埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測

1、MW概要埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)主要分為二類：強(qiáng)制電流陰極保護(hù)、犧牲陽極陰 極保護(hù)，個(gè)別管道采用強(qiáng)制電流和犧牲陽極交替保護(hù)。當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)不能給管 道提供足夠的陰極保護(hù)電位時(shí)，管道外防腐層缺陷處會發(fā)生腐蝕；當(dāng)陰極保護(hù)系 統(tǒng)給管道提供的陰極保護(hù)電位過負(fù)時(shí)，管道外防腐層會發(fā)生析氫剝離。本文就埋 地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢測方法進(jìn)行初步的探討。關(guān)鍵詞陰極保護(hù)參數(shù) 管地電位 保護(hù)電位 防腐層絕緣電阻率引言埋地鋼質(zhì)管道的陰極保護(hù)是保障管道使用壽命的關(guān)鍵，當(dāng)管道由于敷設(shè) 施工、人為破壞、長期運(yùn)行時(shí)，管道防腐層會發(fā)生局部破損和缺陷，當(dāng)陰極保護(hù) 系統(tǒng)不能正常工作或達(dá)不到要求時(shí)，管道就會發(fā)生腐蝕。發(fā)生腐蝕的管段一般

2、屬 于局部腐蝕，形成點(diǎn)蝕、坑蝕、小孔腐蝕，向深度發(fā)展，管體很快就會泄漏，造 成的損失難以估量。特別是輸送易燃、易爆、有毒、高溫、高壓、高粘度的介質(zhì) 的管道，泄漏的危害將會更大。定期對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測、對系統(tǒng)進(jìn)行整改 是防范這類事故的簡潔高效的方法。.陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成1強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成管道外防腐層、測試樁、恒電位儀二臺（一臺工作一臺備用）、陽極地床（輔助 陽極）、長效參比電極、絕緣法蘭（接頭）等。1犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成管道外防腐層、測試樁、犧牲陽極、絕緣法蘭（接頭）等。.陰極保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成要素技術(shù)指標(biāo)1管道外防腐層 新敷設(shè)的管道絕緣電阻率大于10000歐姆 M2,舊管道絕 緣

3、電阻率大于5000歐姆 M22測試樁平均每公里不少于一個(gè)2. 3恒電位儀根據(jù)設(shè)計(jì)功率滿足要求，均完好2. 4陽極地床 接地電阻、輸出電流附合設(shè)計(jì)要求2. 5長效參比電極誤差士 10mv2. 6絕緣法蘭（接頭）電位法、漏電百分率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求7犧牲陽極 開路電位、閉路電流應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求對特殊管道以上要素技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有所不同，如舊管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)。陰極保護(hù)系統(tǒng)的主要評價(jià)指標(biāo)1管地電位 使用標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅電極在管道上方或旁邊檢測（下同），按石油 部頒標(biāo)準(zhǔn)，管道任意點(diǎn)的管地電位小于-0.85V，當(dāng)土壤含有還原菌，SO42-的濃 度大于0.5%時(shí)，管道任意點(diǎn)的管地電位小于-0.95V;防腐層為石油瀝青時(shí)，管

4、 地電位應(yīng)大于-1.5V,防腐層為煤焦油瓷漆時(shí)，管地電位應(yīng)大于-3.0V,防腐層為環(huán) 氧粉末時(shí)，管地電位應(yīng)大于-2.0V。2保護(hù)電位 除去IR降后的管地電位，管道任意點(diǎn)的保護(hù)電位小于等于 -0.85V，當(dāng)土壤含有還原菌，SO42-的濃度大于0.5%時(shí)，管道任意點(diǎn)的保護(hù)電位 小于-0.95V;防腐層為石油瀝青時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-1.5V，防腐層為煤焦油瓷漆 時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-3.0V，防腐層為環(huán)氧粉末時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-2.0V。滿足上述要求的陰極保護(hù)系統(tǒng)即視為合格。陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常工作的原因與分析1管地電位、保護(hù)電位不合格出現(xiàn)這種情況原因比較復(fù)雜，陰極保護(hù)系統(tǒng)要素出現(xiàn)問題均可能導(dǎo)致保護(hù)電

5、位不 合格。2恒電位儀輸出電流過大可能的原因有：管道防腐層整體質(zhì)量變差，缺陷多，泄漏的陰保電流多；管 道兩端或分支未安裝絕緣法蘭（接頭）絕緣法蘭（接頭）失效3恒電位儀輸出電壓過大可能的原因有：長效參比電極失效，導(dǎo)致管道電位與實(shí)際相差大，使恒電位儀 輸出電位高；陽極地床接地電阻大接線電阻大4保護(hù)距離短可能的原因有：絕緣法蘭（接頭）失效長效參比電極失效管道防腐層整體質(zhì) 量變差，缺陷多管道分支未安裝絕緣法蘭（接頭）以上陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常工作的情況之發(fā)生可能是一種，也可能是幾種情況同 時(shí)發(fā)生，此時(shí)原因?qū)⒏訌?fù)雜。當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)年或不能正常工作時(shí)，需 要對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)地檢測與評價(jià)。5 .

6、陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測評價(jià)的方法1管地電位的檢測日常檢測測試樁檢測陰保站檢測儀器萬用表、硫酸銅參比電極儀器萬用表、硫酸銅參比電極方法地表參比法方法遠(yuǎn)參比法評價(jià)指標(biāo)-2000-850mv評價(jià)指標(biāo)-2000-850mv依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同全線檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)密間隔電位測量（CIPS）地表參比法 密間隔電位測量儀、硫酸銅參比電極、匹配器（用于與管道連接）全 線管地電位-2000-850mv依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同2保護(hù)電位的檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)密間隔電位測量（CIPS）地表參比法 密間隔電位測量儀、硫酸銅參比電極、匹配器（用于與管道連接）、中斷器、G

7、PS天線等 全線保護(hù)電位-2000-850mv依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同3長效參比電極檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)近參比法（與系統(tǒng)斷開）遠(yuǎn)參比法（與系統(tǒng)斷開）標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅電極萬用表誤差士 10mv4絕緣法蘭（接頭）檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)傳統(tǒng)檢測法（直流法）兆歐表、萬用表、導(dǎo)線等電位法、漏電電阻、漏點(diǎn)百分率滿足標(biāo)準(zhǔn) 要求PCM法（交流法）PCM儀器一套漏電百分率合格5陽極地床接地電阻檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)四極法（與系統(tǒng)斷開）Z-C8測阻儀2。（或滿足設(shè)計(jì)要求）5. 6管道外防腐層缺陷檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)（/10KM）Pearson （皮爾遜）法又稱人體

8、大地電容法管道防腐層破損檢漏儀優(yōu)可差DCVG （直流電壓梯度）法DCVG儀器、硫酸銅參比電極、匹配器（用于與管道連 接）5. 7管道外防腐層絕緣電阻率檢測檢測方法 檢測儀器 評價(jià)指標(biāo)選頻變頻法選頻變頻儀。劣。差?？伞Ａ糤優(yōu)PCM （多頻管中電流法）PCM管道電流測量系統(tǒng)C掃描C-掃描測量系統(tǒng)6陰極保護(hù)系統(tǒng)主要檢測方法原理按照SY/T0023-97陰極保護(hù)參數(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)，絕緣法蘭、參比電極、陽極地床、輔 助陽極、犧牲陽極等檢測實(shí)際工作中簡單易行，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而防腐層缺陷、 防腐層絕緣電阻率、管地電位、保護(hù)電位的檢測在實(shí)際工作中紛繁而復(fù)雜，是陰 極保護(hù)系統(tǒng)檢測的難點(diǎn)。6.1全線管地電位檢測（密間隔

9、電位法CIPS測量）此方法適用與強(qiáng)制電流、犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)的管道。由管道出露點(diǎn)或測試樁連接 一根銅導(dǎo)線，由匹配器連接到檢測主機(jī)，銅導(dǎo)線使用漆包線，由匹配器導(dǎo)出，主 機(jī)具有很高的阻抗（10-100兆。），這樣由于導(dǎo)線長度增加而使電阻增加的影 響可以忽略，導(dǎo)線可延伸2-4公里，檢測時(shí)，銅導(dǎo)線導(dǎo)出時(shí)連接計(jì)數(shù)器，隨主機(jī) 的行進(jìn)進(jìn)行距離的記錄，同時(shí)主機(jī)連接有標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅電極棒，插到管道上方的土 壤中，每摁鍵一次主機(jī)記錄一次管地電位、距離、該點(diǎn)的GPS坐標(biāo)，如果每1.5 米記錄一次，主機(jī)可以儲存100KM的數(shù)據(jù)。通過傳輸轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理、繪圖，得到全線管地電位檢測的實(shí)測圖。6.2全線保護(hù)電位檢

10、測（密間隔電位法CIPS測量）普通管地電位的測量方法中含有IR降，實(shí)際上管道保護(hù)電位是指當(dāng)電極無 限接近管體時(shí)的管地電位，一般我們在地表測得的管地電位包含了土壤、防腐層 的IR降，管道保護(hù)電位小于管地電位，為了檢測管道保護(hù)電位，我們用CIPS 法進(jìn)行測量時(shí)，用中斷器將陰極保護(hù)電流周期性地中斷，中斷器與測量主機(jī)通過 同時(shí)接收衛(wèi)星時(shí)鐘信號（百萬分之一毫秒誤差）達(dá)到時(shí)間同步，中斷器連接在陰 極保護(hù)系統(tǒng)恒電位儀和管道之間，每秒為周期瞬間中斷，主機(jī)測量瞬間的ON、 OFF管地電位，ON電位為管道的管地電位，OFF電位是真正的管道極化電位值。 這樣強(qiáng)制電流保護(hù)系統(tǒng)的全線管地電位、保護(hù)電位就能一次檢測完成。

11、CIPS法 沿管道每間隔1.5-2米左右采集一個(gè)數(shù)據(jù)，繪成的管道的連續(xù)電位曲線反映了 管道的全線電位保護(hù)狀況，數(shù)據(jù)詳實(shí)準(zhǔn)確。3管道防腐層絕緣電阻率檢測PCM （多頻管中電流法）測量外防腐層整體質(zhì)量及防腐層絕緣電阻率。發(fā)射機(jī)可同時(shí)向管道施加多個(gè)頻率的電流信號；接收發(fā)射機(jī)所發(fā)射的不同頻率的 電流信號，沿管道不同距離測量電流信號衰減，可定量計(jì)算分析管道的防腐層整 體質(zhì)量。工作原理是向管道施加一定強(qiáng)度的電流后，電流由信號加入點(diǎn)向遠(yuǎn)方傳遞時(shí)會逐 漸衰減。其衰減大小與防腐層的絕緣電阻有關(guān)，絕緣層電阻高，電流衰減就慢， 反之則衰減快。電流隨距離衰減的關(guān)系式為：I=I0e-ax式中：I一管道中任意處的電流強(qiáng)度

12、值；I0-發(fā)射機(jī)向管道施加電流點(diǎn)的電流值；x一測量點(diǎn)到供電點(diǎn)的距離；a衰減系數(shù)（與被測管道的防腐層絕緣電阻率、管道的直徑、 壁厚、材質(zhì)有關(guān)）。同一種材質(zhì)的管道埋地條件相同時(shí)，防腐層的平均絕緣電阻大的，衰減系數(shù)就小; 反之平均電阻小，衰減系數(shù)就大，也就是電流泄漏嚴(yán)重。當(dāng)管道的防腐層由同種材料構(gòu)成，且各段的平均絕緣電阻差別不大時(shí)，管道中電 流強(qiáng)度的對數(shù)與管道遠(yuǎn)離供電點(diǎn)的距離成線性關(guān)系變化，其斜率大小取決于防腐 層的絕緣電阻值。單位距離的衰減率與距離繪制成的二維圖形是一條平行于X 軸的直線。即：Y=8.68 (Idb1-Idb2 ) / (X2-X1 )Idbn=20lgIn為x點(diǎn)的電流分貝值Y一單

13、位長度管道電流平均衰減率。防腐層絕緣電阻不同，電流衰減率不同。根據(jù)各管段的電流衰減率，可以計(jì) 算出管道每一段防腐層絕緣電阻的大小。4防腐層缺陷檢測方法方法一：DCVG （直流電位梯度法）測量在防腐層缺陷點(diǎn)處，由于管道自然電位或陰極保護(hù)電位的存在，使缺陷處形成一 個(gè)穩(wěn)定的電場，中心的強(qiáng)度最大，波及到十幾米到幾十米的范圍，依據(jù)管地電位 的不同可產(chǎn)生10500mv的梯度，梯度的變化為指數(shù)衰減，0.9 1.8米處衰減 最大。由此可檢測處防腐層缺陷的中心點(diǎn)，測量防腐層缺陷點(diǎn)中心至垂直管道一 側(cè)一定距離（20 50米）的電位梯度，與該處管道的正常保護(hù)電位比較所得 的值，稱為IR,用以判定破損點(diǎn)的嚴(yán)重程度。

14、管道沿線的DCVG測量還可判斷沿 線地電環(huán)境的穩(wěn)定性。方法二Pearson法（人體大地電容法）：給待測管道施加一個(gè)1000赫茲左右的交變電流，使其沿管道方向傳播，在管道 周圍產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場。利用這個(gè)磁場使用帶有天線的探測儀可準(zhǔn)確探測管道 的位置、走向、分支等；同時(shí)，管道外防腐層缺陷處向土壤泄漏電流，通過大地 回流到發(fā)射儀器的接地點(diǎn)，這樣在缺陷處形成一個(gè)以缺陷點(diǎn)為中心的交變電場， 并成指數(shù)衰減，當(dāng)兩個(gè)人體站在交變電場內(nèi)時(shí)，由于人體的電容作用，使每個(gè)人 具有一定的交變電位，檢漏儀檢測出兩個(gè)人體之間的電位差，當(dāng)一人站在缺陷中 心另一人站在管道側(cè)面或無缺陷的管道上方時(shí)，儀器所接收的信號幅值最大，從 而確定缺陷的準(zhǔn)確位置。陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測適用于