管道工程阴极保护系统技术服务手册
2015年08月
目录
第一章前言 (3)
第二章阴极保护的简介 (4)
第三章阴极保护相关技术规范及标准 (7)
第四章阴极保护类型的选择及其经济性的分析 (8)
第五章区域性阴极保护系统运行及数据记录 (20)
第六章区域阴极保护系统的维护 (26)
第七章区域阴极保护系统运行维护安全注意事项 (31)
附录 (32)
第一章前言
对管道而言，腐蚀是影响油气站场管道安全的主要因素之一，其严重后果是造成站场内的管道穿孔泄漏。为了使管道免于腐蚀威胁，目前国内普遍采用的大多为防腐涂层的方法。防腐层的防腐机理是通过隔绝管道金属体及外部的土壤腐蚀环境来实现的，土壤中的水分、氧气和无机盐等物质由于防腐层的阻隔作用而不能到达管体表面，从而抑制了腐蚀的发生。但是由于防腐层在涂覆和管道安装过程中往往不可避免的会存在一些诸如局部破损等缺陷，如果没有其他的补充有效腐蚀防护手段，在这些涂层缺陷处就会发生腐蚀。因此，对管道而言，单纯的防腐涂层并非完善的腐蚀防护技术体系，在这种情况下，阴极保护保护作为一种有效的电化学腐蚀防护手段，可以有效的对防腐涂层破损处进行腐蚀防护。阴极保护是利用金属的极化原理，通过施加一定的直流电流到金属保护对象，实现对电解质（如站场的土壤）中金属构筑物（如管道）电化学腐蚀防护的方法。
阴极保护系统包括电源设备、被保护结构物、测试系统和阳极床系统四大部分，需要有效的运行维护才能保证其发挥腐蚀防护的功能。本手册编制的目的即在于为管道阴极保护运行维护管理人员提供有效的学习培训、运行维护作业指导，保证管道阴极保护系统的高效稳定运行。
第二章阴极保护的简介
现在，人们已经普通认识到了管道外防腐绝缘层及阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防腐措施，这是因为防腐层在生产、运输及施工中无法保护不受到任何损坏，因此不可能完全将管道及腐蚀环境及介质完全隔离。而且用于防腐层的各种材料都有不同程度的吸水和透气性，因此埋地后，在土壤中电解质溶液的作用下会逐步吸水老化。要维持有效的防腐，就必须同时采取阴极保护进行联合保护。阴极保护的使用已经产生了巨大的经济效益，通常采用阴极保护的管道寿命可以延长一倍以上，而阴极保护的投资不及总投资的3%，此其经济效益及社会效益是显而易见的。国标GB 50393-2008《钢质石油管道防腐蚀工程技术规范》对管道提出了必须采用阴极保护的要求。
下面介绍阴极保护的原理及其方法。
2.1阴极保护的原理及类型
对于管道而言，阴极保护是目前最有效减小腐蚀的手段之一。阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，因而金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
2.1.1牺牲阳极阴极保护
牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属及被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的、相同的电位。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，埋设后很少需要专业人员来维护，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆·米）的金属结构，如城市管网、小型管道等。根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，如牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳（氧化产物及周围介质的混合物），限制了阳极的电流输出，甚至造成阳极窒息。设计牺牲阳极阴极保护系
统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
2.1.2外加电流阴极保护
外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从阳极流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。但是外加强制电流阴极保护的需要建设阴极保护站，阴极保护站的恒电位仪等电器设备一般需要专业人员的定期维护。
2.2牺牲阳极及强制电流阴极保护的区别
对于具体的保护对象，是采用牺牲阳极阴极保护还是采用强制电流阴极保护，应具体情况具体分析。以杂散电流干扰不大、土壤电阻率较低、保护电流较低的条件为例，管道采用牺牲阳极阴极保护的方法是既经济又合理的。
2.3国内外阴极保护使用的现状
阴极保护技术在国外己有一百多年历史，四十年代开始应用于石油、化工设备的防腐之后又发展用在地下油、气、水的输送管道防腐方面。阴极保护不仅可以防止一般腐蚀，还可以防止金属的小孔腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀裂开、冲击腐蚀和黄铜脱锌等。我国在六十年代初开始研究阴极保护方法，六十年代末期在主要
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并且收到明显的效果。由于这项技术可以为国家节约大量资金和节省日益匮乏的金属能源，延长钢质管道和管道的使用寿命，因此我国在钢质管道的保护上，也普遍采用了阴极保护技术。但目前我国的阴极保护在施工方面和管理方面都还不是很规范，我们对阴极保护管理的水平及国外的阴极保护管理水平还有相当大的差距，例如，在德国PLE工程公司阴极保护部只有不到一百人却担负则德国近万公里的760座阴极保护站，4.5万个绝缘接头，1万多个测试点。而我国的阴极保护管理工作主要是管道或管道所有权的公司进行，所以缺乏统一的管理标准。阴极保护的管理工作应该从头抓起，注重每个环节的工作，这样才能提高阴极保护的管理水平。首先就要了解有关阴极保护的相关的技术规范和标准。
第三章阴极保护相关技术规范及标准
只有了解阴极保护的相关的技术规范及标准，才能从根本上抓住阴极保护的管理中的要点，否则无从谈起提高阴极保护的管理水平。现在有关这方面的标准很多，下面就列出以下国内外的主要标准。
3.1国外有关阴极保护的标准
1.DIN EN 13636-2004 Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping
2.ISO 15589-1-2003 Petroleum and natural gas in dustries-Cathodic protection
of pipeline transportation systems-Part1: On-land pipelines
3.DIN EN 13509-2003 Cathodic protection measurement techniques
4.BS EN 13509-2003 Cathodic protection measurement techniques
5.ASTM B843-1993(2003) Standard Specification for Magnesium Alloy Anodes for Cathodic Protection
6.NACE TM 0497-2002 Measurement Techniques Related to Criteria for Underground or Submerged Metallic Piping Systems Item
3.2国内有关阴极保护的标准
1、GB 50393-2008 《钢质石油管道防腐蚀工程技术规范》
2、SY/T 0087.3-2010 《钢制管道及管道腐蚀评价标准钢质管道直接评价》
3、SY/T 0088-2006 《钢质管道罐底外壁阴极保护技术标准》
4、SY/T 0047-1999 《原油处理容器内部阴极保护系统技术规范》
5、Q-SH 0086-2007 《钢制管道罐底外壁阴极保护网状阳极系统技术要求》
第四章阴极保护类型的选择及其经济性的分析
阴极保护及涂层的联合保护可取得巨大的经济效益及社会效益，日益被人们所公认并逐渐被人们所接受，并在管道、贮罐的建设中做到了及主体工程同时勘察、设计、施工和投产。实施任何一个工程时都要考察其经济性，阴极保护工程也不例外，下面就介绍一下影响阴极保护工程经济性的因素。
4.1影响强制电流阴极保护的经济性的因素
按我国石油行业标准SYJ 36-89《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》对辅助阳极接地电阻没有明确规定，只是提出应及所用的仪器设备相匹配。接地电阻是阴极保护电能消耗的主要部位，约占60～80%，有人曾做过电能消耗的分配实验见表2。
阳极电能的消耗主要是用在克服接地电阻上，接地电阻越小，则消耗越小。从这点出发，为了达到这一目的，阳极装置必然过于庞大，或要做必要的处理，则经济上是不可取的。究竟取多大为宜，苏联规定该值应小于0.5Ω，事实证明，当阳极埋设处的土壤电阻率小于10Ω·ｍ时，一般阳极结构可以达到这一标准。如电阻率高，则阳极结构要十分庞大，甚至无法达到这一标准。现在多使用难溶高硅铸铁阳极，要求阳极工作电流密度应控制在5～80Ａ/ｍ2范围内，接地电阻可以不受此限制。目前我国生产的阴极保护专用仪器，恒电位仪的规格有限，选用时要注意及阴极保护系统的电阻相匹配。从表2可知，三部分中以阳极接地电阻占主要部分，又是可变部分，如何使它们之间相匹配，主要是看经济的合理性。
4.2影响牺牲阳极阴极保护的经济性的因素
目前牺牲阳极多以成组布置，一组4～5支或更多不等，阳极间距2～3ｍ，从现场测试结果表明，4支一组阳极发出的电流之和远小于单支发生电流的4倍，其原因也是由于阳极电场的相互影响，多支汇流一点及管道相连必然造成电场的
屏蔽，影响阳极电流的输出。因此，建议采用单支分散布置会消除电场影响，使电位分布非常均匀，这对涂层略差的管道更显示出其优越性，这样设计牺牲阳极块的位置也是最经济的。
4.3保护电流需要量的确定
使被保护金属停止腐蚀所需要电流密度值，一般的确定方法是用被保护物体表面的几何面积及总电流相除求得。最小保护电流密度值主要根据被保护金属的类别、腐蚀介质成分，相对运动速度、温度、表面涂层或阴极沉积膜性质、完整性的接触电阻来决定，由于上述条件不同，最小保护电流密度数值变化幅度很大，从最小几μＡ/ｍ2到最大几百Ａ/ｍ2。在上面列举的诸因素中，影响地下管道和管道最小保护电流密度大小的主要因素是管道防腐涂层的性质、结构和完整性、及防腐层的电阻值。从实际工程观测得知：裸钢管所需的最小保护电流密度经验值为5～50ｍＡ/ｍ2，埋入混凝土内钢筋最小保护电流密度经验值<2ｍA/ｍ2。阴极保护电流密度的选取是设计成败的关键。只有了解不同防腐层所需要的保护电流密度值，才能做到少花钱做好事。
第五章区域性阴极保护系统运行及数据记录
一、概述
阴极保护系统是保护埋地金属设施免于土壤电化学腐蚀的有效手段，其由阴极保护电源、阳极床系统、保护对象及电位测试系统共同组成。这些系统运行的正确操作是保证阴极保护系统正常运行的基本保证。而阳极床系统、保护管道等对象及测试系统在施工完毕后主要的工作为监测，因此，运行操作实际主要涉及的是阴极保护电源的操作及各系统的监测。
管道阴极保护系统的运行工作主要包括以下内容：
a)定期观测记录保护电位：
确定系统是否达到了保护要求，在电位出现偏移时，应分析原因并做出调整。
b)定期观测记录阴保系统恒电位仪运行参数：
观测记录恒电位仪的运行参数，判断设备是否运行正常；必要时调整恒电位仪系统输出，以保证站内格测试点的保护电位符合标准和规范要求。
按SY/T 0088-2006标准要求，罐底板的保护电位应为-0.85V至-1.2V (相对参比电极)；最小极化电位为100mV。
Cu/CuSO
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二、阴极保护系统运行
1、区域阴极保护系统投运前检查
●现场检查站内区域保护阳极床系统、电缆连接系统和测试系统功能正常；
●检查区域阴极保护系统阳极电缆、阴极电缆、零位接阴、控制参比电缆在
恒电位仪上连接正确；
●现场没有进行涉及罐体用电作业项目（如焊接）。
2、恒电位仪的运行
以青岛三立新源电器有限公司的KHV-15A/30V恒电位仪为例：（1）基本操作方法
1)手动操作（恒流模式）
i.检查设备无异常后，将单相电源接入端子L、N端，将联机电源L1、
N1接好，X1的参比电极按图标连接，正负极按图示链接；
ii.将仪表板上的测量选择开关置于给定；
iii.将手动-自动选择开关置于手动；
iv.将停止-运行开关置于停止；
v.送入交流220V电源；
vi.合闸电源开关K0，此时，仪表板上停止指示灯应亮，如果故障指示灯也亮，可按动复位按钮解除；
vii.旋动停止-运行旋钮至运行，设备启动工作，停止指示灯灭，运行指示灯亮；
viii.顺时针缓慢转动手动调节器，使设备输出电流调节到所需值，设备手动启动完成。
2)自动操作（恒位模式）
i.将停止-运行开关置于停止；
ii.手动-自动开关置于自动；
iii.送入交流220V电源；
iv.合闸电源开关K0，设备停止指示灯亮，如果故障指示灯亮，应按复位按钮解除；
v.逆时针转动自动调节器，使给定电位达到要求的保护值；
vi.旋动停止-运行开关至运行位置，设备输出缓慢启动到保护电位；
vii.旋动测量选择开关至测量位置，其参比电位应及给定值相同，设备自动启动完成。
（2）罐底电位测试
仪器设有通断电测试方式，可对管道保护电位进行测量（用于消除IR降的影响）。
通断测试方法：
将给定-测试按钮转到测试位置。
转动仪器面板上的正常-通断按钮至通断位置，仪器此时进入输出电流“通”12秒，“断”3秒的间歇工作状态。在输出“断”3秒时观察电位表的电位显示（在指针显示不易读出电位值或由于IR降导致电位指示超量程时，可采用数字万用表直接在参比电极接线端直接测量，读取断电后的第2~4位数值，根据IR降的情况来判断）。
测试结束后，应再转动正常-通断按钮至正常位，使仪器回到正常工作状态。（3）复位
在开机（转动停止-运行开关至运行）/运行中产生故障、指针超量程、受到干扰等情况下出现声光报警时，可在判断出故障原因后将停止-运行开关至停止，然后按下复位按钮，消除警报。
（4）使用条件及注意事项
本仪器使用环境设计为室内，使用环境要符合说明书的规定。
调试前，手动/自动调节器应旋到最小，以免在停止转运行时输出电流过大。
仪器从手动档切换到自动档时，应先关机（转到停止位），将工作方式置换自动后再开机（反之亦然）。
开机的顺序应该为总开关KZ→单机开关KO→停止-运行开关转运行位。当需要切断系统电源时，关机顺序则相反。
恒电位仪的机壳接地必须接到地线上，不能接到电网的零线上，以保证仪器使用安全和有效的防雷。
具体恒电位仪操作请参考说明书。
三、阴极保护系统参数测量
对区域保护系统而言，阴极保护系统参数测量主要包括：系统输出（直流电压、电流）、保护电位。如果设计有牺牲阳极保护则还应该包括牺牲阳极输出电流测量等内容。具体每种阴极保护参数的测量周期应按照相应的标准或管理规范要求进行测量和记
参比电极、数字万用表（内阻>10MΩ）、ZC-8接地电阻录。测算量设备包括：Cu/CuSO
4
测量仪等。
下面分别对阴极保护主要参数的测量方法加以叙述：
阴极保护电位测量
阴极保护电位是确定阴极保护运行状况的基本手段，需要设备是便携式Cu/CuSO
4参比电极和数字万用表。对管道的阴极保护系统电位测量来说，管道下大多数都预埋了参比电极，因此，可直接通过测量测试桩的接线得到罐底保护电位值。
长效Cu/CuSO
4
控制参比可以直接从恒电位仪上对保护电位进行读取。
四、阴极保护系统运行数据记录
恒电位仪运行记录及保护电位测试记录及评价表：
测量记录周期：每天
测量记录数据判断
恒电位仪运行数据：
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案 埋地燃气管道防腐系统的综合检测方法 埋地天然气管道埋入地下一段时间后，由于受土壤、降水、微生物、地表植被等各种环境因素的影响，都会出现或多或少的管线腐蚀，必须对这些腐蚀点进行定期的检查或修复，以保障供气管道的安全运行。埋地管道的防腐系统一般采用外防腐绝缘涂层和阴极保护联合措施。所以现行的管道腐蚀防护检测技术也都是以管道的外防腐涂层状态和阴 极保护的保护效果为检测对象。根据是否将管道挖出，检测又具体分为开挖检测和地面无损检测。开挖后对管道直接检测是最直接的手段，但是该种方法又受到诸多实际情况的限制，所以除了少数情况下使用开挖检测之外，主要都是借助于各种仪器在地面进行无损检测。防腐层状况检测分2个方面进行：一方面是测量管道防腐层绝缘电阻，方法有变频一选频法、管内电流法和电位差法3 类; 另一方面是进行管道防腐层缺陷地面检测，有皮尔逊法( P E A R S O N) 、多频管中电流法( PCM) 、直流电位梯度( D C V G ) 和密间隔电位测量( CWS ) 等方法。阴极保护效果主是看保护电位是否能处于有效的保护范围内，是否出现欠保护与过保护的情况。
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案在防腐层的检测方法中，电位差法和管内电流法都是通过两点电位的变化和流失的电流量来计算两点问防腐层的绝缘电阻率，都需要开挖出管道，并且要求有管道露铁点作为测量的接触点; 变频选频法、皮尔逊法、P C M法、C I P S / D C V G法都是通过在管道上加载交流或直流信号来完成检测，电位差法、管内电流法、变频选频法只是单一的计算绝缘层电阻率，皮尔逊法能检测管道的走向、埋深和防腐层破损点的位置，操作简单易学，检测速度快，但是操作经验对检测的精确性有很大影响。 P C M法能检测管道的走向、埋深、防腐层破损点的位置和防腐层绝缘电阻率，对操作人员要求较高，检测速度不如皮尔逊法快; C I P S / D C V G法能准确地测量真实的管地电位和防腐层破损点，并能判断破损处是否处于被腐蚀状态，该法只能用于有阴极保护系统的管道，检测速度也较慢。 在综合考虑了以上各种检测方法的优缺点及城市燃气 管道的腐蚀特点的基础上，提出了变频选频法、多频管中电流法( P C M) 和标准管地电位( P / S ) 的组合检测方法。其中变频选频法主要检测防腐层的绝缘电阻，用于防腐层状况的总体评价，多频管中电流法用于防腐层的漏损定
外加电流阴极保护设计原则及考虑外加电流阴极保护设计，根据工艺计算对保护范围宜增加10%的余量，对于埋地管道的工艺设计，一般对管道保护长度留有10%的余量。 外加电流阴极保护设计时，一般均已新建结构物或已建结构物的实际条件为基础。在参数选择、设计计算中只要与管道本身参数相符合，其设计往往是成功的。随着时间年限的延长，结构物上的防腐层逐渐老化，破损增多，使所需阴极保护电流增大有效保护范围缩小。因此设计中应对阴极保护所需电流密度的变化做充分的考虑，通常办法是对结构物保护范围留有一定的余量。 ②外加电流法阴极保护设计中，辅助阳极的设计寿命应与被保护结构物相匹配。对各种不同结构物均应考虑辅助阳极的可更换性。对于埋地管道的外加电流法阴极保护，其辅助阳极的寿命一般不小于20年。 辅助阳极的寿命是保障外加电流法阴极保护系统有效工作的关键。辅助阳极失效，将使阴极保护系统中断工作。对于可更换的辅助阳极系统，如船舶或其他工业设备装置中辅助阳极系统，从经济上考虑不必选择昂贵的、寿命很长的阳极。而对于不可更换或很难更换的辅助阳极系统，如埋地管道辅助阳极系统，则应保证其设计寿命。 ③外加电流法阴极保护设计时，应充分注意保护系统与外部金属结构物之间的干扰问题，以及外部信号可能对保护系统产生干扰的问题。 在被保护金属结构物周围往往还存在着一些其他的金属结构物，如埋地管道周围的情况。这就要求在外加电流法阴极保护设计时应充分考虑这一点。 另一方面，埋地管道周围密集其他金属结构物存在于阴极保护电场中，将不可避免的改变电场电力线的分布，产生对埋地管道阴极保护的屏蔽作用。在严重情况下，可在被保护结构物上形成阴极保护的死角。由此产生保护不足甚至导致阴极保护失效。同时也导致阴极保护运行成本增加。 处于直流电力输配系统、直流电气化铁路、邻近外部结构物阴极保护系统或其他直流源影响范围内的埋地金属结构物，易遭受杂散电流干扰影响而产生腐蚀破坏，从而导致被保护物迅速的电解腐蚀，使其阴极保护系统遭受严重的干扰破坏。当埋地金属结构物位于交流电气化铁路、高压交流电力系统接地体附近时，通过阻抗耦合、感抗偶合或容抗偶合，将会遭受交流干扰而产生腐蚀破坏。
阴极保护测试桩安装和测量方法技术 说 明 文 件 河南邦信防腐材料有限公司 技术部 （欢迎下载，请勿转载）
阴极保护测试桩外观： 阴极保护测试桩说明书： 测试桩又称为测试桩检测桩，阴极保护桩，电位测试桩，电流测试桩。 按材质可分为钢制测试桩、水泥测试桩、塑钢测试桩、碳钢测试桩。按使用环境可分为城网测试桩，埋地管道测试桩等。主要用于埋地管道阴极保护参数的检测，是管道管理维护中必不可少的装置，按测试功能沿线布设。测试桩可用于管道电位、电流、绝缘性能的测试，也可用于覆盖层检漏及交直流干扰的测试。 河南邦信公司根据客户要求设计出防盗、防爆测试桩和防御多功能测试桩、防爆型测试桩，采用最新工艺表面喷塑镀锌，有效防止测试桩在使用中本身的腐蚀。河南邦信公司的测试桩采用无缝焊接技术，经久耐用，美观大方，是阴极保护参数测试桩理想选择。钢管测
试桩的说明： 河南邦信公司生产的钢管测试桩主要有普通钢管测试桩、防雨型钢管测试桩。 常用尺寸如下： 测试桩类型直径长度 钢管测试桩Φ 108 1.5 米－ 3 米 防雨测试桩Φ 108 1.5 米－ 3 米 测试桩的分类: 1、按材质分:钢质测试桩、水泥测试桩、塑料测试桩。钢质测试桩又分为碳钢测试桩和不锈钢测试桩。 2、按功能分: ●电位测试桩:主要用于检测保护电位 ●牺牲阳极测试桩:用于连接牺牲阳极,测量牺牲阳极的性能参数 ●电流测试桩:测量管中电流 ●保护效果测试桩:连接测试片 可根据客户需求生产不同形状、不同规格产品.
阴极保护水泥测试桩生产图片： 阴极保护水泥测试桩内部接线端子图片：
阴极保护钢制电流测试桩（喷塑）图片： 阴极保护钢制电位测试桩内部测试板图片：
外加电流阴极保护基本概念 我们都知道常用的阴极保护方法有两种，一种是牺牲阳极阴极保护，另外一种是外加电流阴极保护，前面我们关于牺牲阳极阴极保护的案例已经讲过很多了，今天我们重点讲一下外加电流阴极保护。 外加电流阴极保护，简单点说就是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。在工程中主要是用于保护金属管道和储罐不被电化学腐蚀。外加电流阴极保护的目的就是防止金属电化学腐蚀。 在对金属管道阴极保护施工过程容易出现两种情况：第一种情况是地下管网在出地面后没有与地上部分进行金属绝缘隔离。第二种情况是地下接地网与地下管道接触，造成短路导通，造成阴极保护系统不能正常工作。 管道与管道连接的设备是与接地网连接的，也就是说，地上管道是与接地导通的。所以要使阴极保护系统正常工作，必须将地上管道与地下管道之间做隔离，第一方法是在地上管道与地下管道之间加装绝缘隔离接头;第二种方法是在地下管道与地上管道之间加装法兰隔离措施，在法兰处加装绝缘垫片，同时在法兰螺栓处加装绝缘套管和绝缘垫片。采用这种的法兰连接方法后，
法兰两侧的管道就被电气隔离了。法兰连接后，要求做连续性测试，如果测试结果是导通的，说明垫片有破损或者某个套管有损伤导致法兰导通。如果测试结果是断开的，说明采用这种措施达到了电气隔离的目的。阴极保护系统实际应用过程中，大部分采用第一种方法，也就是在地下管道与地上管道之间加装绝缘隔离连接头。 外加电流阴极保护在大面积和大电流环境中，经济效益比较高，而且电流可以调节，使用寿命较长，而且保护范围比较大，因此在大的管道工程中有着无法取代的地位，但是外加电流阴极保护施工，大部分工作内容在地面以下，属于隐蔽工程。而一些问题通常是在后期检查、测试的时候才发现。这时候项目临近中交，地面基本硬化完成，设备也安装完成。一旦发现问题，处理起来，费时费力，既增加成本，又影响工期。所以，要在施工过程中，分析潜在的风险和容易出现的问题，及时采取相应措施来规避这些风险、处理好这些问题，从而确保进度、质量和成本控制，使项目顺利竣工，投入运营。
阴极保护系统中的重要参数 自然电位是参比电极在使用中的一个重要的采集数据，是被保护金属埋进土壤之后，在没有外部电流的影响下对大地的电位。自然电位会根据外部环境的不同而发生改变，其中影响自然电位比较多的因素有被保护金属结构的材质，结构的表面情况，周围土质的情况，土壤中含水量的多少。一般情况下有基本防腐涂层的埋地管道的自然电位在-0.40到0.70V CSE之间。如果管道所处的环境中是雨季土壤非常湿润，这时候的管道的自然电位就会偏负一点，一般取平均值为 -0.55V CSE。在特殊的环境中参比电极也应该根据环境不同而选择不同的类型，比如储罐内壁的专用参比电极，它是用在储罐内壁或者其他水介质中阴极保护电位的测量。这种专用参比电极的构造是将纯锌棒固定在一个多孔的非金属外壳中，保证电极不要和被保护设备有直接接触。储罐内壁专用参比电极的电位在套筒内，用以避免直接与器壁接触，电极电位是-1.10V CSE，电位稳定，漂移或者极化小于5%，结构保护电位应该低于+0.25V。储罐内壁专用参比电极的电极主要成分有：A1小于0.005%,Cd小于0.003%，Fe小于0.0014%，Cu小于0.002%，Pb小于0.003%，Zn为余量。最小保护电位是指在被保护金属能够完全处在可以被保护状态的时候所需要的最低的电位值。普通情况下被保护金属在电解质溶液中，参比电极极化电位达到金属阳极区的开路电位的时候就被认为是到了完全保护状态。最大保护电位，跟之前所描述的一样保护电位并不是越低越好而是有一定限度的，如果管道的保护电位过于低那么就会造成被保护管道的防腐层存在漏
点的地方出现大量的析出氢气，最终导致防腐涂层与管道的脱离，这就是常说的阴极脱离，这种情况不仅会造成管道防腐层的失效，而且还会导致大量的电能不断消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。 氢原子的析出还有可能造成被保护管道发生氢鼓包现象最终还会引发氢脆断裂，因此一定要把电位控制在比析氢电位稍正的电位值，这个被调整出来的电位被称之为最大保护电位。如果阴极保护系统超过了最大保护电位时被称之为过保护。这里需要强调的是，判断一段管道是不是处于过保护状态，要根据管道的断电电位来判断。根据阴极保护的施工规范管道的断点电位应该控制在-0.85到-1.20V CSE之间。最小保护电流密度，最小电流密度就是指在阴极保护过程中能够使被保护金属结构的腐蚀情况减缓到最低的时候或者能够使金属结构物的腐蚀情况直接停止的时候所需要的保护电流密度。根据最常用的阴极保护施工经验和规范指出，如果一段没有做过任何保护措施的金属物质被埋在土壤中，像这种情况的最小保护电流密度一般是 10mA/m2到30mA/m2。瞬间断电电位，在检测一个阴极保护系统的瞬间断电点位时，通常情况下是通过断掉被保护金属结构的外加电源或者如果是牺牲阳极阴极保护的时候就应该是断掉与牺牲阳极材料的连接，并且在0.2到0.5秒内所取得的电位数据。因为这个时候的被保护结构没有任何外部的电流从介质中流向金属物质，所以测出来的电位数据是金属结构的实际极化电位并且不保护介质中的电压降。至于为什么要取0.2到0.5秒之间的数据，那是因为在阴极保护系统被切断的时候，被保护结构对地点为会受一些影响形成一个正向脉冲，
管道阴极保护电位检查片 测 试 方 法 及 应 用 河南汇龙合金材料有限公司2018年3月整理 技术部刘珍
摘要 根据相关标准规定，钢制埋地管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。本文详细介绍了管道阴极保护电位检查片的适用范围、设计、安装、测试及分析等内容，通过具体实施案例明确了数据记录的规范性，并验证了测试方法的可行性，为该方法的推广应用奠定实践基础。 引言 钢质埋地管道通常是采用防腐层和阴极保护联合保护的方式，防腐层作为第一层堡垒，利用其良好的绝缘性、抗渗透性及机械性能达到防腐目的；阴极保护系统作为第二道防线，可在防腐层破损或存在微孔处，通过保护电流对管道施加阴极极化，从而减缓或消除管壁腐蚀。根据GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》，管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用GPS 同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。
阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。阴极保护电位检查片是用于模拟被调查管道阴极极化后电位的检查片，将其埋设在管道测试点处，检查片部分裸露，其余部分有防腐层，检查片的埋设状态、材质均与管道相同，通过电缆与管道连接起来，这样检查片的裸露部分就模拟了管道的一个防腐层漏点。当管道处于阴极保护状态时，管道被保护电流极化的同时，检查片也会被极化为与管道相同的程度，只需测量检查片的瞬时断开电位，即可代表管道测量点的断电电位。NACE SP0502-2010《管道外腐蚀直接评价方法》认为检查片的断电电位近似于管道防腐层漏点处的阴极保护电位，能够评估管道阴极保护效果。1适用范围 阴极保护电位检查片能够评价埋地钢制管道阴极保护效果，只要能将检查片连接在管道上便可应用，尤其适用于同步中断法受限制的下列情况： （1）不能同步中断保护系统内多台恒电位仪提供的阴极保护电流； （2）存在外部阴极保护系统影响，难以中断该保护系统的恒电位仪；
施工组织设计 一、工程概况 1、小河、天赐湾—乔沟湾—榆炼原油管道输送工程全长60.17公里，阴极保护工程全长60.17公里。设计年输油量70万吨。设计压力6.4MPa，钢管选用20#无缝钢管。 2、施工技术要求和执行标准 2.1执行标准：《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90、《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023-97、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003、《埋地钢质硬质聚氨脂泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415-96。 2.2施工技术要求：执行设计施工图和设计变更技术文件。 二、编制依据 1.《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007-1999 2.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000 3.《阴极保护管道的电绝缘规范》SY/T 0086-2003 4.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ36-89 5.《埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法》SYJ29-87 6.《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T0019-1997 7.《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90 三、施工准备 1、技术准备 1.1本项榆炼原油管道防腐保护施工应具有完整齐全的施工图纸和设计文件。 1.2备齐设计单位明确提出本项榆炼原油管道防腐保护施工的技术规范要求和标准。 1.3项目部结合工程实际情况提出施工方案，并进行技术交底。
1.4所用原材料应具有出厂合格证及检验资料，并抽样检查，抽样率不少于3%。 1.5制定详细的安全生产操作规程，做好防火、防毒工作，并制定出具体措施。 1.6制定文明施工措施，坚持绿色环保施工，确保环境安全卫生。 1.7结合甲方安排，准备针对本工程的开工报告，办理榆炼原油管道阴极保护施工工作票，施工记录，质量检验表格。 1.8准备齐全施工记录、自检记录、气象记录、施工日记等。 2、组织准备 2.1施工准备框架图（下见图） 2.2原材料准备 2.2.1我公司按ISO9001质量体系标准，建立了完善的质量保证体系，我们选择了国内外多个原材料供应厂家作为合格的分供商。与此对应，建立了可靠的原材料供应网络以及相应的原材料接、检、保制度。 2.2.2储备充足的施工用材料，主要包括：恒电位仪、高硅铸铁阳极块、参比电极、测试桩等。 3、人力资源配置 本工程我公司拟投入精干的熟练技工（人力资源配置如下表）参加本项施工。施工过程中可根据施工进度及业主要求随时调整劳动力的供应，及时满足施工需要，保证高质量按工期完成施工任务。 3.1开工前所有劳保用品要齐全，施工人员的食宿要安排好。 3.2开工前结合本工程的特点，对所有参加本工程施工的人员进行设备的技术操作培训，必要时进行技术安全考试，文明施工教育，不合格者不得上岗工作。 3.3组织专业施工队伍，以项目经理为主体，并和施工队长、质量检查员、安全监督员、工程技术人员、材料员组成管理层，应少而精。 3.4对施工人员定岗定责，基本固定施工作业区，按区明确作业责任区，坚持
操作规程编号：LX-FS-A64990 阴极保护系统的运行与维护范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
阴极保护系统的运行与维护范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 (一) 阴极保护投入前的准备与验收 1. 阴极保护投入前对管道系统的检查 (1) 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。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等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他金属构筑物有“短接”等故障。
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
阴极保护系统的运行与维护 (一) 阴极保护投入前的准备与验收 1. 阴极保护投入前对管道系统的检查 (1) 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。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等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他金属构筑物有“短接”等故障。 管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。 (2) 管道导电性检查 对被保护管道应具有连续的导电性能。 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要求与图纸设计一致。 (2) 对阴极保护的站外设置的选材、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严格符合规范。 (3) 图纸、设计资料齐全完备。 (二) 阴极保护投入运行 (1) 组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、各站阳极地
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直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电，使电位保持在-1.30V左右，待管道阴极极化一段时间(4h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24h以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若个别管段保护电位过低，则需再适当调节通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。 (3) 保护电位的控制各站通电点电位的控制数值，应能保证相邻两站间的管段保护电位达到-O.85V，同时，各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调节通电点电位时，管道上相邻阴极保护站间加强联系，保证各站通电点电位均衡。 (4) 当管道全线达到最小阴极保护电位指标后，投运操作完毕。各阴极保护站进入正常连续工作阶段。 (三) 阴极保护站的日常管理 工业发达国家的阴极保护站大多数已无人值守，由控制中心遥测、遥控，几乎所有的站都是先由人工调整好，再自动恒定电位。阴极站每一个月派人去检查维护一次。 长输管道阴极保护系统的人工检测是很费人力的。其难易与管道设施所经过的地区有关。美国HARC0公司发展并完善了管线的航空监视体系，能自动监视和记录阴极保护系统的数据。此系统成功的关
河南汇龙合金材料有限公司刘珍外加电流阴极保护辅助阳极的选择及计算 河南汇龙刘珍为大家讲解辅助阳极又称阳极接地装置，阳极地床。它是外加电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，辅助阳极的好坏决定了阴极保护系统的使用寿命和保护距离，也决定了外加电流阴极保护系统的保护效果，如果处置不当，则阴极保护系统无法正常运行，甚至还坏对其他进出产生杂散电流干饶。恒电位仪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)电流再由管道流入恒电位仪负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道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，也可能是周围电解质被氧化。 阴保站的电能60%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。阳极材料必须有良好的导电性能，在与土壤或地下水接触时有稳定的接地电阻，即使在高电流密度下，其表面的极化较小;化学稳定性好，在恶劣环境中腐蚀率小;有一定的机械强度并便于加工和安装;价格低来源方便。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍一般来说，阳极埋设地区的土壤越潮湿，土壤电阻率越低，阳极埋设越深，阳极床的接地电阻越小。有时，当土壤和阳极床的地质结构不能满足阳极接地电阻的要求时，会采用在阳极地床的回填区域添加一些极化剂，以增加土壤导电性能，减少地床接地电阻。 1、辅助阳极埋设位置的选择 辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资。从实测数据来看辅助阳极距汇流点200米以内时，对电流分布影响较大，远于300米后影响就不大了。故在长输管道的干线上阳极一般设在距管道300～500米之间为宜。管道较短或油气管道较密集的地区，采用50～300米之间是合适的。花格线设计是450m，对于土壤电阻率很大的地区是否过远，是值得研究的问题。因此对处于特殊地形、环境的管道，辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况慎重选定。 在阴保站址选定的同时，应在予选站址与管道的一侧选择阳极安装的位置，其原则是： (1)地下水位较高或潮湿低洼处;
管道阴极保护基本知识
管道阴极保护基本知识 内容提要： ◆阴极保护系统管理知识 ◆阴极保护系统测试方法 ◆恒电位仪的基本操作 一、阴保护系统管理知识 （一）阴极保护的原理 自然界中，大多数金属是以化合状态存在的，通过炼制被赋予能量，才从离子状态转变成原子状态，为此，回归自然状态是金属固有本性。我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位, 称之为该金属的腐蚀电位（自然电位），腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子, 我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，而阴极区得到电子受到保护。 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极法 将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。 在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护，如图1—3。
牺牲阳极材料有高钝镁，其电位为-1.75V；高钝锌，其电位为-1.1V；工业纯铝，其电位为-0.8V（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。 图1-4恒电位方式示意图 外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，使腐蚀受到抑制。而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应，因此，辅助阳极本身存在消耗。 阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀，需要保护的金属体，提供足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。两种方法的差别只在于产生保护电流的方式和“源”不同。一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直
某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。 1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀 船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。 船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。 关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。 在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。 电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理 船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上安装辅助阳极，用船上装备的直流电源，对辅助阳极和船体施加外加保护电流并自动调节电流大小，使船体（浸水部分）、舵和推进器保持负电位（阴极化），大幅降低船体的电化学腐蚀。 外加电流阴极保护装置，主要由直流电源（恒电位仪）、辅助阳极、参比电极、阳极屏蔽层、舵和推进器轴的接地装置等组成。 （1）直流电源 直流电源，实际是一个高稳定性和高可靠性的整流器： ·由船上交流电网供电，输出16~24V直流电； ·使用恒电位仪，自动调整输出电流。 船体外加电流阴极保护装置需要的电流，受外界多种因素影响，变化很大。为了提高电源的可靠性和稳定性，直流电源使用全系列集成模块电路的“恒电位仪”。鉴于其在电源装置中的核心地位，船体外加电流阴极保护装置的直流电源也常称作“恒电位仪”。 （2）辅助阳极 安装在船壳水下舷外，左右各一组，与船体绝缘，与外加直流电源正极相连。 辅助阳极，要有足够大的输出电流密度，同时应具备溶解小、电阻小、极化（电极电位因电流流过而发生的变化）小等特性。 （3）参比电极 作用： ·测量被保护对象的实际电位； ·比较实测电位与设定保护电位，并提供给“恒电位仪”。 因此，要求参比电极是不极化的可逆电极，能长期保持性能稳定、准确、灵活和坚固。（4）阳极屏蔽层 船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。 为使辅助阳极输出的电流均匀地分布于整个船体，在辅助阳极周围一定范围内涂刷绝缘性能
管道阴极保护电位检查片测试方法及应用 河南邦信防腐材料有限公司 2017年3月整理
摘要 根据相关标准规定，钢制埋地管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。本文详细介绍了管道阴极保护电位检查片的适用范围、设计、安装、测试及分析等内容，通过具体实施案例明确了数据记录的规范性，并验证了测试方法的可行性，为该方法的推广应用奠定实践基础。 引言 钢质埋地管道通常是采用防腐层和阴极保护联合保护的方式，防腐层作为第一层堡垒，利用其良好的绝缘性、抗渗透性及机械性能达到防腐目的；阴极保护系统作为第二道防线，可在防腐层破损或存在微孔处，通过保护电流对管道施加阴极极化，从而减缓或消除管壁腐蚀。根据GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》，管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用GPS同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。 阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。阴极保护电位检查片是用于模拟被调查管道阴极极化后电位的检查片，将其埋设在管道测试点处，检查片部分裸露，其余部分有防腐层，检查片的埋设状态、材质均与管道相同，通过电缆与管道连接起来，这样检查片的裸露部分就模拟了管道的一个防腐层漏点。当管道处于阴极保护状态时，管道被保护电流极化的同时，检查片也会被极化为与管道相同的程度，只需测量检查片的瞬时断开电位，即可代表管道测量点的断电电位。NACE SP0502-2010《管道外腐蚀直接评价方法》认为检查片的断电电位近似于管道防腐层漏点处的阴极保护电位，能够评估管道阴极保护效果。 1 适用范围 阴极保护电位检查片能够评价埋地钢制管道阴极保护效果，只要能将检查片连接在管道上便可应用，尤其适用于同步中断法受限制的下列情况： （1）不能同步中断保护系统内多台恒电位仪提供的阴极保护电流； （2）存在外部阴极保护系统影响，难以中断该保护系统的恒电位仪； （3）存在直接连接的、不能中断的牺牲阳极；
地下管道 阴极保护施工方案 编制人： 审核人： 审批人： 编制单位：管道工程有有限公司 2012年 7 月 6日
目录 一、工程概况 ------------------------------------------------------------- 二、编制依据 ------------------------------------------------------------- 三、施工准备 ------------------------------------------------------------- 四、阴极保护施工方案------------------------------------------------------ 五、质量管理措施 --------------------------------------------------------- 六、HSE管理措施---------------------------------------------------------- 七、施工计划及主要机械设备------------------------------------------------
一、工程概况 水管线区域性阴极保护，采用强制电流对场站埋地管道进行阴极保护，采用柔性阳极作为辅助阳极。 主要施工内容包括2台恒电位仪安装、1台控制器、1300m柔性阳极安装、12个参比电极安装、2处通电点、12处均压点、10处测试点的安装， 二、编制依据 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-2007 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2008 《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》GB50255-96 《电气装置安装工程线路施工及验收规范》GB50168-92 《电气装置安装工程35KV以及下架空电力线路施工及验收规范》 GB50173-92 三、施工准备 1．技术准备 1)所有施工材料合格证、检验报告完成报验手续。 2)施工方案编制完并经审批。 3)施工前组织施工人员熟悉图纸、方案，并进行技术交底。 2．材料验收 1)施工主材材料的出厂合格证。 2)恒电位仪安装使用说明书。 3)按照装箱清单核对设备的名称、型号、规格、箱号并检查包装箱情况。 4)检查参比电极外壳是否有破裂。 5)电缆规格符合施工图纸要求。 3.现场准备 1)埋设柔性阳极的沟槽与埋地管道同时进行。 2)柔性阳极组埋设场地的施工道路畅通。 3)被保护管道的阴极通电点焊接管道段已装到位。 4)现场电缆沟已进行开挖。
输气管道工程阴极保护系统调试方案 阴极保护系统通电前，应在所有趁热是装置出进行自然腐蚀电位的测量，并做好记录。通电后，应逐步调节通电电流，知道通电点的保护点位大道极限电位（-1.2V），电源设备应保持在此电位值，知道管道被充分极化，达到阴极保护准则的规定值（-0.85——-1.2v）,并记录电源设备输出的电压、电流值。 当通电后管道电位发生正向偏移，应立刻检查极性并纠正；当对周围建、构筑物有干扰影响是，应在接近构筑物上进行同步测量；当存在交、直流干扰影响时，应对干扰阴极保护系统的有效性影响进行测量，测量应在阴极保护系统运行及断电情况下进行。在这两种情况下，应至少保持24小时的连续管地电位数据，按照阴极保护准则指标，评价阴极保护的有效性。 阴极保护站恒电位仪控制电位值的调试确定原则是：管线各处管地电位以沿线各点的断电电位处于‐0.85~‐1.2V的合理范围内，即不处于低于‐0.85V的欠保护状态，又不超过‐1.2V的过保护状态（按绝对值）。必须以断电电位来评价，不能以通电电位来判定。 为使控制电位合理，并作为今后管理的基础参数，需及时反馈管线断电电位并多次调试，才能确定合理的控制电位值。 阴极保护测试内容包括： A、阳极地床接地电阻； B、绝缘接头绝缘性能； C、阴极通电点电位（通电电位、断电电位），相对硫酸铜参比电
极； D、设备输出电流、电压。 根据管道检验规范SY/T6553‐2003《管道检验规范在用管道系统检验、修理、改造和再定级》相关规定，设备运行时，应对管道全线进行阴极保护密间隔电位测试（小间测试），测试前应使管道至少极化48小时以上，测试时的阴保站工作于通电12秒，断电3秒的状态。在测试桩处将硫酸铜参比电极安放在管顶正上方的潮湿土壤上。用直流数字式电压表，测量管道与硫酸铜参比电极之间的通、断电两种电位值，其中，持续12秒的为通电电位值，持续时间仅三秒的为断电电位值，断电电位为该测试桩处管道的阴极保护电位，通常，通电电位明显比断电电位负的更多，测试方法执行国家标准GB/T21246‐2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》。
阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结 课程：现代阴极保护技术 班级： 学号： 姓名：
目录 1.阴极保护技术介绍 1.1阴极保护技术原理 1.2阴极保护方法 1.2.1牺牲阳极阴极保护技术 1.2.2强制电流阴极保护技术 2. 阴极保护技术在埋地管道上的应用 2.1 阴极保护技术的应用现状 2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性 3.应用实例分析 3.1 西气东输东输管道工程阴极保护 3.1.1 阴极保护设计参数选定 3.1.2 阴极保护站位置的确定 3.1.3 阴极保护系统的构成 3.1.4 管道外防腐涂层与阴极保护的协调问题 3.2 天津渤西油气处理厂管道牺牲阳极保护 3.2.1 保护电位的确定 3.2.2 阳极材料及数量的确定 3.2.3 阳极分布及埋设 3.3 长庆油田靖咸长输管道、靖惠管道、第三采油厂管道的检测与评定 3.4 油气管道阴极保护的现状与展望 参考文献
1.阴极保护技术介绍 1.1阴极保护技术原理 阴极保护是通过阴极电流使金属阴极极化实现。通常采用牺牲阳极或外加电流的方法。系统的检测主要通过每间隔一定的距离所测得的阴极保护数据来准确分析判定管道的阴极保护状态。 1.2阴极保护方法 1.2.1牺牲阳极阴极保护技术 牺牲阳极法是将需要保护的金属结构作为阴极，通过电气连接与电子电位更低的金属或合金连接，使其满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子。牺牲阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通入一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置变成一个大阴极而免遭腐蚀, 而阳极则遭到强烈腐蚀；此时阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而减缓并停止结构腐蚀进程，从而达到保护阴极材料的目的。 1.2.2强制电流阴极保护技术 强制（外加）电流是通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护阴极金属材料的目的。而给辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)施加阳极电流，构成一个腐蚀电池，也可使金属结构得到保护。 2.阴极保护技术在埋地管道上的应用 2.1 阴极保护技术的应用现状 目前，在西方发达国家，金属阴极保护防腐得到广泛应用，并取得了明显的效果。国内埋地管网阴极保护做得较好，一般都要求埋地的新建金属管道必须采用阴极保护储罐和钢质管道在改造时应逐步采用阴极保护。近年来，国内的阴极保护技术发展较快，阳极材料、保护参数的遥控遥测、保护电源等技术日趋完善。 2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性 输送油、气的钢质管道大都处于复杂的土壤环境中，输送的介质也具有腐蚀性。因此，管道的内壁和外壁均可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔，造成油、气漏失，不仅使运输中断，还会污染环境，并可能引发火灾。防止埋地管道的被腐蚀，是管道工程的重要任务，埋地管道的腐蚀，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。 3.应用实例分析 3.1 西气东输东输管道工程阴极保护 3.1.1阴极保护设计参数选定 在西气东输管道工程阴极保护设计过程中，对于设计基本参数的选取，进行了认真细致的核实。结合三层PE防腐层的结构和特点、以及国内该防腐层的生产加工能力和技术水平，同时对比分析了相关的国内外标准，最终选定阴极保护参数如下：最小保护电流密度Js=3-5μA/m2,最小保护电位V=-0.85V或更负（相对饱和Cu/CuSO4参比电极，下同），最大保护电位（通电状态下）V=-1.25V。考虑西气东输管道工程最大站间距仅为217km,最小间距141km,按双侧保护间距和Js=4μA/m2的电流密度计算，保护电流约为：2Imax=5.54A ,2Imin=3.60A。
河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部外加电流阴极保护电流密度一般常识 在外加电流阴极保护设计中，我们必须要科学合理地来选择保护参数。一般主要选择的参数就是保护电流密度和保护电位，这对于保护电位是否能达到预期效果是至关重要的。设计参数的选择偏低，将会使得结构物不能获得完全保护。而参数选择过高则往往会发生过保护现象，通过氢致剥离损坏防腐层的完整性，产生严重的腐蚀破坏并进一步影响阴极保护系统的正常运行。不管是哪一种类型的参数选择不合理，都会影响到阴极保护系统的效能和经济性，过保护问题对于外加电流阴极保护设计来说是尤其要注意避免的。 阴极保护电流密度的大小与金属材料的种类、表面状态以及环境条件有关。有的也与工况条件有关。有些因素还应该考虑季节变化和时效作用的影响。 在同一个腐蚀体系中，保护电位和保护电流密度是相互依存的。保护电位的选择和确定，一是为恒电位仪设定一个给定电位，通过恒电位仪内部比较电路来控制结构物在指定参比电极位置点的电极电位；二是可供检验判断判别阴极保护的效果，通过测量电位来了解结构物表面电位是否达到了所需的或判据规定的保护电位值。结构物最小保护电位值的选择应该按照相关的标准或规范来确定，在特殊条件下可以
河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部参考以往的实例和经验规定。 阴极保护设计时，为保证阴极保护的有效性，必须根据被保护结构物及其环境条件首先确定保护电位范围，然后才能进行各项工艺计算。 山东石创防腐科技有限公司研发的镁阳极产品性能与实际效果都发挥的特别突出。并且，该公司在专业研发生产各种不同类型的牺牲阳极尤其是锌块或者是阴极保护产品方面不仅拥有非常丰富的经验，而且产品的质量上乘，性能与实际效用同样也非常突出，在实际的工业防腐领域中发挥着不可替代的作用，因而深受行业的好评，也正因为如此，公司也才能够成为地区最值得信赖的牺牲阳极产品供应机构。