腐蚀控制》评价了目标管线阴极保护电位，研究了目标管线25.4km产生455处外壁腐蚀的原因。采用NACE TM0497－97埋地或水下金属管道系统阴极保护准则的标准测试方法评价阴极保护有效性，结合经典的电流法测试计算涂层平均电阻、采用DCVG-CIPS、PCM测试了管道严重腐蚀段电流、电位，对现场管道取样做涂层整段人工剥离测试管道腐蚀，挖取已埋设16年的管道挂片评价阴极保护保护度，多种腐蚀检测评价方法综合应用的结果：圈定CP保护水平、指出了管段CP等级，确定了目标管道腐蚀原因是电位长期处于欠保护，造成这种不足保护的根本原因与现行行标的一些规定有误相关。

主题词：涂层阴极保护有效性保护水平等级标准缺陷腐蚀原因

1、前言

阴极保护是否有效？其本质问题是电位测试，当能测试出管道极化电位或去极化电位，那么控制管道电位就很容易。在有阴极保护的管道上仅用管道对电解质电位达到－0.85v保护管道，管道仍会发生严重的腐蚀，其主要原因是阴极保护的失效。这种失效有宏观失效和微观失效两种。宏观失效主要包括：CP系统电连续性差或局部有短路故障，管道所处环境差，测试管道对电解质电位中的IR降过高，造成虚假的保护电位，涂层整体老化严重。微观失效主要包括：涂层剥离、阴极剥离、环境屏蔽、涂层局部失效。

阴极保护有效性评价技术早在80年代国际上就非常成熟，应用十分广泛。在国内受硬件、认识水平的制约、一些技术应用较为迟缓，在80年代已采用管道挂片评价阴极保护度，IR降的研究已有10多年历史，更有人用断电法测试管道的极化电位，到90年代中期阴极保护有效性评价技术已被应用。现在很多的先进测试技术如：PCM电流测绘系统、SCM杂散电流测试仪、DCVG－CIPS电位梯度密间距测试仪等都可用于CP有效性评价。但是到目前为止系统应用各种技术综合评价阴极保护有效性的研究还较少见到。本文采用各种先进的阴极保护有效性评价技术，对在役管道的CP系统进行了有效性评价，划分出不同管道的保护等级，指出不同管道的保护水平，提出控制管道保护电位的建议。

主要试验管道：长25.4km,管径为Φ720×8（mm），材质为16Mn，螺旋焊缝钢管，1979年7月扫线贯通

投产，设计压力4.0Mpa,设计流量800×104×m3/d。设有两座阴极保护(CP)站及榕山CP和西阀CP站,间距为13.1km。管道外壁采用强制电流的阴极保护和石油沥青加强级涂层保护。截止到1999年3月,此段管线经历了近10次地面腐蚀调查及管线整改，发生管道事故15起。管线所经区域属气候温和、春秋两季雨量充沛，管道沿江敷设上方多为水田，地貌属浅丘陵，覆土层以亚粘土为主，并夹有石块，除个别检查点外，其余各点都有地下水渗出，去极化离子含量特别高，含水量70%以上，管道几乎泡在水中，土壤电阻

率低，属强腐蚀酸性环境。

现场管道涂层检测结果：管道外壁石油沥青涂层外观较平整，部分有皱褶，但大多在管道安装时有机械压伤，距环焊缝20－70cm范围内均有大小不等的破损及露铁，其余涂层厚度约4.5－7mm，结构为四油三布，最薄处为2.5mm，最厚处达7.8mm，环焊缝补口处沥青为一油一布，外观不平整。

阴极保护系统运行基本正常，采用现行标准SY/T0023-97《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》测试的管道对电解质电位数据全部满足－0.85v CSE的要求，因此管道应该不会发生外腐蚀，通过管道智能清管

检测器检测出453处外腐蚀，其原因是什么？

2.电流中断法应用

为查找外腐蚀的原因，采用先进的GPS卫星同步断送电技术，按NACE TM0497－97要求测试送断电电位，沿线设点记录。测试结果见表1：在24个点的送电数据中18个都据合符SY/T0036-2000埋地钢质管道强制电流阴极保护规范规定的－0.85v CSE，其余6个数据也符合－100mv标准值。说明管道得到保护，不会发生腐蚀或腐蚀轻微。然而断电数据24个中仅有7个符合国际标准NACE RP 0169-96的要求，近66%的参数不合格，说明管道阴极保护失效，管道正在腐蚀或已发生严重的腐蚀。

同时做了一个有趣的试验，把直接断电测试的数据与GPS同步断电的数据比较相差很小，工程应用中完全

可接受。具体操作如下：

长输管道采用站场两端送电，第一步，先断开一测的送电，在断开处的管道上连接电压表，记录下管道电位。第二步，断开送电的另一测电源，记录下峰值消除后的第一个电位，如此反复记录多次电位，到重复很好为止。此时的电位即为管道去极化电位。第三步，采用同样方法测试另一端，记录下电位。第四步，两站同时送电，断电，时间上近最大可能同步，记录下管道中部几个点的通断电电位。把测试的数据与GPS

同步断电的数据比较，最大的差值不到20mv，这种初放有误差的去极化电位，用于在没有先进同步断电

器的条件下初步评价CP有效性特别管用。

表1 阴极保护断送电参数测试结果

1#电位-V 2#电位-V 3# 电位-V 4 #电位-V

送电7S 断电3S 送电7S 断电3S 送电7S 断电3S 送电7S 断电3S

1.04

1.03

1.02 0.94

0.76

0.71 0.79

0.74

0.74 0.69

0.68

0.68 1.13

1.13

1.13 0.89

0.89

0.89 0.89

0.90

0.91 0.64

0.68

0.68

送电9S 断电3S 送电9S 断电3S 送电9S 断电3S 送电9S 断电3S

1.01

1.01

1.01 0.71

0.71

0.68 0.74

0.76

0.76 0.68

0.68

0.67 1.12

1.12

1.12 0.88

0.88

0.89 0.98

1.00

0.99 0.74

0.75

0.68

断电电位测试数据的有效和精度考虑了以下问题：断开直接与管道相连的牺牲阳极、均压线，检测绝缘法兰性能，排除电气化铁路、高压直流输电系统、大地电流的干扰，确定没有未被中断的电流源、各种无意识连接、明显的长线电流，标校仪器仪表及检查输入输出阻抗，确定连接线电阻，标校参比电极，注意电极接地良好与否及接触电阻误差，断电时间在保障峰值过后的读数前提下越短越好，通常在3/10秒断，7/10

秒通，也可按行标规定的时间12秒通，3秒断。

3.（CP）有效性检测

●管道极化电位实验为了使近66%的管道的欠保护符合国际标准的要求，再次在试验管道上做了断电电位