管道陰極保護(hù)

1、管道陰極保護(hù)理論與實(shí)踐管道陰極保護(hù)理論與實(shí)踐胡士信胡士信中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司v 第一節(jié)第一節(jié) 腐蝕與防護(hù)腐蝕與防護(hù)v 第二節(jié)第二節(jié) 陰極保護(hù)陰極保護(hù)v 第三節(jié)第三節(jié) 犧牲陽(yáng)極保護(hù)犧牲陽(yáng)極保護(hù)v 第四節(jié)第四節(jié) 強(qiáng)制電流強(qiáng)制電流v 第五節(jié)第五節(jié) 排流保護(hù)排流保護(hù)v 第六節(jié)第六節(jié) 陰極保護(hù)管道設(shè)計(jì)陰極保護(hù)管道設(shè)計(jì)v 第七節(jié)第七節(jié) 陰極保護(hù)測(cè)試陰極保護(hù)測(cè)試v 第八節(jié)第八節(jié) 運(yùn)行與管理運(yùn)行與管理第一節(jié)第一節(jié) 腐蝕與防護(hù)腐蝕與防護(hù)1.1 腐蝕定義及防腐的意義腐蝕定義及防腐的意義1.1.1 定義定義 可從幾方面下定義（1）由于材料與環(huán)境作用而引起的破壞和變質(zhì)由于材料與

2、環(huán)境作用而引起的破壞和變質(zhì)；（2）除了單純機(jī)械破壞以外的材料一切破壞除了單純機(jī)械破壞以外的材料一切破壞；（3）冶金的逆過程冶金的逆過程。 ISO定義： 金屬與環(huán)境間的物理金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化,并常可導(dǎo)致金并?？蓪?dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能受到損傷。注：該相互作用通常為電的功能受到損傷。注：該相互作用通常為電化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)。（見GB/T 10123-2001） 1.1.2 防蝕意義腐蝕損失 UK，Hoar,1969為13.65億英鎊3.5%GDP； US

3、1975，700億 4.2%GDP，820億，1982年，1260億， 1992年，1700億； NACE 新統(tǒng)計(jì)為3000億，GDP4.2%，其中基礎(chǔ)設(shè)施為 1500億，1100/人； 中國(guó) 石油行業(yè) 1987統(tǒng)計(jì)，漏泄：容器0.14次/臺(tái)年，管道2萬(wàn)/年； 1989，石化 約20億； 西直門橋1979建，1999拆，重修費(fèi)用3000萬(wàn)，北京立交橋 有200座，僅大北窯橋改造工程就花4000萬(wàn)； 2003年10月發(fā)表的中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告指出: 我國(guó)腐蝕損失為 50005000億元億元/ /年年 5%GDP 其中其中 20% 20% 可以避免可以避免 1000 1000億元億元

4、1.1.3 腐蝕分類 （1）高溫、低溫；（2）化學(xué)、電化學(xué)；（3）濕、干腐蝕。 1.1.4 腐蝕速率表示方法（1）均勻腐蝕： 失重量、腐蝕深度、腐蝕電流；（2）局部腐蝕 ：點(diǎn)蝕系數(shù)。 1.2 防蝕方法防蝕方法 1 選擇耐蝕材料選擇耐蝕材料 ( (供應(yīng)、耐蝕、成本、強(qiáng)度、加工性、外觀等因素供應(yīng)、耐蝕、成本、強(qiáng)度、加工性、外觀等因素) ) 2 2 與環(huán)境隔離的防腐層技術(shù)與環(huán)境隔離的防腐層技術(shù) 3 3 適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 4 陰極保護(hù)陰極保護(hù) 5 5 緩蝕劑緩蝕劑 6 6 改變環(huán)境改變環(huán)境 降溫、降速、除氧、改變濃度降溫、降速、除氧、改變濃度 7 7 防銹技術(shù)（電鍍、涂料）防銹技術(shù)（電

5、鍍、涂料） 8 8 材料改性（不銹鋼）材料改性（不銹鋼）1.3 1.3 腐蝕領(lǐng)域新方向腐蝕領(lǐng)域新方向 肖紀(jì)美，簡(jiǎn)易材料觀，李金桂，表面工程論 第二節(jié)第二節(jié) 陰極保護(hù)陰極保護(hù)2.1 陰極保護(hù)原理陰極保護(hù)原理 1 三電極理論 2 E-pH理論 3 極化理論 4 原電池理論 原電池三要素：原電池三要素： 1）兩電極電位不同的兩電極；）兩電極電位不同的兩電極； 2）兩電極必須在同一電解質(zhì)溶液里；）兩電極必須在同一電解質(zhì)溶液里； 3）兩電極間必須有導(dǎo)線連接）兩電極間必須有導(dǎo)線連接。 防腐蝕方法：防腐蝕方法： 陰極保護(hù)破壞（陰極保護(hù)破壞（1），防腐層破壞（），防腐層破壞（2）。 2.2 陰極保護(hù)參數(shù)陰極保

6、護(hù)參數(shù) 2.2.1 保護(hù)電位準(zhǔn)則保護(hù)電位準(zhǔn)則（NACE RP 0169-96、SY/T 0036）： （1）通電情況下通電情況下 -850mV； （2）極化電位極化電位 -850mV； （3）極化電位差極化電位差 -100mV。 測(cè)試條件測(cè)試條件 (1) 通電條件下測(cè)量通電條件下測(cè)量,含有含有IR降降,必須除去必須除去 (2) 通常采用斷電法測(cè)量通常采用斷電法測(cè)量,不含不含IR降降 (3) 極化形成或衰減過程中極化形成或衰減過程中 (4) 管網(wǎng)及雜散電流干擾下管網(wǎng)及雜散電流干擾下,必須采用探必須采用探頭法測(cè) 術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ): v 參比電極：參比電極： 一種不極化電極，可用于測(cè)量管一種不極化電極，可用

7、于測(cè)量管/地電位，它具有穩(wěn)地電位，它具有穩(wěn)定的氫標(biāo)電位。土壤中常用的是定的氫標(biāo)電位。土壤中常用的是Cu/CuSO4電極。在一些不易接電極。在一些不易接近的地方，有時(shí)也用金屬電極（如近的地方，有時(shí)也用金屬電極（如Zn）。）。測(cè)量交流電壓時(shí)可使測(cè)量交流電壓時(shí)可使用金屬棒作參比電極。用金屬棒作參比電極。v Voff斷電電位斷電電位 ： 斷開陰極保護(hù)電流后瞬間直接測(cè)得的管斷開陰極保護(hù)電流后瞬間直接測(cè)得的管/地電位。地電位。因不含因不含IR降，故可視為極化電位。降，故可視為極化電位。vVon通電電位通電電位 ：施加陰極保護(hù)電流情況下測(cè)得的管施加陰極保護(hù)電流情況下測(cè)得的管/地電位。地電位。 因含有因含有I

8、R降，故不宜做為保護(hù)準(zhǔn)則用。若要用時(shí)，應(yīng)考慮排降，故不宜做為保護(hù)準(zhǔn)則用。若要用時(shí)，應(yīng)考慮排 除其除其IR降成分。降成分。v極化電位極化電位 ：施加保護(hù)電流后引起管施加保護(hù)電流后引起管/地電位的偏移。地電位的偏移。 v管地電位管地電位 ：用與土壤相接觸的參比電極測(cè)得的管道對(duì)地電位。用與土壤相接觸的參比電極測(cè)得的管道對(duì)地電位。 2.2.2 保護(hù)電位密度保護(hù)電位密度 覆蓋層的質(zhì)量覆蓋層的質(zhì)量 環(huán)境條件（流速、污染、溫度）環(huán)境條件（流速、污染、溫度）2.3 陰極保護(hù)方法陰極保護(hù)方法 1 犧牲陽(yáng)極法犧牲陽(yáng)極法 2 強(qiáng)制電流法強(qiáng)制電流法 3 排流保護(hù)法排流保護(hù)法 方法比較見表6-1 CATHODIC CO

9、RROSION PROTECTION2.4 防腐層與陰極保護(hù)防腐層與陰極保護(hù)（1）防腐層的作用：隔絕電解質(zhì)防腐層的作用：隔絕電解質(zhì)（2）防腐層的種類防腐層的種類石油瀝青：早期用、面積電阻低、有污染、應(yīng)淘汰石油瀝青：早期用、面積電阻低、有污染、應(yīng)淘汰環(huán)氧煤礦瀝青：早期用于補(bǔ)口、面積電阻很低、質(zhì)量不宜控制、環(huán)氧煤礦瀝青：早期用于補(bǔ)口、面積電阻很低、質(zhì)量不宜控制、 應(yīng)禁用應(yīng)禁用煤焦油瓷漆：性能好、壽命長(zhǎng)、面積電阻低、有污染、不應(yīng)大量煤焦油瓷漆：性能好、壽命長(zhǎng)、面積電阻低、有污染、不應(yīng)大量 應(yīng)用應(yīng)用環(huán)氧粉末環(huán)氧粉末(FBE)：性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面積電阻高、應(yīng)大力推廣應(yīng)用性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面積電阻高、應(yīng)大力

10、推廣應(yīng)用聚乙烯聚乙烯(PE)：性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面積電阻很高、但有陰極屏蔽作性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面積電阻很高、但有陰極屏蔽作用用三層三層PE(FBE-膠膠-PE)：性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面電阻很高、防腐功能強(qiáng)、性能優(yōu)、壽命長(zhǎng)、面電阻很高、防腐功能強(qiáng)、 但有陰極屏蔽作用但有陰極屏蔽作用 （3）防腐層質(zhì)量與陰極保護(hù)電流密度防腐層質(zhì)量與陰極保護(hù)電流密度 2.5 陰極保護(hù)技術(shù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀陰極保護(hù)技術(shù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀（1）管道 20000km長(zhǎng)輸管道全施加保護(hù) 油田集輸管道基本施加了保護(hù) 市政供氣、水管道有上保護(hù)和無(wú)保護(hù)的 （2）儲(chǔ)罐 國(guó)內(nèi)大型儲(chǔ)罐基本都施加了保護(hù) 城市加油站的小型儲(chǔ)罐有的上了保護(hù) （3）標(biāo)準(zhǔn)與法律 中國(guó)石油天

11、然氣管道保護(hù)條例 國(guó)內(nèi)有一套陰極保護(hù)的待業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)第三節(jié) 犧牲陽(yáng)極保護(hù)犧牲陽(yáng)極保護(hù)3.1 犧牲陽(yáng)極種類犧牲陽(yáng)極種類 v 基本要求：基本要求： （1）要有足夠的負(fù)電位，且很穩(wěn)定；）要有足夠的負(fù)電位，且很穩(wěn)定； （2）工作中陽(yáng)極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落；）工作中陽(yáng)極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落； （3）電流效率高；）電流效率高； （4）電化當(dāng)量高，單位重量的電容量大；）電化當(dāng)量高，單位重量的電容量大； （5）腐蝕產(chǎn)物無(wú)毒，不污染環(huán)境；）腐蝕產(chǎn)物無(wú)毒，不污染環(huán)境； （6）材料來源廣，加工容易；）材料來源廣，加工容易； （7）價(jià)格便宜。）價(jià)格便宜。 3.1.1 鎂及鎂合金鎂及鎂合金：（1）品

12、種：高純鎂、高電位、標(biāo)準(zhǔn)；品種：高純鎂、高電位、標(biāo)準(zhǔn)；（2）性能：電位高、效率低；）性能：電位高、效率低；3.1.2 鋅及鋅合金鋅及鋅合金 （1）品種：高純鋅、鋅）品種：高純鋅、鋅-鋁鋁-鎘、鋅鎘、鋅-鋁；鋁；（2）性能：電位低、效率高；）性能：電位低、效率高；3.1.3 鋁合金鋁合金 （1）品種：鋁）品種：鋁-鋅鋅-銦、鋁銦、鋁-鋅鋅-汞；汞； （2）性能：不能用于土壤中。）性能：不能用于土壤中。質(zhì)量要求：要點(diǎn)雜質(zhì)含量不能大，主要是鐵，合金成分合理質(zhì)量要求：要點(diǎn)雜質(zhì)含量不能大，主要是鐵，合金成分合理. 3.2 犧牲陽(yáng)極應(yīng)用犧牲陽(yáng)極應(yīng)用 依據(jù)環(huán)境條件選用依據(jù)環(huán)境條件選用 （表（表8-13） 依

13、據(jù)保護(hù)對(duì)象選依據(jù)保護(hù)對(duì)象選 依據(jù)使用功能選依據(jù)使用功能選 3.3 犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì) 1 陽(yáng)極種類的選擇（表陽(yáng)極種類的選擇（表8-13） 2 計(jì)算程序計(jì)算程序 （1）接地電阻）接地電阻 （2）單支輸出電流）單支輸出電流 （3）所需陽(yáng)極數(shù)量）所需陽(yáng)極數(shù)量 （4）陽(yáng)極壽命）陽(yáng)極壽命 3 地床結(jié)構(gòu)地床結(jié)構(gòu) 填料的成分和作用填料的成分和作用 4 施工施工 （1）地床位置）地床位置 （2）陽(yáng)極間隔）陽(yáng)極間隔 （3）埋設(shè)方式）埋設(shè)方式 5 犧牲陽(yáng)極的特殊應(yīng)用犧牲陽(yáng)極的特殊應(yīng)用 （1）接地極）接地極 （2）參比電極）參比電極 （3）防強(qiáng)電干擾接地柵）防強(qiáng)電干擾接地柵 （4）接地電池）接地電池第四節(jié)第四

14、節(jié) 強(qiáng)制電流強(qiáng)制電流4.1 電源電源 4.1.1 要求要求 （1）安全可靠；）安全可靠； （2）電流電壓連續(xù)可調(diào)；）電流電壓連續(xù)可調(diào)； （3）適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境；）適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境； （4）有富裕電容量；）有富裕電容量； （5）與系統(tǒng)電阻相配；）與系統(tǒng)電阻相配； （6）操作維護(hù)簡(jiǎn)單；價(jià)格合理。）操作維護(hù)簡(jiǎn)單；價(jià)格合理。 4.1.2 電源種類 （1）整流器 （2）太陽(yáng)電池 （3） CCVT （4） TEG （5）風(fēng)力發(fā)電機(jī) ALTERNATIVE DC-POWER SOURCESFOR CATHODIC PROTECTION UNITS4.1.3 電源選用原則電源選用原則 （1）首選整流器；）首選整流器；

15、 （2）優(yōu)化恒電位；）優(yōu)化恒電位； （3）無(wú)電看氣象；）無(wú)電看氣象； （4）發(fā)電有無(wú)氣）發(fā)電有無(wú)氣 (5) CCITT和和ITU無(wú)電地區(qū)的電源推薦方案無(wú)電地區(qū)的電源推薦方案(P104)4.2 輔助陽(yáng)極輔助陽(yáng)極 v 基本要求：基本要求： （1）消耗率低，）消耗率低， （2）陽(yáng)極極化低；）陽(yáng)極極化低； （3）導(dǎo)電性好；）導(dǎo)電性好； （4）可靠性高；）可靠性高； （5）足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性；）足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性； （6）耐磨蝕，抗侵蝕；）耐磨蝕，抗侵蝕； （7）材料來源廣，價(jià)格便宜；）材料來源廣，價(jià)格便宜； （8）容易制造成各種形狀）容易制造成各種形狀。4.2.1 陽(yáng)極分類陽(yáng)極分類 （1）石墨

16、陽(yáng)極）石墨陽(yáng)極 ； （2）高硅鑄鐵陽(yáng)極）高硅鑄鐵陽(yáng)極 ； （3）磁性氧化鐵陽(yáng)極）磁性氧化鐵陽(yáng)極 ； （4）金屬氧化物陽(yáng)極）金屬氧化物陽(yáng)極 ； （5）柔性陽(yáng)極）柔性陽(yáng)極 。 4.2.2 回填料回填料 （1）作用：降低陽(yáng)極）作用：降低陽(yáng)極/土壤接觸電阻；土壤接觸電阻； 良好導(dǎo)電率；良好導(dǎo)電率； 腐蝕氣體排出；腐蝕氣體排出； 耐陽(yáng)極產(chǎn)物。耐陽(yáng)極產(chǎn)物。 （2）品種：）品種： 石油焦、冶金焦石油焦、冶金焦 （3）粒徑）粒徑 315 mm (4) 含碳量含碳量 大于大于85%4.2.3 地床結(jié)構(gòu)及位置地床結(jié)構(gòu)及位置 （1）設(shè)計(jì)原則：接地電阻要適當(dāng)；）設(shè)計(jì)原則：接地電阻要適當(dāng)； 干擾影響小；干擾影響??； 電

17、流分布均勻；電流分布均勻； （2）結(jié)構(gòu)：要加回填料，以防氣阻；）結(jié)構(gòu)：要加回填料，以防氣阻； 上部要有粗砂，利于排氣；上部要有粗砂，利于排氣； （3）形式：淺埋立式、）形式：淺埋立式、 淺埋水平式、淺埋水平式、 深井可換式、深井可換式、 深井閉合式深井閉合式。 第五節(jié)第五節(jié) 排流保護(hù)排流保護(hù)5.1 直流干擾危害及防護(hù)直流干擾危害及防護(hù) 5.1.1 DCDC雜散電流判據(jù)雜散電流判據(jù)（1）管）管/地電位偏移地電位偏移+20mV或地電位梯度大于或地電位梯度大于0.5mV/m確認(rèn)有干擾；確認(rèn)有干擾；（2）管）管/地電位偏移地電位偏移+100mV或地電位梯度大于或地電位梯度大于2.5mV/m要采取措施。

18、要采取措施。5.1.2 DCDC雜散電流的危害雜散電流的危害（1）電蝕：激烈、集中、量大，鐵）電蝕：激烈、集中、量大，鐵 9.1kg/A.a； （2）實(shí)例：東北管網(wǎng)，雜散電流干擾區(qū)占）實(shí)例：東北管網(wǎng)，雜散電流干擾區(qū)占2%，而腐蝕，而腐蝕 穿孔占穿孔占60%； 高達(dá)高達(dá)500A，腐蝕率大于腐蝕率大于10-15mm/a； 最快為最快為3個(gè)月穿孔；個(gè)月穿孔； （3）主要干擾源：電（地）鐵、電解、電鍍、電焊）主要干擾源：電（地）鐵、電解、電鍍、電焊（船的維修（船的維修)、陰極保護(hù)（城市管道）、直流用電設(shè)、陰極保護(hù)（城市管道）、直流用電設(shè)備。備。5.1.3 防護(hù)防護(hù) （1）直接排流）直接排流 ； （2）

19、極性排流）極性排流 ； （3）強(qiáng)制排流）強(qiáng)制排流 ； （4）間接排流）間接排流 ； (5）鎂陽(yáng)極極性間接排流）鎂陽(yáng)極極性間接排流 。5.2 交流干擾危害及防護(hù)交流干擾危害及防護(hù) 5.2.1 ACAC雜散電流感應(yīng)影響雜散電流感應(yīng)影響 （1）干擾源：）干擾源： 大于大于110kV高壓線路、高壓線路、 電氣化鐵路、電氣化鐵路、 發(fā)電廠變電站發(fā)電廠變電站 （2）影響途徑：）影響途徑： 容性耦合、容性耦合、 阻性耦合、阻性耦合、 感性耦合感性耦合 （3）實(shí)例：寶成線油庫(kù)管線、）實(shí)例：寶成線油庫(kù)管線、 東北管道（兩線一地、哈大線東北管道（兩線一地、哈大線)SIGNIFICANT PARAMETERS IN

20、 ANALYSIS OF HVAC INTERFERENCE ON PIPELINESElectromagnetic fieldSoil resistivity W W x mCoating quality Coating resistanceLength of parallelismOffset distanceHIGH VOLTAGE INTERFERENCE INDUCED PIPE TO SOIL VOLTAGE5.2.2 ACAC雜散電流感應(yīng)影響危害雜散電流感應(yīng)影響危害 （1）安全）安全 操作人員操作人員 設(shè)備安全設(shè)備安全 （2）腐蝕影響）腐蝕影響 對(duì)于鋼鐵相當(dāng)對(duì)于鋼鐵相當(dāng)DC的的1

21、%2% 兩性金屬不能忽略兩性金屬不能忽略5.2.3 防護(hù)防護(hù) （1）指標(biāo)：持續(xù)）指標(biāo)：持續(xù)65V(德國(guó)德國(guó)Afk3）60V(中國(guó)中國(guó)GB6830、TB/T2832）；）； 瞬間瞬間1000V（德國(guó)）德國(guó)）430V（中國(guó)）中國(guó)） （2）防護(hù)：接地排流、極性排流、嵌位式排流、電容排流、絕緣）防護(hù)：接地排流、極性排流、嵌位式排流、電容排流、絕緣 隔斷、隔斷、 AT(自耦變壓器）自耦變壓器）BT(吸流變壓器）方式、吸流變壓器）方式、 絕緣接頭防護(hù)絕緣接頭防護(hù) （3）國(guó)內(nèi)實(shí)踐：）國(guó)內(nèi)實(shí)踐： 寶成線、寶成線、 哈大線、哈大線、 秦京線秦京線第六節(jié)第六節(jié) 陰極保護(hù)管道設(shè)計(jì)陰極保護(hù)管道設(shè)計(jì)6.1 陰極保護(hù)電絕

22、緣陰極保護(hù)電絕緣 6.1.1 防腐層防腐層6.1.2 絕緣接頭絕緣接頭6.1.3 絕緣法蘭絕緣法蘭6.1.4 絕緣支撐絕緣支撐6.1.5 與其它構(gòu)筑物電絕緣與其它構(gòu)筑物電絕緣(穿跨越處穿跨越處) 6.2 電連續(xù)性電連續(xù)性6.2.1 跨接跨接 法蘭接處法蘭接處 站外干線管道連接站外干線管道連接 閥室外連接閥室外連接 預(yù)應(yīng)力混凝土管道的環(huán)向筋的連接預(yù)應(yīng)力混凝土管道的環(huán)向筋的連接6.3 測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng) 6.3.1 遙控系統(tǒng)遙控系統(tǒng)6.3.2 遙測(cè)系統(tǒng)遙測(cè)系統(tǒng)6.3.3 測(cè)試樁種類測(cè)試樁種類(電位、電流、絕緣、交叉、套管）電位、電流、絕緣、交叉、套管）6.3.4 測(cè)試探頭的應(yīng)用（罐底、雜散電流、管網(wǎng)

23、）測(cè)試探頭的應(yīng)用（罐底、雜散電流、管網(wǎng)）6.3.5 參比電極（恒電位儀、近參比）參比電極（恒電位儀、近參比）6.4 測(cè)試項(xiàng)目與管理（詳見第測(cè)試項(xiàng)目與管理（詳見第8節(jié)）節(jié)）6.4.1 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)6.4.2 強(qiáng)制電流系統(tǒng)強(qiáng)制電流系統(tǒng)6.4.3 陰極保護(hù)管理的三大指標(biāo)陰極保護(hù)管理的三大指標(biāo)6.4.4 測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目6.5 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 6.5.1 強(qiáng)制電流系統(tǒng)強(qiáng)制電流系統(tǒng) （1)1)所需保護(hù)總電流所需保護(hù)總電流 (2) (2)單站保護(hù)范圍單站保護(hù)范圍 (3) (3) 所需站數(shù)所需站數(shù) (4) (4)單站電流單站電流（5)5)單支陽(yáng)極電阻單支陽(yáng)極電阻 (6) (6)所需陽(yáng)極質(zhì)所需陽(yáng)

24、極質(zhì) (7) (7)回路電阻（陽(yáng)極、陰極導(dǎo)線、陽(yáng)極導(dǎo)線）回路電阻（陽(yáng)極、陰極導(dǎo)線、陽(yáng)極導(dǎo)線） (8) (8)電源功率電源功率6.5.2 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)（1）所需保護(hù)電流）所需保護(hù)電流 （2）單支陽(yáng)極電流）單支陽(yáng)極電流（3）陽(yáng)極數(shù)量）陽(yáng)極數(shù)量 （4）單支陽(yáng)極保護(hù)范圍）單支陽(yáng)極保護(hù)范圍（5）陽(yáng)極壽命）陽(yáng)極壽命第七節(jié)第七節(jié) 陰極保護(hù)測(cè)試陰極保護(hù)測(cè)試7.1 陰極保護(hù)電位測(cè)試陰極保護(hù)電位測(cè)試 7.1.1 一般原則 7.1.2 參比電極 7.1.3 測(cè)試儀器 7.1.4 測(cè)試方法 7.1.5 電位測(cè)試中IR降影響及消除 7.2 保護(hù)準(zhǔn)則測(cè)試保護(hù)準(zhǔn)則測(cè)試 7.2.1 一般要求 7.2.2 通電電位

25、-850mV 7.2.3 極化電位-850mV 7.2.4 100mV極化差 建立中 衰減中 7.3 7.3 電流測(cè)試電流測(cè)試 7.3.1 犧牲陽(yáng)極電流犧牲陽(yáng)極電流 標(biāo)準(zhǔn)電阻法標(biāo)準(zhǔn)電阻法 雙電流表法雙電流表法 7.3.2 管內(nèi)電流管內(nèi)電流 兩極法兩極法 四極法四極法 7.3.3 保護(hù)電流密度保護(hù)電流密度 Js = (I1 I2)/ S 7.4 電阻測(cè)試電阻測(cè)試 7.4.1 土壤電阻率土壤電阻率 現(xiàn)場(chǎng)四極法現(xiàn)場(chǎng)四極法 土壤箱法土壤箱法 7.4.2 接地電阻接地電阻 ZC8ZC8三極法三極法 兩極法兩極法 MEASUREMENT OF CURRENT DENSITY AND COATING RES

26、ISTANCECATHODIC PROTECTION OF PIPELINES7.5 故障點(diǎn)測(cè)試故障點(diǎn)測(cè)試 7.5.1 套管短路套管短路 電位差法電位差法 7.5.2 覆蓋層漏點(diǎn)覆蓋層漏點(diǎn) 地面檢漏地面檢漏 地電位梯度地電位梯度 7.5.3 與其它管道短路點(diǎn)與其它管道短路點(diǎn) 地面電位梯度地面電位梯度7.6 覆蓋層面積電阻測(cè)試覆蓋層面積電阻測(cè)試 7.6.1 方法簡(jiǎn)介方法簡(jiǎn)介 7.6.2 原理原理直流電場(chǎng)理論直流電場(chǎng)理論 7.6.3 問題討論問題討論名稱（定義）、單位名稱（定義）、單位德國(guó)貝克曼定義：防腐層電阻率是防腐層電阻和面積的乘積。德國(guó)貝克曼定義：防腐層電阻率是防腐層電阻和面積的乘積。單位：

27、單位：m2。測(cè)量方法的區(qū)別測(cè)量方法的區(qū)別NACE TM 0102地下管道保護(hù)性覆蓋層電導(dǎo)率的測(cè)量方法地下管道保護(hù)性覆蓋層電導(dǎo)率的測(cè)量方法覆蓋層面電阻與保護(hù)電流密度的關(guān)系覆蓋層面電阻與保護(hù)電流密度的關(guān)系 7.6.4 檢漏與面電阻測(cè)量的區(qū)別檢漏與面電阻測(cè)量的區(qū)別檢漏可定性的給出防腐層的好與壞，但不能得出面電阻；檢漏可定性的給出防腐層的好與壞，但不能得出面電阻；交流檢測(cè)信號(hào)無(wú)論是電平還是電流都與直流不一樣；交流檢測(cè)信號(hào)無(wú)論是電平還是電流都與直流不一樣；用于檢漏，交流電流信號(hào)好于電平信號(hào)用于檢漏，交流電流信號(hào)好于電平信號(hào)。 NACE TM 0102簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 （1）一般方法）一般方法 （2）電位衰減法）

28、電位衰減法 （3）用電導(dǎo)率來評(píng)價(jià)覆蓋層狀態(tài)）用電導(dǎo)率來評(píng)價(jià)覆蓋層狀態(tài)第八節(jié)第八節(jié) 運(yùn)行與管理運(yùn)行與管理8.1 概述概述 陰極保護(hù)工程應(yīng)與被保護(hù)構(gòu)筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)陰極保護(hù)工程應(yīng)與被保護(hù)構(gòu)筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)，一旦投入運(yùn)行，就應(yīng)確保陰極保護(hù)施工、同時(shí)投產(chǎn)，一旦投入運(yùn)行，就應(yīng)確保陰極保護(hù)系統(tǒng)持續(xù)有效，任何異?，F(xiàn)象都應(yīng)及時(shí)處理，這是管系統(tǒng)持續(xù)有效，任何異?，F(xiàn)象都應(yīng)及時(shí)處理，這是管理工作者的責(zé)任理工作者的責(zé)任。 8.1.1 一般技術(shù)要求一般技術(shù)要求8.1.1.1 被保護(hù)構(gòu)筑物的電位被保護(hù)構(gòu)筑物的電位 陰極保護(hù)的有效性判據(jù)是保護(hù)電位，因此電位參數(shù)測(cè)試的準(zhǔn)確陰極保護(hù)的有效性判據(jù)是保護(hù)電位，因此

29、電位參數(shù)測(cè)試的準(zhǔn)確性顯得十分重要，通常要注意：性顯得十分重要，通常要注意： (1) 測(cè)量回路中的測(cè)量回路中的IR降影響；降影響； (2) 參比電極的校準(zhǔn)；參比電極的校準(zhǔn)； (3) 測(cè)試儀表的精確度（內(nèi)阻及量程）；測(cè)試儀表的精確度（內(nèi)阻及量程）； (4) 外界干擾的存在；外界干擾的存在； (5) 極化時(shí)間要求。極化時(shí)間要求。 管理工作中，被保護(hù)構(gòu)筑物的電位是必測(cè)項(xiàng)目，測(cè)量的時(shí)管理工作中，被保護(hù)構(gòu)筑物的電位是必測(cè)項(xiàng)目，測(cè)量的時(shí)間間隔應(yīng)有明確的規(guī)定，定期測(cè)得的數(shù)據(jù)要納入技術(shù)檔案，永久間間隔應(yīng)有明確的規(guī)定，定期測(cè)得的數(shù)據(jù)要納入技術(shù)檔案，永久保存。保存。 POTENTIAL MEASUREMENT WI

30、TH POLARIZATION PROBE陰極保護(hù)準(zhǔn)則的練習(xí) 自然電位 通電電位 斷電電位 0.550 0.980 0.851 A,B,C 0.450 0.848 0.554 C 0.501 0.899 無(wú)IR降 A,B,C 不知道 0.932 0.865 A,B A=0.850V(通) ; B=0.850V(斷) ; C=100mV (極化差) 8.1.1.2 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)v 在犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)時(shí)，陽(yáng)極與被保護(hù)構(gòu)筑物的連接有兩種方式，在犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)時(shí)，陽(yáng)極與被保護(hù)構(gòu)筑物的連接有兩種方式，一是直接焊到被保護(hù)體上，另一種是通過接線盒與被保護(hù)體相連。一是直接焊到被保護(hù)體上，另一種是通過接線

31、盒與被保護(hù)體相連。對(duì)于前一種情況，被保護(hù)構(gòu)筑物的自然電位將測(cè)不出來，應(yīng)采用對(duì)于前一種情況，被保護(hù)構(gòu)筑物的自然電位將測(cè)不出來，應(yīng)采用輔助試片，試片不與被保護(hù)體相連，并置于同一電解質(zhì)中，試片輔助試片，試片不與被保護(hù)體相連，并置于同一電解質(zhì)中，試片的材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)體相同。的材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)體相同。v 犧牲陽(yáng)極的測(cè)試參數(shù)有電位、電流和電阻。犧牲陽(yáng)極的測(cè)試參數(shù)有電位、電流和電阻。v 犧牲陽(yáng)極的管理要求為：犧牲陽(yáng)極的管理要求為： (1) 定期檢測(cè)被保護(hù)構(gòu)筑物的電位；定期檢測(cè)被保護(hù)構(gòu)筑物的電位； (2) 半年或一年檢測(cè)一次陽(yáng)極工作電位和電流；半年或一年檢測(cè)一次陽(yáng)極工作電位和電流； (3) 必要時(shí)檢驗(yàn)陽(yáng)極表面腐

32、蝕狀態(tài)；必要時(shí)檢驗(yàn)陽(yáng)極表面腐蝕狀態(tài)； (4) 犧牲陽(yáng)極裝置系統(tǒng)完整性維護(hù)。犧牲陽(yáng)極裝置系統(tǒng)完整性維護(hù)。 v 犧牲陽(yáng)極故障分析有以下兩項(xiàng)：犧牲陽(yáng)極故障分析有以下兩項(xiàng)：（1）陽(yáng)極輸出電流減小，達(dá)不到保護(hù)電位，這種現(xiàn)象的可能原因有：陽(yáng)極輸出電流減小，達(dá)不到保護(hù)電位，這種現(xiàn)象的可能原因有： a. 陽(yáng)極消耗，可能需要更換；陽(yáng)極消耗，可能需要更換； b. 陽(yáng)極陽(yáng)極/陰極的連接斷開；陰極的連接斷開； c. 陽(yáng)極陽(yáng)極/導(dǎo)線接頭斷開；導(dǎo)線接頭斷開； d. 陰極陰極/導(dǎo)線接頭斷開；導(dǎo)線接頭斷開； e. 陽(yáng)極周圍土壤干燥；陽(yáng)極周圍土壤干燥； f. 環(huán)境污染對(duì)陽(yáng)極性能的影響。環(huán)境污染對(duì)陽(yáng)極性能的影響。 （2）陽(yáng)極輸出

33、電流增大，但保護(hù)構(gòu)筑物電位極化不上去，這種陽(yáng)極輸出電流增大，但保護(hù)構(gòu)筑物電位極化不上去，這種 現(xiàn)象的可能原因有：現(xiàn)象的可能原因有： a.被保護(hù)構(gòu)筑物所需電流過大被保護(hù)構(gòu)筑物所需電流過大,陽(yáng)極輸出的電流遠(yuǎn)小于所需電流；陽(yáng)極輸出的電流遠(yuǎn)小于所需電流； b.被保護(hù)體與相鄰金屬構(gòu)筑物有電連接；被保護(hù)體與相鄰金屬構(gòu)筑物有電連接； c.環(huán)境改變引起迅速去極化或者水的含氧量增大；環(huán)境改變引起迅速去極化或者水的含氧量增大； d.絕緣裝置失效；絕緣裝置失效； e.覆蓋層老化或破壞。覆蓋層老化或破壞。 （3）犧牲陽(yáng)極其它故障犧牲陽(yáng)極其它故障 a. 陽(yáng)極體腐蝕不嚴(yán)重，但陽(yáng)極已不能工作?？赡艿脑?yàn)椋?yáng)極陽(yáng)極體腐蝕不

34、嚴(yán)重，但陽(yáng)極已不能工作?？赡艿脑?yàn)?，?yáng)極成分不合理，在工作環(huán)境中造成鈍化所致，影響因素有溫度、含鹽成分不合理，在工作環(huán)境中造成鈍化所致，影響因素有溫度、含鹽類型等。類型等。 b. 陽(yáng)極體局部腐蝕嚴(yán)重，造成陽(yáng)極體斷裂?？赡艿脑蚴顷?yáng)極合陽(yáng)極體局部腐蝕嚴(yán)重，造成陽(yáng)極體斷裂。可能的原因是陽(yáng)極合金化不均勻，造成局部腐恂。金化不均勻，造成局部腐恂。 c. 未達(dá)設(shè)計(jì)壽命，陽(yáng)極失效?？赡艿脑?yàn)?，?yáng)極雜質(zhì)含量高，未達(dá)設(shè)計(jì)壽命，陽(yáng)極失效?？赡艿脑?yàn)椋?yáng)極雜質(zhì)含量高，陽(yáng)極效率降低。陽(yáng)極效率降低。 d. 在交流電干擾狀態(tài)下，有時(shí)陽(yáng)極會(huì)發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，管理中，如在交流電干擾狀態(tài)下，有時(shí)陽(yáng)極會(huì)發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，管理中，

35、如有交流干擾要嚴(yán)密監(jiān)視。有交流干擾要嚴(yán)密監(jiān)視。 8.1.1.3 強(qiáng)制電流系統(tǒng)強(qiáng)制電流系統(tǒng)v 強(qiáng)制電流系統(tǒng)由電源和輔助陽(yáng)極兩部分組成，其維強(qiáng)制電流系統(tǒng)由電源和輔助陽(yáng)極兩部分組成，其維護(hù)的內(nèi)容也是這兩方面。護(hù)的內(nèi)容也是這兩方面。 v 電源設(shè)備種類較多，采用交流供電的有恒電位儀、電源設(shè)備種類較多，采用交流供電的有恒電位儀、恒電流儀及變壓器、整流器、配電裝置等形式，它們恒電流儀及變壓器、整流器、配電裝置等形式，它們的維護(hù)保養(yǎng)與低壓用電設(shè)備一樣。采用的維護(hù)保養(yǎng)與低壓用電設(shè)備一樣。采用TEG、CCVT等供電方式的，除了要按低壓電器設(shè)備的維護(hù)要求外，等供電方式的，除了要按低壓電器設(shè)備的維護(hù)要求外，還要對(duì)燃?xì)?/p>

36、供給系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。還要對(duì)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。 v 通常要注意的有：通常要注意的有：a. 電連接點(diǎn)牢固可靠；電連接點(diǎn)牢固可靠； b. 機(jī)體對(duì)地絕緣符合規(guī)定；機(jī)體對(duì)地絕緣符合規(guī)定； c. 外殼無(wú)銹蝕；外殼無(wú)銹蝕； d. 供氣系統(tǒng)暢通無(wú)阻；供氣系統(tǒng)暢通無(wú)阻； e. 散熱板無(wú)積炭；散熱板無(wú)積炭； f. 太陽(yáng)能電池極板無(wú)枳雪或灰塵；太陽(yáng)能電池極板無(wú)枳雪或灰塵； g. 不同地理位置，不同的環(huán)境溫度要校準(zhǔn)儀器設(shè)備的不同地理位置，不同的環(huán)境溫度要校準(zhǔn)儀器設(shè)備的 工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。 v 輔助陽(yáng)極地床結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不管使用什么樣輔助陽(yáng)極地床結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不管使用什么樣的地床，都要注意：的地床，都要

37、注意：a. 陽(yáng)極引線接頭防水絕緣密封完好；陽(yáng)極引線接頭防水絕緣密封完好； b. 陽(yáng)極對(duì)電解質(zhì)的電阻穩(wěn)定不變；陽(yáng)極對(duì)電解質(zhì)的電阻穩(wěn)定不變； c. 土壤環(huán)境中的陽(yáng)極土壤環(huán)境中的陽(yáng)極“氣阻氣阻”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 v 對(duì)于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，常見故障及其原因有對(duì)于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，常見故障及其原因有： (1) 通電后，構(gòu)筑物通電后，構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位變正，這是正、負(fù)極接反了，必須立即電解質(zhì)電位變正，這是正、負(fù)極接反了，必須立即更正，否則將會(huì)造成被保護(hù)體快速電解腐蝕，危險(xiǎn)性極大。更正，否則將會(huì)造成被保護(hù)體快速電解腐蝕，危險(xiǎn)性極大。 (2) 施加電壓正常，電流小但不為零，可能的原因有：施加電壓正常，電流

38、小但不為零，可能的原因有： a. 陽(yáng)極或地床破壞；陽(yáng)極或地床破壞； b. 地床干燥或陽(yáng)極露出水面；地床干燥或陽(yáng)極露出水面； c. 土壤環(huán)境中，陽(yáng)極地床的土壤環(huán)境中，陽(yáng)極地床的“氣阻氣阻”； d. 陽(yáng)極接頭斷開；陽(yáng)極接頭斷開； e. 陰極引線斷開陰極引線斷開。 (3) 施加電壓正常，電流為零，可能的原因?yàn)殛?、?yáng)極引線斷開，或陽(yáng)施加電壓正常，電流為零，可能的原因?yàn)殛?、?yáng)極引線斷開，或陽(yáng)極完全失效。極完全失效。 (4) 施加電壓、電流偏小，可能的原因有：施加電壓、電流偏小，可能的原因有： a. 變壓比例不合適；變壓比例不合適； b. 變壓、整流器故障；變壓、整流器故障； c. 供電系統(tǒng)故障。供電系統(tǒng)

39、故障。 (5) 施加電壓、電流偏大，可能的原因是變壓比例不合適施加電壓、電流偏大，可能的原因是變壓比例不合適。 (6) 施加的電壓、電流正常施加的電壓、電流正常,但構(gòu)筑物但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位負(fù)移不夠，電解質(zhì)電位負(fù)移不夠， 可能的原因有：可能的原因有： a. 電連接點(diǎn)斷開或接頭電阻過大；電連接點(diǎn)斷開或接頭電阻過大； b. 測(cè)試點(diǎn)處土壤干燥或土壤充氣過多；測(cè)試點(diǎn)處土壤干燥或土壤充氣過多； c. 環(huán)境去極化作用過強(qiáng)，或水中含氧量增大；環(huán)境去極化作用過強(qiáng)，或水中含氧量增大； d. 絕緣故障，與其它構(gòu)筑物短路；絕緣故障，與其它構(gòu)筑物短路； e. 金屬構(gòu)筑物的屏蔽作用；金屬構(gòu)筑物的屏蔽作用； f. 相鄰陰

40、極保護(hù)裝置失效；相鄰陰極保護(hù)裝置失效； g. 防腐覆蓋層老化或損壞。防腐覆蓋層老化或損壞。 (7) 施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位負(fù)得不正常，電解質(zhì)電位負(fù)得不正常， 可能的原因有：可能的原因有： a. 在遠(yuǎn)端電連續(xù)性跨接斷開；在遠(yuǎn)端電連續(xù)性跨接斷開； b. 調(diào)試之后，電解質(zhì)的充氣降低；調(diào)試之后，電解質(zhì)的充氣降低； c. 電解質(zhì)流速降低；電解質(zhì)流速降低； d.干擾跨接斷開；干擾跨接斷開； (8) 施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位波動(dòng)，可能電解質(zhì)電位波動(dòng)，可能 的原因是雜散電流干擾。的原因是雜散電流干擾。 8.1.1.4 管理測(cè)量管理測(cè)量v 由于陰極保護(hù)系統(tǒng)管理測(cè)量為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，就測(cè)量的由于陰極保護(hù)系統(tǒng)管理測(cè)量為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，就測(cè)量的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和對(duì)比性而言，要求操作者力爭(zhēng)作到：準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和對(duì)比性而言，要求操作者力爭(zhēng)作到： (1) 測(cè)試儀表前、后一致；測(cè)試儀表前、后一致； (2) 參比電極位置固定不變；參比電極位置固定不變； (3) 環(huán)境條件（溫度、濕度等）盡量相同；環(huán)境條件（溫度、濕度等）盡量相同