埋地管道的陰極保護(hù)

1、jpumetcj p uysjjpumetcj p uysj第三章第三章 埋地管道的陰極保護(hù)埋地管道的陰極保護(hù)n主講：黃維秋主講：黃維秋n單位：江蘇工業(yè)學(xué)院單位：江蘇工業(yè)學(xué)院 油氣儲運(yùn)工程教研室油氣儲運(yùn)工程教研室n 腐蝕控制方法腐蝕控制方法u 油氣管道腐蝕控制的基本方法油氣管道腐蝕控制的基本方法防腐層、油漆防腐層、油漆搪瓷、復(fù)塑鋼管、搪瓷、復(fù)塑鋼管、F4襯里襯里陰極保護(hù)陰極保護(hù)陽極保護(hù)陽極保護(hù)強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)犧牲陽極陰極保護(hù)（鍍鋅管）犧牲陽極陰極保護(hù)（鍍鋅管）內(nèi)內(nèi)外外涂層涂層襯里襯里電法保護(hù)電法保護(hù)緩蝕劑緩蝕劑 防止金屬腐蝕的方法有多種，陰極保護(hù)是其中之一。由防止金屬腐

2、蝕的方法有多種，陰極保護(hù)是其中之一。由于金屬在自然環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的腐蝕破壞大部分為電于金屬在自然環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的腐蝕破壞大部分為電化學(xué)腐蝕造成，因此，陰極保護(hù)在腐蝕控制工程中占有重要化學(xué)腐蝕造成，因此，陰極保護(hù)在腐蝕控制工程中占有重要地位。對金屬表面施加防腐絕緣層地位。對金屬表面施加防腐絕緣層( (又稱覆蓋層又稱覆蓋層) )，是一種物，是一種物理防護(hù)方法。它通過金屬表面的絕緣處理，使金屬與腐蝕介理防護(hù)方法。它通過金屬表面的絕緣處理，使金屬與腐蝕介質(zhì)隔離開。這種防腐方法是有效的，但在實(shí)際工程中不可能質(zhì)隔離開。這種防腐方法是有效的，但在實(shí)際工程中不可能做到絕對可靠。這是因?yàn)槿魏我环N絕緣

3、的涂層材料都不時能做到絕對可靠。這是因?yàn)槿魏我环N絕緣的涂層材料都不時能完全不透小分子，如水、氧氣等；同時，鋼與防腐絕緣層界完全不透小分子，如水、氧氣等；同時，鋼與防腐絕緣層界面之間的物質(zhì)傳遞也是不可避免的。再者，金屬表面的防腐面之間的物質(zhì)傳遞也是不可避免的。再者，金屬表面的防腐絕緣層在施工生產(chǎn)中和在運(yùn)輸貯存中不可能不產(chǎn)生缺陷。但絕緣層在施工生產(chǎn)中和在運(yùn)輸貯存中不可能不產(chǎn)生缺陷。但是，陰極保護(hù)法則可以彌補(bǔ)防腐層的缺陷，對腐蝕反應(yīng)進(jìn)行是，陰極保護(hù)法則可以彌補(bǔ)防腐層的缺陷，對腐蝕反應(yīng)進(jìn)行積極的干預(yù)，從而更徹底的抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。積極的干預(yù)，從而更徹底的抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。 金屬在電解質(zhì)溶液中，由于

4、金屬本身存在電化學(xué)不均勻性金屬在電解質(zhì)溶液中，由于金屬本身存在電化學(xué)不均勻性或外界環(huán)境的不均勻性，都會形成腐蝕原電池。在原電池的陽或外界環(huán)境的不均勻性，都會形成腐蝕原電池。在原電池的陽極區(qū)發(fā)生腐蝕，不斷輸出電子，同時金屬離子溶入電解液中。極區(qū)發(fā)生腐蝕，不斷輸出電子，同時金屬離子溶入電解液中。陰極區(qū)發(fā)生陰極反應(yīng)，視電解液和環(huán)境條件的不同，在陰極表陰極區(qū)發(fā)生陰極反應(yīng)，視電解液和環(huán)境條件的不同，在陰極表面上析出氫氣或接受正離子的沉積。如果給金屬通以陰極電流，面上析出氫氣或接受正離子的沉積。如果給金屬通以陰極電流，整個腐蝕原電池體系的電位將向負(fù)的方向偏移，使金屬陰極極整個腐蝕原電池體系的電位將向負(fù)的方

5、向偏移，使金屬陰極極化，這就可以抑制陽極區(qū)金屬的電子釋放，從根本上防止金屬化，這就可以抑制陽極區(qū)金屬的電子釋放，從根本上防止金屬腐蝕。腐蝕。 管道陰極保護(hù)就是利用外加的犧牲陽極或外加電流，消除管道陰極保護(hù)就是利用外加的犧牲陽極或外加電流，消除管道在土壤中腐蝕原電池的陽極區(qū)，使管道成為其中陰極區(qū)，管道在土壤中腐蝕原電池的陽極區(qū)，使管道成為其中陰極區(qū)，從而受到保護(hù)。陰極保護(hù)分為犧牲陽極法與強(qiáng)制電流法兩種。從而受到保護(hù)。陰極保護(hù)分為犧牲陽極法與強(qiáng)制電流法兩種。 n 外加電流法：將被保護(hù)的管道與直流電源的負(fù)極相連，把外加電流法：將被保護(hù)的管道與直流電源的負(fù)極相連，把輔助陽極與電源正極相連，使管道成為陰

6、極，如圖輔助陽極與電源正極相連，使管道成為陰極，如圖a a。n 犧牲陽極法：在待保護(hù)的管道上連接一種電位更負(fù)的金屬犧牲陽極法：在待保護(hù)的管道上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金，形成一個新的腐蝕原電池。接上的金屬成為犧牲或合金，形成一個新的腐蝕原電池。接上的金屬成為犧牲陽極，整個管道成為陰極受到保護(hù)，如圖陽極，整個管道成為陰極受到保護(hù)，如圖b b。l 天然氣管道一般不采取專天然氣管道一般不采取專門陰極保護(hù)內(nèi)腐蝕，但化工門陰極保護(hù)內(nèi)腐蝕，但化工行業(yè)常采用行業(yè)常采用 為了使金屬構(gòu)筑物得到完全保護(hù)，即沒有腐蝕電流從其上為了使金屬構(gòu)筑物得到完全保護(hù)，即沒有腐蝕電流從其上流出，就需進(jìn)一步將陰極極化到使總電位降

7、至等于陽極的初始流出，就需進(jìn)一步將陰極極化到使總電位降至等于陽極的初始電位電位E EA AO O，此時外加的保護(hù)電流值為，此時外加的保護(hù)電流值為I IP P。此時的極化作用已使原。此時的極化作用已使原來腐蝕電池的微電池作用來腐蝕電池的微電池作用?？傊?，極化消除了被?？傊瑯O化消除了被保護(hù)金屬體表面的電化學(xué)不均勻性，抑制了微電池作用；又陰保護(hù)金屬體表面的電化學(xué)不均勻性，抑制了微電池作用；又陰極極化構(gòu)成了新的大地電池即保護(hù)電路，使被保護(hù)金屬體成為極極化構(gòu)成了新的大地電池即保護(hù)電路，使被保護(hù)金屬體成為新的大地電池的陰極，從而在其表面只發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，新的大地電池的陰極，從而在其表面只發(fā)生得電子

8、的還原反應(yīng)，金屬不再發(fā)生氧化丟電子的反應(yīng)，腐蝕也不再發(fā)生。這是陰極金屬不再發(fā)生氧化丟電子的反應(yīng)，腐蝕也不再發(fā)生。這是陰極保護(hù)使金屬受到防護(hù)的原理。從圖上可以看出，要達(dá)到完全保保護(hù)使金屬受到防護(hù)的原理。從圖上可以看出，要達(dá)到完全保護(hù)，外加的保護(hù)電流要比原來的腐蝕電流大得多。這就是陰極護(hù)，外加的保護(hù)電流要比原來的腐蝕電流大得多。這就是陰極保護(hù)的原理。顯然，保護(hù)電流保護(hù)的原理。顯然，保護(hù)電流I IP P與最大腐蝕電流與最大腐蝕電流IC的差值決定的差值決定于腐蝕電池的控制因素。受陰極極化控制時，二者的差值要比于腐蝕電池的控制因素。受陰極極化控制時，二者的差值要比受陽極極化時小得多。因此，采用陰極保護(hù)的

9、經(jīng)濟(jì)效果較好。受陽極極化時小得多。因此，采用陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)效果較好。 本章主要介紹埋地管道的陰極保護(hù)。本章主要介紹埋地管道的陰極保護(hù)。 實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方法通常有犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法。由實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方法通常有犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法。由于雜散電流排除過程中，在管道上保留有一定的負(fù)電位，使管于雜散電流排除過程中，在管道上保留有一定的負(fù)電位，使管道得到了陰極保護(hù)，道得到了陰極保護(hù)，所以排流保護(hù)也是一種限定條件下的陰極所以排流保護(hù)也是一種限定條件下的陰極保護(hù)方法。保護(hù)方法。u 犧牲陽極法犧牲陽極法 在腐蝕電池中，陽極腐蝕，陰極不腐蝕。根據(jù)這一原理，把在腐蝕電池中，陽極腐蝕，陰極不腐蝕。根據(jù)這一原理，

10、把某種電極電位比較負(fù)的金屬材料與電極電位比較正的被保護(hù)金某種電極電位比較負(fù)的金屬材料與電極電位比較正的被保護(hù)金屬構(gòu)筑物相連接，使被保護(hù)金屬構(gòu)筑物成為腐蝕電池中陰極而屬構(gòu)筑物相連接，使被保護(hù)金屬構(gòu)筑物成為腐蝕電池中陰極而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方法稱為犧牲陽極陰極保護(hù)。實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方法稱為犧牲陽極陰極保護(hù)。 為了達(dá)到有效保護(hù)，犧牲陽極不僅在為了達(dá)到有效保護(hù)，犧牲陽極不僅在（犧牲陽極（犧牲陽極與被保護(hù)金屬之間的電路未接通）有足夠負(fù)的開路電位（即自與被保護(hù)金屬之間的電路未接通）有足夠負(fù)的開路電位（即自然腐蝕電位），而且在閉路狀態(tài)（電路接通后）有足夠的然腐蝕電位），而且在閉路狀態(tài)（電路接通后）有足夠的（即工作電位）。

11、這樣，在工作時可保持足夠的（即工作電位）。這樣，在工作時可保持足夠的。驅(qū)動電壓指犧牲陽極的閉路電位與金屬構(gòu)筑物陰極極化后的電驅(qū)動電壓指犧牲陽極的閉路電位與金屬構(gòu)筑物陰極極化后的電位兩者之差，亦稱為位兩者之差，亦稱為。 作為犧牲陽極材料，必須具有下列條件：作為犧牲陽極材料，必須具有下列條件： (1) (1) 電位：要有足夠負(fù)電位，在長期放電過程中很少極化。電位：要有足夠負(fù)電位，在長期放電過程中很少極化。 (2) (2) 腐蝕產(chǎn)物：腐蝕產(chǎn)物應(yīng)不粘附于陽極表面，疏松易脫落、腐蝕產(chǎn)物：腐蝕產(chǎn)物應(yīng)不粘附于陽極表面，疏松易脫落、不可形成高電阻的硬殼且無污染。不可形成高電阻的硬殼且無污染。 (3) (3)

12、電化當(dāng)量：電化當(dāng)量高，即單位重量的電容量大，且輸電化當(dāng)量：電化當(dāng)量高，即單位重量的電容量大，且輸出電流均勻。（電容量單位：小時出電流均勻。（電容量單位：小時. .安培安培/ /磅，例如：純鋅電容磅，例如：純鋅電容量為量為372372小時小時. .安培安培/ /磅，其物理意義為：犧牲一磅純鋅則可在磅，其物理意義為：犧牲一磅純鋅則可在372372小時內(nèi)連續(xù)向管道輸送小時內(nèi)連續(xù)向管道輸送1 1安培的電流）。安培的電流）。(4) (4) 電流效率：自腐蝕小，電流效率高。即實(shí)際電容量和電流效率：自腐蝕小，電流效率高。即實(shí)際電容量和理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)要大。理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)要大。(5)(5)機(jī)械性

13、能：有較好的機(jī)械性能，價格便宜、來源方便、機(jī)械性能：有較好的機(jī)械性能，價格便宜、來源方便、加工容易。加工容易。l工業(yè)生產(chǎn)的金屬，由于含有雜質(zhì)元素而不具備理想的電化工業(yè)生產(chǎn)的金屬，由于含有雜質(zhì)元素而不具備理想的電化學(xué)性能，從而才發(fā)展了專用的陽極材料。常用的犧牲陽極材料學(xué)性能，從而才發(fā)展了專用的陽極材料。常用的犧牲陽極材料有鎂合金及高純鎂、高純鋅及鋅合金、鋁合金。高純鎂對鋼的有鎂合金及高純鎂、高純鋅及鋅合金、鋁合金。高純鎂對鋼的電位差可達(dá)電位差可達(dá)850mv850mv，用鈍鎂作犧牲陽極的實(shí)驗(yàn)表明，其效率低、，用鈍鎂作犧牲陽極的實(shí)驗(yàn)表明，其效率低、消耗快，成本又高，現(xiàn)已逐漸淘汰。世界各國都采用合金化

14、來消耗快，成本又高，現(xiàn)已逐漸淘汰。世界各國都采用合金化來提高犧牲陽極的性能，克服純金屬本身固有的電化學(xué)缺陷。因提高犧牲陽極的性能，克服純金屬本身固有的電化學(xué)缺陷。因此，常用的犧性陽極材料大部分為合金類，即鎂合金，鋅合金此，常用的犧性陽極材料大部分為合金類，即鎂合金，鋅合金和鋁合金陽極。和鋁合金陽極。u 強(qiáng)制電流法強(qiáng)制電流法 根據(jù)陰極保護(hù)原理，用外部直流電源作陰極保護(hù)的極化電根據(jù)陰極保護(hù)原理，用外部直流電源作陰極保護(hù)的極化電源，將電源負(fù)極接管道（被保護(hù)構(gòu)筑物），將電源正極接至輔源，將電源負(fù)極接管道（被保護(hù)構(gòu)筑物），將電源正極接至輔助陽極，在電流作用下，管道發(fā)生陰極極化，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)。助陽極，在電

15、流作用下，管道發(fā)生陰極極化，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)。 外加電流在管道和輔助陽極間所建立的電位差，顯然可比外加電流在管道和輔助陽極間所建立的電位差，顯然可比犧牲陽極與管道間的電位差大的多，因此，它的優(yōu)點(diǎn)是可供給犧牲陽極與管道間的電位差大的多，因此，它的優(yōu)點(diǎn)是可供給較大的保護(hù)電流，保護(hù)距離長；便于調(diào)節(jié)電流和電壓，適用范較大的保護(hù)電流，保護(hù)距離長；便于調(diào)節(jié)電流和電壓，適用范圍廣；輔助陽極的材料只要求有良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性，不圍廣；輔助陽極的材料只要求有良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性，不消耗有色金屬。其缺點(diǎn)是需要外電源和經(jīng)常的維護(hù)管理，對鄰消耗有色金屬。其缺點(diǎn)是需要外電源和經(jīng)常的維護(hù)管理，對鄰近的金屬結(jié)構(gòu)有干擾。強(qiáng)制

16、電流法是目前長距離管道最主要的近的金屬結(jié)構(gòu)有干擾。強(qiáng)制電流法是目前長距離管道最主要的保護(hù)方法。保護(hù)方法。 強(qiáng)制電流法的電源常用的有整流器，還有太陽能電池、熱強(qiáng)制電流法的電源常用的有整流器，還有太陽能電池、熱電發(fā)生器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。輔助陽極的常用材料有高硅鑄鐵、電發(fā)生器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。輔助陽極的常用材料有高硅鑄鐵、石墨，磁性氧化鐵及廢鋼鐵等。石墨，磁性氧化鐵及廢鋼鐵等。 由于雜散電流排除過程中，在管道上保留有一定的負(fù)電位，由于雜散電流排除過程中，在管道上保留有一定的負(fù)電位，使管道得到了陰極保護(hù)，使管道得到了陰極保護(hù)， 當(dāng)有雜散電流存在時，通過排流可以實(shí)現(xiàn)對管道的陰極極當(dāng)有雜散電流存在時，通過排流

17、可以實(shí)現(xiàn)對管道的陰極極化，這時雜散電流就成了陰極保護(hù)的電流源。但排流保護(hù)是受化，這時雜散電流就成了陰極保護(hù)的電流源。但排流保護(hù)是受到雜散電流所限制的。通常的排流方式有直接排流、極性排流、到雜散電流所限制的。通常的排流方式有直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流三種形式。各種形式都有一定的局限性，在第四章里強(qiáng)制排流三種形式。各種形式都有一定的局限性，在第四章里將作詳細(xì)的討論。將作詳細(xì)的討論。u選取陰極保護(hù)方式時需考慮的因素選取陰極保護(hù)方式時需考慮的因素 (1)(1)保護(hù)范圍大?。捍笳邚?qiáng)制電流優(yōu)越，小者犧牲陽極經(jīng)濟(jì)；保護(hù)范圍大小：大者強(qiáng)制電流優(yōu)越，小者犧牲陽極經(jīng)濟(jì)；(2)(2)土壤電阻率限制：電阻率太高不宜

18、采用犧牲陽極；土壤電阻率限制：電阻率太高不宜采用犧牲陽極；(3)(3)周圍金屬構(gòu)筑物：有時因干擾而限制強(qiáng)制電流的應(yīng)用；周圍金屬構(gòu)筑物：有時因干擾而限制強(qiáng)制電流的應(yīng)用；(4)(4)覆蓋層質(zhì)量：覆蓋層太差或裸露的金屬表面，因其所需保覆蓋層質(zhì)量：覆蓋層太差或裸露的金屬表面，因其所需保護(hù)電流太大而使?fàn)奚枠O不適用；護(hù)電流太大而使?fàn)奚枠O不適用；(5)(5)可利用的電源因素；可利用的電源因素；(6)(6)經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性。 表表3-13-1是陰極保護(hù)與排流保護(hù)的比較。是陰極保護(hù)與排流保護(hù)的比較。在圖在圖3-13-1中，可以看到與陰極保護(hù)相關(guān)的幾個參數(shù)：自然中，可以看到與陰極保護(hù)相關(guān)的幾個參數(shù)：自然腐蝕電位

19、、保護(hù)電位、保護(hù)電流（可以換算成電流密度）。正腐蝕電位、保護(hù)電位、保護(hù)電流（可以換算成電流密度）。正確選擇和控制這些參數(shù)是決定保護(hù)效果的關(guān)鍵。為了直觀、定確選擇和控制這些參數(shù)是決定保護(hù)效果的關(guān)鍵。為了直觀、定量地比較陰極保護(hù)的效果，有時還要引用陰極保護(hù)保護(hù)度參數(shù)。量地比較陰極保護(hù)的效果，有時還要引用陰極保護(hù)保護(hù)度參數(shù)。而在實(shí)際保護(hù)中人們僅把保護(hù)電位作為控制參數(shù)，因?yàn)樗茏远趯?shí)際保護(hù)中人們僅把保護(hù)電位作為控制參數(shù)，因?yàn)樗茏匀桓g電位和保護(hù)電流所控制，而且在實(shí)踐中容易操作。然腐蝕電位和保護(hù)電流所控制，而且在實(shí)踐中容易操作。u自然腐蝕電位自然腐蝕電位無論采用犧牲陽極法還是采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，無

20、論采用犧牲陽極法還是采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，被保護(hù)被保護(hù)構(gòu)筑物的自然腐蝕電位都是一個極為重要的參數(shù)構(gòu)筑物的自然腐蝕電位都是一個極為重要的參數(shù)。它體現(xiàn)了構(gòu)。它體現(xiàn)了構(gòu)筑物本身的活性，決定了陰極保護(hù)所需電流的大小，同時又是筑物本身的活性，決定了陰極保護(hù)所需電流的大小，同時又是陰極保護(hù)準(zhǔn)則中重要的參考點(diǎn)陰極保護(hù)準(zhǔn)則中重要的參考點(diǎn)。u保護(hù)電位保護(hù)電位按國標(biāo)按國標(biāo)GB/T 10123-88GB/T 10123-88的定義，保護(hù)電位為的定義，保護(hù)電位為“進(jìn)入保護(hù)電位范圍進(jìn)入保護(hù)電位范圍所必須達(dá)到的腐蝕電位的臨界值所必須達(dá)到的腐蝕電位的臨界值”。保護(hù)電位是陰極保護(hù)的關(guān)鍵參。保護(hù)電位是陰極保護(hù)的關(guān)鍵參數(shù)，它標(biāo)志

21、了陰極極化的程度，是監(jiān)視和控制陰極保護(hù)效果的重要數(shù)，它標(biāo)志了陰極極化的程度，是監(jiān)視和控制陰極保護(hù)效果的重要指標(biāo)。指標(biāo)。（1 1）：為使腐蝕過程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所：為使腐蝕過程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達(dá)到的電位稱為最小保護(hù)電位，也就是腐蝕原電池陽極的起始必須達(dá)到的電位稱為最小保護(hù)電位，也就是腐蝕原電池陽極的起始電位。最小保護(hù)電位常常是腐蝕原電池微陽極的起始電位或與之近電位。最小保護(hù)電位常常是腐蝕原電池微陽極的起始電位或與之近似。這是由于只有當(dāng)陰極保護(hù)電源向受到腐蝕的陽極部位提供了足似。這是由于只有當(dāng)陰極保護(hù)電源向受到腐蝕的陽極部位提供了足夠的相反電流即極化電流，使之恰好抵消了腐蝕電流后

22、，腐蝕才能夠的相反電流即極化電流，使之恰好抵消了腐蝕電流后，腐蝕才能停止。此時，陰極區(qū)的電位將被極化到陽極區(qū)的管地電位，金屬表停止。此時，陰極區(qū)的電位將被極化到陽極區(qū)的管地電位，金屬表面電位均一。金屬受到陰極保護(hù)。最小保護(hù)電位數(shù)值與金屬的種類、面電位均一。金屬受到陰極保護(hù)。最小保護(hù)電位數(shù)值與金屬的種類、腐蝕介質(zhì)的組成、濃度及溫度等有關(guān)。最小保護(hù)電位值常常是用來腐蝕介質(zhì)的組成、濃度及溫度等有關(guān)。最小保護(hù)電位值常常是用來判斷陰極保護(hù)是否充分的基淮。因此判斷陰極保護(hù)是否充分的基淮。因此是監(jiān)控陰極保護(hù)是監(jiān)控陰極保護(hù)的重要參數(shù)。的重要參數(shù)。對于不知最小保護(hù)電位的情況，也可采用比自然電位負(fù)對于不知最小保護(hù)

23、電位的情況，也可采用比自然電位負(fù)0.2-0.30.2-0.3伏伏( (對鋼鐵對鋼鐵) )和負(fù)和負(fù)0.150.15伏伏( (對鋁對鋁) )的辦法來確定。對于一的辦法來確定。對于一個具體的工程體系，最好通過試驗(yàn)來確定最小保護(hù)電位值。個具體的工程體系，最好通過試驗(yàn)來確定最小保護(hù)電位值。在工程實(shí)踐中測取最小保護(hù)電位值時必須注意測量誤差。在工程實(shí)踐中測取最小保護(hù)電位值時必須注意測量誤差。我國陰極保護(hù)的實(shí)踐已證明，測量到的電位值有不少已達(dá)到或我國陰極保護(hù)的實(shí)踐已證明，測量到的電位值有不少已達(dá)到或超過最小保護(hù)電位的金屬管道，仍然發(fā)生了腐蝕穿孔。這是因超過最小保護(hù)電位的金屬管道，仍然發(fā)生了腐蝕穿孔。這是因?yàn)闊o

24、法將參比電極放置在金屬管道與土壤接觸的界面上。實(shí)際為無法將參比電極放置在金屬管道與土壤接觸的界面上。實(shí)際測量時，往往將參比電極放置在管道的正上方地表面，或更遠(yuǎn)測量時，往往將參比電極放置在管道的正上方地表面，或更遠(yuǎn)的一些點(diǎn)上。測量電路包括了土壤的壓降即國際上常稱之為的的一些點(diǎn)上。測量電路包括了土壤的壓降即國際上常稱之為的“IR”IR”降。在實(shí)測到的金屬管道界面與硫酸銅參比電極間的土降。在實(shí)測到的金屬管道界面與硫酸銅參比電極間的土壤的電位差，要比金屬管道界面與土壤溶液直接接觸界面的電壤的電位差，要比金屬管道界面與土壤溶液直接接觸界面的電位值負(fù)。因此，地面測量達(dá)到保護(hù)電位的管道，其實(shí)際界面上位值負(fù)。

25、因此，地面測量達(dá)到保護(hù)電位的管道，其實(shí)際界面上并末達(dá)到保護(hù)電位值。因此，消除并末達(dá)到保護(hù)電位值。因此，消除“IR”IR”降的干擾，降低其引降的干擾，降低其引起的誤差是正確評價和監(jiān)控陰極保護(hù)的要考慮的因素。起的誤差是正確評價和監(jiān)控陰極保護(hù)的要考慮的因素。（2 2）：在陰極保護(hù)中，所允許施加的陰極極：在陰極保護(hù)中，所允許施加的陰極極化的絕對值最大值，在此電位下管道的防腐層不受到破壞。此化的絕對值最大值，在此電位下管道的防腐層不受到破壞。此電位值就是絕大保護(hù)電位。電位值就是絕大保護(hù)電位。過。過負(fù)的電位會產(chǎn)生不良作用，這就是陰極剝離。陰極剝離是由于負(fù)的電位會產(chǎn)生不良作用，這就是陰極剝離。陰極剝離是由于

26、陰極極化電流過大，造成金屬表面電位過負(fù)，當(dāng)此電位值達(dá)到陰極極化電流過大，造成金屬表面電位過負(fù)，當(dāng)此電位值達(dá)到析氫電位時，陰極表面的會在其表面上得電子，產(chǎn)生氫原子，析氫電位時，陰極表面的會在其表面上得電子，產(chǎn)生氫原子，從而產(chǎn)生析氫反應(yīng)。例如在碳鋼表面，當(dāng)陰極極化電位達(dá)到從而產(chǎn)生析氫反應(yīng)。例如在碳鋼表面，當(dāng)陰極極化電位達(dá)到1.20V1.20V時，就會產(chǎn)生析氫時，就會產(chǎn)生析氫, ,當(dāng)電位達(dá)到當(dāng)電位達(dá)到-1.50V-1.50V（CSECSE）時將有大）時將有大量氫析出。這種現(xiàn)象將會造成金屬表面的防腐層與管道的剝離，量氫析出。這種現(xiàn)象將會造成金屬表面的防腐層與管道的剝離，促使防腐層加速老化。因此，陰極保

27、護(hù)中有最大保護(hù)電位的限促使防腐層加速老化。因此，陰極保護(hù)中有最大保護(hù)電位的限制。而與之配合使用的防腐絕緣層材料則有抗陰極剝離性能的制。而與之配合使用的防腐絕緣層材料則有抗陰極剝離性能的要求。要求。過保護(hù)，還會產(chǎn)成過多的電能消耗。過保護(hù)，還會產(chǎn)成過多的電能消耗。 最大保護(hù)電位值的大小通常通過試驗(yàn)確定。對于瀝青防最大保護(hù)電位值的大小通常通過試驗(yàn)確定。對于瀝青防腐層取最大保護(hù)電位為腐層取最大保護(hù)電位為-1.20V-1.20V（CSECSE）。聚乙烯防腐層的最大）。聚乙烯防腐層的最大保護(hù)電位可取保護(hù)電位可取-1.50V-1.50V（CSECSE）。）。u保護(hù)電流密度保護(hù)電流密度在國標(biāo)在國標(biāo)GB/T 1

28、0123-88GB/T 10123-88中，保護(hù)電流密度的定義是：中，保護(hù)電流密度的定義是：“從從恒定在保護(hù)電位范圍內(nèi)某一電位的電極表面上流入或流出的電恒定在保護(hù)電位范圍內(nèi)某一電位的電極表面上流入或流出的電流密度流密度”。此定義適用于陰極保護(hù)和陽極保護(hù)，對于陰極保護(hù)。此定義適用于陰極保護(hù)和陽極保護(hù)，對于陰極保護(hù)來說只能是來說只能是“流入流入”。（1 1）最小保護(hù)電流密度最小保護(hù)電流密度：陰極保護(hù)時，使金屬腐蝕停止，或達(dá)到允許程度時所需的陰極保護(hù)時，使金屬腐蝕停止，或達(dá)到允許程度時所需的電流密度值稱為最小保護(hù)電流密度。電流密度值稱為最小保護(hù)電流密度。 最小保護(hù)電流密度是陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。如

29、選用不最小保護(hù)電流密度是陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。如選用不當(dāng)，或者達(dá)不到完全保護(hù)，或者造成過保護(hù)，會使陰極保護(hù)的當(dāng)，或者達(dá)不到完全保護(hù)，或者造成過保護(hù)，會使陰極保護(hù)的效果降低，或不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)多余的電能。直接從被保護(hù)金屬體效果降低，或不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)多余的電能。直接從被保護(hù)金屬體表面測到其所分布的最小保護(hù)電流密度是比較困難的。一般通表面測到其所分布的最小保護(hù)電流密度是比較困難的。一般通過被保護(hù)體的總保護(hù)電流與被保護(hù)體的總面積相除來獲得。過被保護(hù)體的總保護(hù)電流與被保護(hù)體的總面積相除來獲得。 最小保護(hù)電流密度的大小取決于被保護(hù)金屬的種類、表面最小保護(hù)電流密度的大小取決于被保護(hù)金屬的種類、表面狀況、腐蝕介質(zhì)

30、的性質(zhì)、組成、濃度、溫度和金屬表面絕緣層狀況、腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、組成、濃度、溫度和金屬表面絕緣層質(zhì)量等。上述條件不同、最小保護(hù)電流密度的值也不同。碳鋼質(zhì)量等。上述條件不同、最小保護(hù)電流密度的值也不同。碳鋼在不同介質(zhì)中的最小保護(hù)電流密度可參見表在不同介質(zhì)中的最小保護(hù)電流密度可參見表3 33 3到表到表3 35 5。 對于無防腐層的裸鋼管，從實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)值大約為對于無防腐層的裸鋼管，從實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)值大約為5 550mA/m50mA/m2 2。遠(yuǎn)大于有防腐層鋼管的值。因此，裸鋼管采用。遠(yuǎn)大于有防腐層鋼管的值。因此，裸鋼管采用陰報保護(hù)技術(shù)上是可行的，但經(jīng)濟(jì)上是不合理的。陰報保護(hù)技術(shù)上是可行的，但

31、經(jīng)濟(jì)上是不合理的。 埋于土壤中的鋼筋或處在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管其最小保埋于土壤中的鋼筋或處在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管其最小保護(hù)電流密度經(jīng)驗(yàn)值大約為護(hù)電流密度經(jīng)驗(yàn)值大約為2mA/m2mA/m2 2。最小保護(hù)電流密度參數(shù)影響因素很多、數(shù)值變化很大，最小保護(hù)電流密度參數(shù)影響因素很多、數(shù)值變化很大，且在保護(hù)過程中也將隨介質(zhì)環(huán)境的變化而變化故只能作為參且在保護(hù)過程中也將隨介質(zhì)環(huán)境的變化而變化故只能作為參考值。設(shè)計(jì)時常常根據(jù)工程實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)取值。對于沿途考值。設(shè)計(jì)時常常根據(jù)工程實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)取值。對于沿途土壤電阻率和防腐層質(zhì)量變化較大的長距離管道，其陰極保土壤電阻率和防腐層質(zhì)量變化較大的長距離管道，其陰極保護(hù)，

32、常以最小保護(hù)電位和最大保護(hù)電位作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。護(hù)，常以最小保護(hù)電位和最大保護(hù)電位作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。u陰極保護(hù)保護(hù)度陰極保護(hù)保護(hù)度（1 1）保護(hù)度：）保護(hù)度：按國標(biāo)按國標(biāo) GB/I 10123-88GB/I 10123-88中的定義，保護(hù)度是中的定義，保護(hù)度是“通過防蝕措通過防蝕措施使特定類型的腐蝕速率減小的百分?jǐn)?shù)施使特定類型的腐蝕速率減小的百分?jǐn)?shù)”。這一參數(shù)可以直觀。這一參數(shù)可以直觀地看出陰極保護(hù)的效果。它是通過試樣在陰極保護(hù)狀態(tài)下和非地看出陰極保護(hù)的效果。它是通過試樣在陰極保護(hù)狀態(tài)下和非保護(hù)試樣對比得來。在管道實(shí)踐中通常用檢查片來測定。保護(hù)試樣對比得來。在管道實(shí)踐中通常用檢查片來測定。設(shè)非保護(hù)狀態(tài)

33、下自然埋設(shè)的檢查片原始質(zhì)量為設(shè)非保護(hù)狀態(tài)下自然埋設(shè)的檢查片原始質(zhì)量為W WO O，試樣腐，試樣腐蝕后經(jīng)清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為蝕后經(jīng)清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為W1W1，試樣的表面積為，試樣的表面積為S SO O，埋設(shè)，埋設(shè)時間為時間為t t，檢查腐蝕前后的質(zhì)量損失，檢查腐蝕前后的質(zhì)量損失G GO O= W= WO O-W-W1 1俗稱失重。由失俗稱失重。由失重法計(jì)算檢查片的腐蝕速率為：重法計(jì)算檢查片的腐蝕速率為： 同理，在陰極保護(hù)狀態(tài)下試樣原始質(zhì)量為同理，在陰極保護(hù)狀態(tài)下試樣原始質(zhì)量為W WO O，試樣，試樣清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為W W1 1，其表面積為，其表面積為S S1 1

34、，埋設(shè)時間，埋設(shè)時間為為t t，此時的質(zhì)量損失為：，此時的質(zhì)量損失為：G G1 1= W= WO O- W- W1 1則檢查片的腐蝕則檢查片的腐蝕速率為：速率為： 陰極保護(hù)保護(hù)度的計(jì)算公式如下：陰極保護(hù)保護(hù)度的計(jì)算公式如下：當(dāng)用電流密度表示腐蝕速率時，保護(hù)度又可表示為：當(dāng)用電流密度表示腐蝕速率時，保護(hù)度又可表示為： 式中：式中：i icorrcorr未加陰極保護(hù)時金屬的腐蝕電流密度；未加陰極保護(hù)時金屬的腐蝕電流密度； i ia a 陰極保護(hù)時金屬的腐蝕電流密度。陰極保護(hù)時金屬的腐蝕電流密度。 （2 2）保護(hù)效率：）保護(hù)效率： 通過防蝕措施相對于保護(hù)電流密度的特定類型的腐蝕電流通過防蝕措施相對于

35、保護(hù)電流密度的特定類型的腐蝕電流密度減小的百分?jǐn)?shù)。保護(hù)效率可由下式表示密度減小的百分?jǐn)?shù)。保護(hù)效率可由下式表示通過上述公式的比較，可以看出保護(hù)效率的概念區(qū)別于保通過上述公式的比較，可以看出保護(hù)效率的概念區(qū)別于保護(hù)度。保護(hù)效率是以施加的保護(hù)電流密度作為對比量的，而保護(hù)度。保護(hù)效率是以施加的保護(hù)電流密度作為對比量的，而保護(hù)度是以腐蝕電流密度為對比量的。護(hù)度是以腐蝕電流密度為對比量的。由表由表3-63-6可見，隨著陰極保護(hù)電流增大，腐蝕電流密度可見，隨著陰極保護(hù)電流增大，腐蝕電流密度i ia a（i ia a/i/icorrcorr）減小，陰極極化值（）減小，陰極極化值（EE）增大，保護(hù)度）增大，保護(hù)

36、度P P不斷提高，不斷提高，而保護(hù)效率而保護(hù)效率Z Z卻下降了。當(dāng)保護(hù)度為卻下降了。當(dāng)保護(hù)度為8080時，保護(hù)效率為時，保護(hù)效率為39.639.6；在達(dá)到完全保護(hù)時（；在達(dá)到完全保護(hù)時（i ia a=0=0），保護(hù)效率為），保護(hù)效率為0.270.27。據(jù)報道，。據(jù)報道，在靜止條件下，鋼在海水中完全阻止金屬的均勻腐蝕，陰極極在靜止條件下，鋼在海水中完全阻止金屬的均勻腐蝕，陰極極化電流要超過它在自腐蝕電位（化電流要超過它在自腐蝕電位（E Ecorrcorr）下的腐蝕電流的）下的腐蝕電流的380380倍，倍，可見達(dá)到完全保護(hù)時所需能耗之大。因此可見達(dá)到完全保護(hù)時所需能耗之大。因此。為此，應(yīng)采取措施優(yōu)

37、化陰極保護(hù)參數(shù)，使能量。為此，應(yīng)采取措施優(yōu)化陰極保護(hù)參數(shù)，使能量利用合理，并達(dá)到最佳保護(hù)效果。在實(shí)際應(yīng)用中，在陰極保護(hù)利用合理，并達(dá)到最佳保護(hù)效果。在實(shí)際應(yīng)用中，在陰極保護(hù)狀態(tài)下允許管體在不大的腐蝕速度下工作，管子壁厚在設(shè)計(jì)時狀態(tài)下允許管體在不大的腐蝕速度下工作，管子壁厚在設(shè)計(jì)時應(yīng)能滿足在此腐蝕速度下預(yù)期壽命的要求。應(yīng)能滿足在此腐蝕速度下預(yù)期壽命的要求。 美國腐蝕工程師協(xié)會美國腐蝕工程師協(xié)會(NACE)(NACE)在在埋地和水下金屬管道外防埋地和水下金屬管道外防腐推薦規(guī)范腐推薦規(guī)范RPRP010169(198369(1983年修訂年修訂) )的標(biāo)準(zhǔn)中，對陰極保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)中，對陰極保護(hù)準(zhǔn)則做了如下

38、的規(guī)定，并已被世界各國采用準(zhǔn)則做了如下的規(guī)定，并已被世界各國采用2020多年。多年。(1)(1)施加陰極保護(hù)時陰極的負(fù)電位至少為施加陰極保護(hù)時陰極的負(fù)電位至少為850mV850mV，這一電位是，這一電位是相對于接觸電解質(zhì)的飽和相對于接觸電解質(zhì)的飽和Cu/CuSOCu/CuSO4 4參比電極測量的。測量中必參比電極測量的。測量中必須排除須排除IRIR降影響。降影響。(2)(2)相對于飽和相對于飽和Cu/CuSOCu/CuSO4 4參比電極負(fù)極化電位至少為參比電極負(fù)極化電位至少為。(3)(3)在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的參比電極之間的陰極極化在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的參比電極之間的陰極極化值最小為值

39、最小為100mV100mV。這一數(shù)據(jù)的測定可以在極化的形成過程或是。這一數(shù)據(jù)的測定可以在極化的形成過程或是衰減過程中進(jìn)行。衰減過程中進(jìn)行。-850mV-850mV（CSECSE）適用于各種土壤環(huán)境中鋼鐵）適用于各種土壤環(huán)境中鋼鐵構(gòu)筑物的陰極保護(hù)，是世界公認(rèn)的通用準(zhǔn)則。對于有良好覆蓋構(gòu)筑物的陰極保護(hù)，是世界公認(rèn)的通用準(zhǔn)則。對于有良好覆蓋層的管道，這一準(zhǔn)則很實(shí)際。但是覆蓋層的質(zhì)量太劣或是裸管，層的管道，這一準(zhǔn)則很實(shí)際。但是覆蓋層的質(zhì)量太劣或是裸管，采用采用-850mV-850mV的準(zhǔn)則就顯得過保護(hù)和浪費(fèi)，所以國外學(xué)者主張?jiān)诘臏?zhǔn)則就顯得過保護(hù)和浪費(fèi)，所以國外學(xué)者主張?jiān)谶@種條件下采用這種條件下采用-1

40、00mV-100mV極化電位準(zhǔn)則。極化電位準(zhǔn)則。 采用采用-100mV-100mV極化電位準(zhǔn)則，有個基準(zhǔn)點(diǎn)的問題。雖然準(zhǔn)則在陰極極化極化電位準(zhǔn)則，有個基準(zhǔn)點(diǎn)的問題。雖然準(zhǔn)則在陰極極化建立或衰減過程中都可以采用，但在建立過程中由于有建立或衰減過程中都可以采用，但在建立過程中由于有IRIR降的影響，使得降的影響，使得100mV100mV的精度受到了限制，故衰減過程中采用該準(zhǔn)則比較實(shí)際。的精度受到了限制，故衰減過程中采用該準(zhǔn)則比較實(shí)際。德國腐蝕專家經(jīng)大量研究工作，在近一萬公里的管道上進(jìn)行了每五公德國腐蝕專家經(jīng)大量研究工作，在近一萬公里的管道上進(jìn)行了每五公尺一個測量數(shù)據(jù)的詳細(xì)調(diào)查，耗費(fèi)尺一個測量數(shù)據(jù)的

41、詳細(xì)調(diào)查，耗費(fèi)650650萬美元。在萬美元。在l985l985年的年的DIN 30676DIN 30676標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)中，對鋼鐵陰極保護(hù)準(zhǔn)則作了下列規(guī)定，見表中，對鋼鐵陰極保護(hù)準(zhǔn)則作了下列規(guī)定，見表3 37 7。此準(zhǔn)則打破了此準(zhǔn)則打破了-0.85V-0.85V單一不變的指標(biāo)，對不同環(huán)境下，給出了單一不變的指標(biāo)，對不同環(huán)境下，給出了-0.95V-0.95V和和-0.75V-0.75V的指標(biāo)。的指標(biāo)。表表3-73-7鋼鐵材料陰極保護(hù)準(zhǔn)則鋼鐵材料陰極保護(hù)準(zhǔn)則管道實(shí)施陰極保護(hù)的管道實(shí)施陰極保護(hù)的基本條件基本條件：有可靠的直流電源，以保：有可靠的直流電源，以保證提供充足的保護(hù)電流；管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境

42、中（如證提供充足的保護(hù)電流；管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中（如士壤、河流、海水等）；保持管道士壤、河流、海水等）；保持管道縱向電連續(xù)性縱向電連續(xù)性；為確保管道；為確保管道系統(tǒng)陰極保護(hù)的有效性和提高保護(hù)效率，必須做好管道的系統(tǒng)陰極保護(hù)的有效性和提高保護(hù)效率，必須做好管道的電絕電絕緣緣，如選用高質(zhì)量的管道覆蓋層以及合理布局絕緣連接體。，如選用高質(zhì)量的管道覆蓋層以及合理布局絕緣連接體。u管道的電絕緣管道的電絕緣管道電絕緣的目的，是將被保護(hù)管道和不應(yīng)受保護(hù)的金屬管道電絕緣的目的，是將被保護(hù)管道和不應(yīng)受保護(hù)的金屬體從導(dǎo)電性上分開。如果沒有此類裝置，保護(hù)電流將會沿著金體從導(dǎo)電性上分開。如果沒有此類裝置，保護(hù)

43、電流將會沿著金屬導(dǎo)體流到不應(yīng)受保護(hù)的管道、金屬體或大地從而增大電源功屬導(dǎo)體流到不應(yīng)受保護(hù)的管道、金屬體或大地從而增大電源功率的輸出，縮短保護(hù)長度。在雜散電流干擾區(qū)，絕緣裝置還可率的輸出，縮短保護(hù)長度。在雜散電流干擾區(qū)，絕緣裝置還可用來分割干擾區(qū)和非干擾區(qū)，減少雜散電流的干擾區(qū)域。用來分割干擾區(qū)和非干擾區(qū)，減少雜散電流的干擾區(qū)域。 （1 1）絕緣接頭）絕緣接頭 管道的絕緣接頭有法蘭型、整體型（埋地）、活接頭等各管道的絕緣接頭有法蘭型、整體型（埋地）、活接頭等各種型式。近幾年開發(fā)的整體埋地型絕緣接頭具有整體結(jié)構(gòu)、直種型式。近幾年開發(fā)的整體埋地型絕緣接頭具有整體結(jié)構(gòu)、直接埋地和高的絕緣性能，克服了絕

44、緣法蘭密封性能不好、裝配接埋地和高的絕緣性能，克服了絕緣法蘭密封性能不好、裝配影響絕緣質(zhì)量、不能埋地、外緣盤易集塵等不良影響，是管道影響絕緣質(zhì)量、不能埋地、外緣盤易集塵等不良影響，是管道理想的絕緣連接裝置。圖理想的絕緣連接裝置。圖3-23-2是整體型絕緣接頭的結(jié)構(gòu)圖。是整體型絕緣接頭的結(jié)構(gòu)圖。需要設(shè)置絕緣連接的場所有：管道與井、站、庫的連接處；管道需要設(shè)置絕緣連接的場所有：管道與井、站、庫的連接處；管道與設(shè)備所有權(quán)的分界處；支線管道與干線管道的連接處；不同材質(zhì)、與設(shè)備所有權(quán)的分界處；支線管道與干線管道的連接處；不同材質(zhì)、新舊管道及有防腐層與無防腐層管道間連接處；大型穿、跨越段的新舊管道及有防腐

45、層與無防腐層管道間連接處；大型穿、跨越段的兩端；雜散電流干擾段；使用不同陰極保護(hù)方法的交界處。兩端；雜散電流干擾段；使用不同陰極保護(hù)方法的交界處。（2）絕緣支墩（墊）絕緣支墩（墊）當(dāng)管道采用套管形式穿墻或穿越公路、鐵路時，管道與套管必須當(dāng)管道采用套管形式穿墻或穿越公路、鐵路時，管道與套管必須電絕緣。通常采用絕緣支墩或絕緣墊。管道及支撐架、管橋、穿管電絕緣。通常采用絕緣支墩或絕緣墊。管道及支撐架、管橋、穿管隧道、樁、混凝土中的鋼筋等必須電絕緣。若管段兩端已裝有絕緣隧道、樁、混凝土中的鋼筋等必須電絕緣。若管段兩端已裝有絕緣接頭，使架空管段與埋地管道相絕緣，則此時管道可以直接架設(shè)在接頭，使架空管段與

46、埋地管道相絕緣，則此時管道可以直接架設(shè)在支撐架上而無需電絕緣。支撐架上而無需電絕緣。（3）其他電絕緣）其他電絕緣管道穿越河流，采用加重塊、固定錨、混凝土、加重覆蓋層時，管道穿越河流，采用加重塊、固定錨、混凝土、加重覆蓋層時，管道必須與混凝土鋼筋電絕緣，安裝時不得損壞管道原防腐層。管道必須與混凝土鋼筋電絕緣，安裝時不得損壞管道原防腐層。管道與所有相遇的如電纜、管道等金屬構(gòu)筑物必須保持電絕緣。管道與所有相遇的如電纜、管道等金屬構(gòu)筑物必須保持電絕緣。u管道縱向電的連續(xù)性管道縱向電的連續(xù)性 對于非焊接的管道連接頭，應(yīng)焊接跨接導(dǎo)線來保證管道縱對于非焊接的管道連接頭，應(yīng)焊接跨接導(dǎo)線來保證管道縱向電的連續(xù)性

47、，確保電流的流動。向電的連續(xù)性，確保電流的流動。 對于預(yù)應(yīng)力混凝土管道，施加陰極保護(hù)時，每節(jié)管道的縱對于預(yù)應(yīng)力混凝土管道，施加陰極保護(hù)時，每節(jié)管道的縱向鋼筋必須首尾跨接，以保證陰極保護(hù)電流的縱向?qū)?。有時向鋼筋必須首尾跨接，以保證陰極保護(hù)電流的縱向?qū)?。有時還可平行敷設(shè)一條電纜，每節(jié)預(yù)應(yīng)力管道與之相連來實(shí)現(xiàn)電的還可平行敷設(shè)一條電纜，每節(jié)預(yù)應(yīng)力管道與之相連來實(shí)現(xiàn)電的連續(xù)性。連續(xù)性。u陰極保護(hù)管道的附件陰極保護(hù)管道的附件(1)檢查片：檢查片材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)的管道相同，用于定量檢查片：檢查片材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)的管道相同，用于定量分析陰極保護(hù)的效果及土壤的腐蝕性。也有用于其他目的的檢分析陰極保護(hù)的效果及土壤

48、的腐蝕性。也有用于其他目的的檢查片，如在犧牲陽極保護(hù)段，用于代表管道，測量自然電位用。查片，如在犧牲陽極保護(hù)段，用于代表管道，測量自然電位用。檢查片一般成對埋沒，一片與管道相連施加電保護(hù)檢查片一般成對埋沒，一片與管道相連施加電保護(hù))；另一；另一片不相連。經(jīng)一定時間后開挖、稱重、計(jì)算保護(hù)度。片不相連。經(jīng)一定時間后開挖、稱重、計(jì)算保護(hù)度。 檢查片的推薦尺寸為檢查片的推薦尺寸為100mm50mm5mm，采用，采用鋸、氣割方法制取。為不改變檢查片的冶金狀態(tài)，氣割邊鋸、氣割方法制取。為不改變檢查片的冶金狀態(tài)，氣割邊緣應(yīng)去掉緣應(yīng)去掉2030mm。檢查片應(yīng)有安裝孔和編號，編號可。檢查片應(yīng)有安裝孔和編號，編號

49、可用鋼字模打印。用鋼字模打印。 檢查片常規(guī)測試周期不得小于一年。推薦為檢查片常規(guī)測試周期不得小于一年。推薦為l l、2 2、5 5、1010、2020年。檢查片埋設(shè)參見圖年。檢查片埋設(shè)參見圖3-33-3。 檢查片之間相距檢查片之間相距300mm。一般檢查片應(yīng)埋設(shè)在有代。一般檢查片應(yīng)埋設(shè)在有代表意義的腐蝕性地段（環(huán)境中），如污染區(qū)、高鹽堿地帶、表意義的腐蝕性地段（環(huán)境中），如污染區(qū)、高鹽堿地帶、雜散電流嚴(yán)重地區(qū)以及管道陰極保護(hù)范圍末端。在雜散電雜散電流嚴(yán)重地區(qū)以及管道陰極保護(hù)范圍末端。在雜散電流干擾區(qū)，應(yīng)把檢查片埋在直流雜散電流從管道流出的地流干擾區(qū)，應(yīng)把檢查片埋在直流雜散電流從管道流出的地點(diǎn)。

50、點(diǎn)。（2）測試樁：從埋地管道上引出，用于測量管道陰極保護(hù)參數(shù)）測試樁：從埋地管道上引出，用于測量管道陰極保護(hù)參數(shù)的永久測試裝置。的永久測試裝置。，它沿管道安裝，每隔一定距，它沿管道安裝，每隔一定距離焊接一組測試導(dǎo)線，引到測試裝置上。測試導(dǎo)線可固定在水泥測離焊接一組測試導(dǎo)線，引到測試裝置上。測試導(dǎo)線可固定在水泥測試樁上，或置于保護(hù)鋼管內(nèi)。因此有試樁上，或置于保護(hù)鋼管內(nèi)。因此有和和之分。測試樁之分。測試樁有設(shè)置在地上的，有設(shè)置在地下的，長輸管線一般設(shè)置在地上，城有設(shè)置在地上的，有設(shè)置在地下的，長輸管線一般設(shè)置在地上，城市管線因占地的限制有些設(shè)在地表下，結(jié)構(gòu)都相同。市管線因占地的限制有些設(shè)在地表下，

51、結(jié)構(gòu)都相同。測試樁的典型結(jié)構(gòu)及導(dǎo)線連接見圖測試樁的典型結(jié)構(gòu)及導(dǎo)線連接見圖34。 測試樁設(shè)置原則為：測試樁設(shè)置原則為： 電位測試樁，一般每公里設(shè)一支，需要時可以加密或減少；電位測試樁，一般每公里設(shè)一支，需要時可以加密或減少； 電流測試樁，每電流測試樁，每 58 km處設(shè)一支；處設(shè)一支； 套管測試樁，套管穿越處一端或兩端設(shè)置；套管測試樁，套管穿越處一端或兩端設(shè)置； 絕緣接頭測試樁，每一絕緣接頭處設(shè)一支；絕緣接頭測試樁，每一絕緣接頭處設(shè)一支； 跨接測試樁，與其他管道、電纜等構(gòu)筑物相交處設(shè)一支；跨接測試樁，與其他管道、電纜等構(gòu)筑物相交處設(shè)一支； 站內(nèi)測試樁，視需要而設(shè)；站內(nèi)測試樁，視需要而設(shè)； 犧牲陽

52、極測試樁，一般設(shè)在兩組陽極的中間部位。犧牲陽極測試樁，一般設(shè)在兩組陽極的中間部位。測試樁可以測取管道的測試樁可以測取管道的保護(hù)電位、管道保護(hù)電流的保護(hù)電位、管道保護(hù)電流的大小和流向、電絕緣性能及大小和流向、電絕緣性能及干擾方面的參數(shù)。干擾方面的參數(shù)。 測試樁的功能主要區(qū)別測試樁的功能主要區(qū)別在接線上。最簡單的是電位在接線上。最簡單的是電位測試樁，只需引接兩根導(dǎo)線；測試樁，只需引接兩根導(dǎo)線；測管道電流要接四根導(dǎo)線；測管道電流要接四根導(dǎo)線；測兩者間的干擾或絕緣要在測兩者間的干擾或絕緣要在相鄰構(gòu)筑物上各引出兩根導(dǎo)相鄰構(gòu)筑物上各引出兩根導(dǎo)線。一般來說，測試樁的功線。一般來說，測試樁的功能可以結(jié)合在一起

53、使用，有能可以結(jié)合在一起使用，有時測試樁還可和里程樁相結(jié)時測試樁還可和里程樁相結(jié)合。合。u 管道實(shí)施強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站構(gòu)成管道實(shí)施強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站構(gòu)成 管道陰極保護(hù)范圍的制約因素是管道防腐層電阻和管徑，管道陰極保護(hù)范圍的制約因素是管道防腐層電阻和管徑，它以最大保護(hù)電位和最小保護(hù)電位的臨界點(diǎn)來劃分。因此保護(hù)它以最大保護(hù)電位和最小保護(hù)電位的臨界點(diǎn)來劃分。因此保護(hù)一條管道常常需要設(shè)一個或幾個陰極保護(hù)站。因此，首先要知一條管道常常需要設(shè)一個或幾個陰極保護(hù)站。因此，首先要知道一個站能保護(hù)多遠(yuǎn)，這樣才能確定所需的站數(shù)。為了求得保道一個站能保護(hù)多遠(yuǎn)，這樣才能確定所需的站數(shù)。為了求得保護(hù)長度，必須知道當(dāng)管道

54、上通入陰極極化電流后所產(chǎn)生的極化護(hù)長度，必須知道當(dāng)管道上通入陰極極化電流后所產(chǎn)生的極化電位的沿線分布，求取最大保護(hù)電位經(jīng)過多少公里降低到最小電位的沿線分布，求取最大保護(hù)電位經(jīng)過多少公里降低到最小保護(hù)電位保護(hù)電位。（一）管道沿線外加電位與電流的分布規(guī)律（一）管道沿線外加電位與電流的分布規(guī)律 如圖，外加電流的電源正極接輔助陽極，負(fù)極接在被保護(hù)管段的如圖，外加電流的電源正極接輔助陽極，負(fù)極接在被保護(hù)管段的中央，這一點(diǎn)稱為匯流點(diǎn)或通電點(diǎn)。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極和中央，這一點(diǎn)稱為匯流點(diǎn)或通電點(diǎn)。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極和大地流至匯流點(diǎn)兩側(cè)管道，在兩側(cè)金屬管壁中流動的電流是流向匯流大地流至匯流點(diǎn)兩側(cè)

55、管道，在兩側(cè)金屬管壁中流動的電流是流向匯流點(diǎn)的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。點(diǎn)的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。n 假設(shè)假設(shè)假定輔助陽極相對于整個大地是一個點(diǎn)電源，它通電后在假定輔助陽極相對于整個大地是一個點(diǎn)電源，它通電后在地下所形成的是一個半球面的電場。理論上在匯流點(diǎn)處的管道地下所形成的是一個半球面的電場。理論上在匯流點(diǎn)處的管道沿線電位分布的基本公式是根據(jù)下列假設(shè)條件推出的：沿線電位分布的基本公式是根據(jù)下列假設(shè)條件推出的：(1)管道防腐層均勻一致，并具有良好的電絕緣性能，與土管道防腐層均勻一致，并具有良好的電絕緣性能，與土壤接觸且土質(zhì)均勻一致，因此管道沿線各點(diǎn)的單位

56、面積過渡電壤接觸且土質(zhì)均勻一致，因此管道沿線各點(diǎn)的單位面積過渡電阻相等。阻相等。指電流從土壤沿徑向流入管道時的電阻，其指電流從土壤沿徑向流入管道時的電阻，其數(shù)值主要決定于防腐層電阻。數(shù)值主要決定于防腐層電阻。(2)因土壤橫截面積無窮大，土壤電阻可以忽略不計(jì)。因土壤橫截面積無窮大，土壤電阻可以忽略不計(jì)。n邊界條件：邊界條件：通常有三種情況通常有三種情況(1)無限長管段的計(jì)算：即全線只有一個陰極保護(hù)站，線路無限長管段的計(jì)算：即全線只有一個陰極保護(hù)站，線路上沒有用絕緣法蘭。上沒有用絕緣法蘭。(2)有限長管段的計(jì)算：即全線有多個陰極保護(hù)站，兩個相有限長管段的計(jì)算：即全線有多個陰極保護(hù)站，兩個相鄰站之間

57、的管道由兩個站共同保護(hù)。鄰站之間的管道由兩個站共同保護(hù)。(3)保護(hù)段終點(diǎn)有絕緣法蘭的計(jì)算：一般設(shè)有陰極保護(hù)的管保護(hù)段終點(diǎn)有絕緣法蘭的計(jì)算：一般設(shè)有陰極保護(hù)的管道在進(jìn)入輸油站或油庫以前須裝設(shè)絕緣法蘭，以免保護(hù)電流向道在進(jìn)入輸油站或油庫以前須裝設(shè)絕緣法蘭，以免保護(hù)電流向站內(nèi)或庫內(nèi)流失。站內(nèi)或庫內(nèi)流失。由式（由式（3-10）、（）、（3-11）可解出沿線各處電位與電流的關(guān)系：）可解出沿線各處電位與電流的關(guān)系： 在匯流點(diǎn)處，在匯流點(diǎn)處，x=0，故匯流點(diǎn)一側(cè)的電流為：，故匯流點(diǎn)一側(cè)的電流為：（二）保護(hù)范圍的計(jì)算（二）保護(hù)范圍的計(jì)算1. 無限長管道的計(jì)算無限長管道的計(jì)算匯流點(diǎn)處的總電流就是該保護(hù)裝置的輸出

58、電流，它等于管匯流點(diǎn)處的總電流就是該保護(hù)裝置的輸出電流，它等于管道一側(cè)流至匯流點(diǎn)電流的兩倍，即道一側(cè)流至匯流點(diǎn)電流的兩倍，即I=2I0。方程式（方程式（3-10）和（）和（3-11）物理意義：）物理意義：當(dāng)全線只有一個當(dāng)全線只有一個陰極保護(hù)站時，管道沿線的電位及電流值按對數(shù)曲線規(guī)律下降。陰極保護(hù)站時，管道沿線的電位及電流值按對數(shù)曲線規(guī)律下降。在匯流點(diǎn)附近的電位和電流值變化激烈，離匯流點(diǎn)愈遠(yuǎn)變化在匯流點(diǎn)附近的電位和電流值變化激烈，離匯流點(diǎn)愈遠(yuǎn)變化愈平緩。愈平緩。曲線的陡度決定于衰減因數(shù)曲線的陡度決定于衰減因數(shù) ，主要是防，主要是防腐層過渡電阻腐層過渡電阻RT的影響。的影響。 由于最大保護(hù)電位是有

59、限度的，故匯流點(diǎn)處的電位應(yīng)小于由于最大保護(hù)電位是有限度的，故匯流點(diǎn)處的電位應(yīng)小于或等于最大保護(hù)電位或等于最大保護(hù)電位Emax。當(dāng)沿線的管。當(dāng)沿線的管/地電位降至最小保護(hù)電地電位降至最小保護(hù)電位位Emin處，就是保護(hù)段的末端。故一個陰極保護(hù)站所可能保護(hù)處，就是保護(hù)段的末端。故一個陰極保護(hù)站所可能保護(hù)的一側(cè)的最長距離，可由式（的一側(cè)的最長距離，可由式（3-13）算出。）算出。TTRr /由式（由式（3-12）和式（）和式（3-13）可得結(jié)論：由于管材選定后，）可得結(jié)論：由于管材選定后，rT是一個常數(shù)而且很小，所以陰極保護(hù)管道所需保護(hù)電流是一個常數(shù)而且很小，所以陰極保護(hù)管道所需保護(hù)電流I0的大的大小

60、和可保護(hù)段落長度主要受防腐層電阻的影響。防腐層質(zhì)量好，小和可保護(hù)段落長度主要受防腐層電阻的影響。防腐層質(zhì)量好，則電能消耗少，保護(hù)距離也長。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)瀝青防腐層則電能消耗少，保護(hù)距離也長。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)瀝青防腐層施工質(zhì)量較好時，管道單位面積防腐層過渡電阻能達(dá)到施工質(zhì)量較好時，管道單位面積防腐層過渡電阻能達(dá)到10000m2以上，有的達(dá)以上，有的達(dá)2000030000m2。故目前按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。故目前按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，在設(shè)計(jì)計(jì)算中常取防腐層的范要求，在設(shè)計(jì)計(jì)算中常取防腐層的RP=10000m2，對于合，對于合成樹脂類防腐層均會高出此值。成樹脂類防腐層均會高出此值。對于長度超出一個站保護(hù)范圍的長距離管