陰極保護相關知識培訓

陰極保護培訓目錄滄州站簡介腐蝕的相關知識對抗腐蝕的方法123滄州站簡介2431滄州輸油站隸屬于濟南輸油分公司，位于河北省滄州市風化店鄉(xiāng)小園村北，307省道73公里處，占地面積：3570平米，主要擔負大港-棗莊成品油管道的清管器接收、清管器發(fā)送和越站，管道陰極保護、巡線等任務。全站所轄管道北起黃驊市呂橋鎮(zhèn)滄浪渠南岸，南至東光縣南霞口鎮(zhèn)，管道總里程為99.5公里，途徑河北省境內黃驊市、滄縣、南皮縣、東光縣（GZOO48C－150米～GZO149C），站內的陰極保護設備“IHF數(shù)控高頻恒電位儀”為轄區(qū)內管道提供恒電位保護。腐蝕相關知識什么是腐蝕？材料腐蝕的定義？腐蝕的分類？腐蝕相關知識什么是腐蝕金屬腐蝕是金屬與周圍介質發(fā)生化學或電化學作用成為金屬化合物而遭受破壞的一種現(xiàn)象。它是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關鍵因素腐蝕相關知識材料腐蝕的定義材料腐蝕是材料受環(huán)境介質的化學、電化學或物理作用的破壞的現(xiàn)象腐蝕相關知識化學腐蝕電化學腐蝕腐蝕的分類腐蝕相關知識金屬表面與非電解質直接發(fā)生純化學作用氧化還原反應在反應粒子相互作用的瞬間完成在化學腐蝕過程中電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進行，沒有電流發(fā)生化學腐蝕腐蝕相關知識金屬和電解質因發(fā)生化學變化它包含有一個陽極反應和一個陰極反應以流過金屬內部的電子流和介質中定向遷移的離子作為聯(lián)系電化學腐蝕對抗腐蝕的方法對抗腐蝕的方法破壞形成條件管道外壁防腐層定期檢測管道陰極保護管道外層防腐層3PE防腐層結構：第1層（底層）是熔結環(huán)氧粉末防腐層；第2層（中間層）是膠粘劑層；第3層（外層）是聚乙烯防腐層。三層結構聚乙烯防腐層(3PE)集界面特性、耐化學特性與機械保護特性等優(yōu)點于一體，是埋地管線的外防護層的不二選擇。三層PE可使埋地管道的壽命達到50年，在國際上被認為是當今最先進的管道外防腐技術。目前港棗線管道外防腐層采用的就是三層PE外防腐涂層。三層PE復合結構各層的功用為：底層的作用一是增強對鋼管表面的附著力，二是起防腐作用；中間層主要起將底層和外層粘連成一體的作用；外層主要起保護作用。3PE防腐層特點：具有極佳的機械強度，施工性好；防腐層耐土壤應力好；防腐層柔韌性好；所需陰極保護電流密度小，可減少陰極保護站數(shù)。陰極保護的基本原理給金屬通以陰極電流,使金屬表面全部處于陰極狀態(tài),抑制表面上陽極區(qū)金屬的電子釋放,從根本上防止了金屬的腐蝕。管道陰極保護施加陰極保護的管道必須滿足下列3個條件：①管道縱向連續(xù)導電②具有足夠電阻的管道覆蓋層③管道和其他低電阻接地裝置的電絕緣管道陰極保護技術的實現(xiàn)必須要有的配件是測試樁，測試樁用于陰極保護參數(shù)的檢測管道陰極保護技術要求及配件陰極保護的方法陰極保護分為強制電流保護和犧牲陽極保護兩種方法根據陰極保護的原理,用外部的直流電源作陰極保護的極化電源,將電源的負極接管道,將電源的正極接至輔助陽極,在電流的作用下,使管道發(fā)生陰極極化,實現(xiàn)陰極保護。外電流保護以消耗外部電能為代價，取得對金屬的保護，是目前長距離管道最主要的保護方法(我站轄區(qū)內管道保護措施即為強制電流保護)。外電流陰極保護系統(tǒng)由電源(恒電位儀或整流器)、陽極

(高硅鑄鐵、石墨等外電流陽極)、保護構件與連接電纜等部分組成。管道外層防腐層強制電流保護強制電流保護法的主要特點是：(1)適用于長輸管線和區(qū)域性管網的保護(2)輸出電流大，一次性投資相對較小(3)安裝工程量較小，可對舊管道補加陰極保護(4)運行期間需要專業(yè)人員維護(5)容易實現(xiàn)遠程自動化監(jiān)控在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽極。犧牲陽極法犧牲陽極保護法的主要特點是：(1)適用范圍廣，尤其是中短距離和復雜的管網。(2)陽極輸出電流小，發(fā)生陰極剝離的可能性小。(3)隨管道安裝一起施工時，工程量較小。(4)運行期間，維護工作簡單。(5)陽極輸出電流不能調節(jié)，可控性較小。陰極保護的主要參數(shù)參數(shù)名定義備注自然電位金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的對地電位正常值在-0.4～-0.7V間，平均值-0.55V最小保護電位為使腐蝕過程停止，金屬經陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負電位值鋼在土壤及海水中的最小保護電位為-0.85V最大保護電位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-1.25V（根據實際情況）最小保護電流密度使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度,稱作最小保護電流密度一般取10mA/m2瞬時斷電電位在斷掉被保護結構的外加電源或犧牲陽極0.2～0.5秒中之內讀取得結構對地電位

最小保護電流度陰極保護時，使金屬腐蝕停止，或達到允許程度時所需的電流密度值

在陰極保護投入運行時，已測定全線管道自然電位、土壤電阻率、各站陽極地床接地電阻等基礎數(shù)據。運行中PIS系統(tǒng)使整個資料的收集操作過程變得簡單,系統(tǒng)自動識別記錄包括通電點電位、保護電流、整流器輸出的電壓和電流等數(shù)據。在相關系統(tǒng)設計確保了保護率和運行率的前提下，陰極保護系統(tǒng)的日常運行和維護就成了提高保護效率的關鍵因素。陰極保護系統(tǒng)的日常管理（1）定期檢查陰極保護電氣設備定期檢查,包括各種電氣設備電路接觸的可靠性。（2）恒電位儀的檢測和維修①陰極保護恒電位儀一般都配置兩臺,互為備用,因此應按管理要求定時切換使用。改用備用的儀器時，應即時進行一次觀測和維修。儀器維修過程中不得帶電插、拔各插接件、印刷電路板等。②觀察全部零件是否正常,元件有無腐蝕,脫焊、虛焊、損壞、各連接點是否可靠,電路有無故障,各緊固件是否松動,熔斷器是否完好,如有熔斷，需查清原因再更換。③清潔內部,除去外來物。④發(fā)現(xiàn)儀器故障應及時檢修,并投入備用儀器,保證供電。陰極保護設施日常維護內容（3）參比電極的檢查與維護若為液體硫酸銅電極,則需每周檢查一次其溶液的滲漏情況和紫銅棒的清潔程度。（4）陽極地床的維護陽極接地床電阻值的測試可每月一次。接地電阻增大至影響恒電位儀不能提供管道所需保護電流時,應該更換陽極地床或進行維修,以減小接地電阻。接地電阻，按以下經驗公式判斷R≤U/I-1R-----陽極地床電阻允許值,ΩU-----電源直流額定輸出電壓,VI-----管道實際保護電流,A當實際測量的接地電阻大于允許值時,陽極地床應修理或更換。（5）測試樁裝置的維護測試樁接線柱與大地的絕緣電阻值應大于100kΩ。（6）絕緣法蘭的維護檢查其絕緣性能及是否漏電,保證其附屬設備如：過壓保護、限流電阻、防雨護罩的完好。定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位,若與原始記錄有差異時,應對其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應采取相應措施。1、保護管道絕緣不良在規(guī)定的通電點電位下，輸出電流增大，管道保護距離卻縮短的現(xiàn)象，或者在犧牲陽極系統(tǒng)中，犧牲陽極組的輸出電流量增大，其值已超過管道的保護電流需要，但保護電位仍達不到規(guī)定指標的現(xiàn)象。發(fā)生上述情況的原因，主要是被保護金屬管道與未被保護的金屬結構物“短路”，這種現(xiàn)象稱之為陰極保護管道漏電，或者叫做“接地故障”。使得被保護管道的陰極保護電流流入非保護金屬體，在兩管道的“短接”處形成“漏電點”，這就會造成陰極保護電流的增大；陰極保護電源的過負荷和陰極保護引起的干擾。另外，陽極地床斷路、陰極開路、零位接陰斷路都會導致陰極保護不能投保。判斷陽極地床連接電纜斷路時，可采用：(1)測輸出電流，將恒電位儀開啟，在恒電位儀陽極輸出端串上一電流表，如果電流為零，則說明有斷路現(xiàn)象。(2)將恒電位儀機后陽極輸出線斷開，接入臨時地床或其它接地裝置，若有輸出電壓、電流，則可斷定陽極地床連接線斷路。陰極保護常見故障2、管道漏電施工不當，交叉管道間距不合規(guī)范，即當兩條管道，一條為陰極保護的管道，另一條為未保護的管道交叉時，施工要求應保持管道間的垂直凈距不小于0.3m，并在交叉點前后一定長度內將管道作特別絕緣，如果施工時不嚴格按照上述規(guī)定去做，那么在管道埋設一段時間后，在土壤應力的作用下，管道相互可能搭接在一起，會造成絕緣層破損，金屬與金屬的相連，形成漏電點。

3、陽極接地故障當陽極使用一段時間后，也會由于腐蝕嚴重，表面溶解不均勻造成電流障礙。因此，在陰極保護的儀器上會出現(xiàn)電位升高，而保護電流下降的現(xiàn)象。此時，應通過測量，更換或檢修陽極地床，來使陰極保護正常運行。另一薄弱環(huán)節(jié)，是陽極電纜線與陽極接頭處的密封與絕緣，若施工不妥則會造成接頭處的腐蝕與斷路。使陰極保護電流斷路而無法輸入給管道。一、強制電流陰極保護的系統(tǒng)組成強制電流是通過外部的直流電源被保護金屬構筑物通以陰極電流使之陰極化實現(xiàn)保護的和種方法。由此決定了強制電流陰極保護系統(tǒng)的3個組成部分：極化電源、輔助陽極、被保護的陰極。強制電流陰極保護的電源設備電源設備的基本要求強制電流系統(tǒng)的電源設備是陰術保護的心臟，它將不斷地向被保護金屬構筑物提供陰極保護電流。一般來說對強制電源設備的基本要求為：安全可靠；電流電壓連續(xù)可調；適應當?shù)氐墓ぷ鳝h(huán)境（溫度、濕度、日照、風沙）；有富裕的電容量；輸出阻抗應與管道-陽極地床回路電阻相匹配；操作維護簡單；價格合理。目前用于陰極保護的電源設備類型有：①交流市電的整流設備（整流器、恒電位儀、恒電流儀）；②熱電發(fā)生器（TEC）；③密閉循環(huán)蒸氣發(fā)電機（CCTV）；④風力發(fā)電機；電源設備

恒電位式整流器恒電位式整流器，有時稱恒電位儀，它幾乎占領了國內90%的陰極保護市場，是一種自動控制的整流器。采用恒電位儀，是使保護電流隨著構筑物/電解質的電位波動不斷地進行調整，來維持一個恒定的電位。恒電位儀是專門設計的參比電極來采集一個標準的自控訊號源，將采集到的訊號送時比較放大器，通過比較放大后，調整主回路的電流，達到電位恒定的目地，當前國內大量使用的是可控硅恒電位儀。①恒電位儀控制調節(jié)范圍：-0.500V～-2.000V；②電位控制精度：≤±5mV；③流經參比電極陽極電流≤3μA；④自動誤差報警；保護電位偏離控制電位在30mV以上能自動發(fā)出報警信號；⑤限流特性：輸出電流超過額定值，以至短路，儀器能自動限制輸出電流于預定值上，并發(fā)出報警。過流、短路原因消失后，即自動恢復正常工作；⑥抗交流干擾能力：當參比電極受到24V以下交流電干擾時，儀器正常工作；⑦防雷擊余波：陽極、陰極、參比電極能隨20kV，重復周期為1～5s，脈沖寬度約為25μs的脈沖波，時間為1min，儀器能正常工作。近幾年我們常用的有KSW-D型PS-1型兩種。恒電位儀性能指標滄州站線路陰保間內放置的恒電位儀及控制柜，是由一臺YHS-1控制柜和2臺IHF恒電位儀組成，安裝方式為一臺控制柜內放置兩臺恒電位儀。恒電位儀負責為管道提供所需的陰極保護電源；控制柜負責配電及輸入輸出線路連接；控制柜內部配有自動切換控制器，負責恒電位儀的自動切換。IHF數(shù)控高頻開關恒電位儀及YHS-1控制柜操作規(guī)程恒電位儀前后面板示意圖說明：①恒電位儀操作面板②百葉窗③市電斷路器④市電輸入插座⑤銘牌⑥參比接線端子⑦輸出端子-（陰極）⑧輸出端子+（陽極）⑨風機罩⑩接地螺栓恒電位儀顯示及操作恒電位儀的運行數(shù)據及狀態(tài)，通過恒電位儀的中文液晶面板進行顯示，同時操作面板上的指示燈和蜂鳴器，也會指示相應的狀態(tài)。數(shù)據及狀態(tài)顯示按鍵說明：運行：啟動恒電位儀工作停止：停止恒電位儀工作確定：選擇和保存設置返回：返回上級菜單方向鍵：修改數(shù)據，移動光標恒電位：恒電位設置快捷鍵恒電流：恒電流設置快捷鍵菜單：調出恒電位儀功能菜單測試：斷電測試啟動與停參數(shù)調整基本操作方法：參數(shù)的調整，通過左右方向鍵選擇需要修改的數(shù)據位，通過上下方向鍵修改數(shù)據或狀態(tài)。面板按鍵說明及參數(shù)調整基本操作方式恒電位運行操作恒電位儀上電“停止”“恒電位”通過方向鍵設置預置電位“確定”“運行”恒電流運行操作恒電位儀上電“停止”“恒電流”通過方向鍵設置預置電流“確定”“運行”注意：在進行任何參數(shù)或狀態(tài)調整時，應先按下“停止”鍵，使恒電位儀處于停止狀態(tài)，而后進行設置和調整。調整完成后，按“運行”鍵啟動恒電位儀運行。恒電位儀通訊參數(shù)設置恒電位儀上電“停止”“菜單”“通訊設置”“通訊地址”通過方向鍵設置通訊地址為0001“確定”“奇偶校驗”

通過方向鍵設置為無校驗“確定”“返回”

“運行”注意：通訊地址設置不正確，將導致自動切換功能不正常，同時影響恒電位儀的遠傳遠控數(shù)據傳輸。恒電位儀日常操作控制柜前后示意圖說明：①控制柜操作面板②1號恒電位儀③2號恒電位儀④交流配電盤⑤自動切換控制器⑥綜合接線盤⑦輸出母排⑧控制柜接地螺栓控制柜操作使用自動切換控制器的自動切換工作方式將配電盤的“手動切換開關”置“0”。將“雙機自動切換器”的“狀態(tài)選擇開關”打在“自動”檔。合上控制柜“電源開關”，1＃恒電位儀開始運行。說明：如果1＃恒電位儀出現(xiàn)故障，將自動切換到2＃恒電位儀運行。使用自動切換控制器的手動切換工作方式將配電盤的“手動切換開關”置“0”。將“雙機自動切換器”的“狀態(tài)選擇開關”打在“手動”檔，將設備選擇開關撥到“1#機”。合上控制柜“電源開關”，1＃恒電位儀開始運行。使用應急手動切換開關的手動切換工作方式切斷自動切換控制器電源，將配電盤的“手動切換開關”置“1”。合上控制柜“電源開關”，1＃恒電位儀開始運行?？刂乒袢粘２僮骱汶娢粌x通訊線采用兩芯屏蔽雙絞線。恒電位儀通訊設置參數(shù)為：通訊地址為0001，奇偶校驗方式為無校驗。恒電位儀通訊傳輸及控制流程如下圖所示：數(shù)字通訊及遠傳遠控恒電位儀沒有輸出時，應按照下列順序檢查：1）檢查恒電位儀是否有報警。檢查通訊設置是否正確。2）檢查是否停電（配電面板上的紅色市電指示燈是否亮）。3）檢查運行指示燈（綠色）是否亮，液晶屏上狀態(tài)欄是否顯示運行。如果不亮，液晶屏也沒有顯示，則檢查恒電位儀市電斷路器是否合閘。4）檢查恒電位儀及控制柜輸出端子是否連接可靠。5）檢查控制參比是否連接可靠，且控制參比自身工作正常。

6）檢查散熱風機是否正常工作。7）檢查環(huán)境溫度是否超出恒電位儀允許范圍。8）檢查雙機自動切換控制器相應指示檢查燈是否顯示正常。如果不正常，則將切斷自動切換控制器電源，改用控制柜后部配電盤上的手動切換開關進行控制。故障分析與處理恒電位儀設計額定輸入電壓波動范圍為額定電壓20％（直流供電電壓波動范圍為額定電壓10％）。接地螺栓要可靠連接，以確保接地良好。應嚴格按照接線要求進行線路的連接。恒電位儀和控制柜的輸入輸出接線時，接線端子一定要注意絕緣，以免碰到機殼，導致漏電或短路。應保證恒電位儀正常散熱，恒電位儀后面板應距墻300mm以上。由于機內有高壓，非專業(yè)人員不得打開機箱，以免發(fā)生危險。安全注意事項日常儀器的使用與維護，應保持儀器表面的清潔。每月用干的毛刷清理百葉窗和風機罩上的灰塵，清理時應斷電。維護與保養(yǎng)恒電位儀顯示與報警不正常液晶屏現(xiàn)象：面板電源指示燈亮，液晶屏無顯示原因：液晶屏壞。處理：更換液晶屏。現(xiàn)象：液晶屏某些數(shù)據顯示不正常原因一：面板與CPU板之間的排線連接不良。處理：將排線重新插或者更換排線。原因二：液晶屏壞。處理：更換液晶屏。恒電位儀常見故障與維修方法蜂鳴器現(xiàn)象：報警時，蜂鳴器不響，報警設置為“開”，恒電位儀工作正常。原因：蜂鳴器處理：更換蜂鳴器。指示燈現(xiàn)象一：應該亮的指示燈不亮，液晶屏有顯示，恒電位儀工作正常。原因：指示燈故障。處理：更換相應的指示燈?，F(xiàn)象二：電源指示燈不亮，液晶屏也無任何顯示，恒電位儀不工作。原因：控制電路電源故障。處理；首先，檢查電源變壓器與電源板之間插頭是否連接松動。第二，檢查電源變壓器，測試電源變壓器輸出是否正常；第三，檢查電源板，測試電源板輸出是否正常。第四，檢查電源板到面板的電源線是否連接松動?，F(xiàn)象：參比電位顯示為0V，恒電位工作時，恒電位儀輸出最大，且報警。原因一：恒電位儀或控制柜參比防雷保護用壓敏電阻擊穿短路。處理：首先剪斷故障的壓敏電阻，此時恒電位儀應該可以正常工作，而后更換新的壓敏電阻。原因二：恒電位儀反饋板故障。處理：更換恒電位儀反饋板。注意，更換反饋板后，應在“出廠設置”中，按新的反饋板參數(shù)重新設置出廠校準的參數(shù)。現(xiàn)象：參比電位波動很大，恒電位儀輸出波動也很大，頻繁報警。原因：恒電位儀反饋參數(shù)設置不合理，或外部干擾過大，特別是直流干擾。處理：調整恒電位儀“反饋參數(shù)”，調節(jié)方法參考恒電位儀參數(shù)調整的說明。恒電位工作不正常原因一：485通訊線的接線錯誤。處理：檢查接線位置及接線順序是否正確，主要是檢查控制柜內部的接線。12芯航空插頭中，485通訊線正確的接線位置為1＃和2＃，其中1＃對應485－B，2＃對應485－A。原因二：恒電位儀面板通訊設置錯誤處理：參考恒電位儀參數(shù)調整部分的說明原因三：恒電位儀面板通訊部分硬件故障處理：更換面板。注意，更換面板時，應將面板原先的出廠設置及反饋設置記錄下來，并重新輸入到新更換的面板中。通訊不正常測試樁用于以上參數(shù)的檢測，是管道管理維護中必不可少的裝置，按測試功能沿線布設。測試樁可用于管道電位、電流、絕緣性能的檢測，也可用于覆蓋層檢漏及交直流干擾的測試。（1）測試樁基本構造測試樁由樁體、測試接線板、測試導線和銘牌幾部分組成。測試樁中的測試接線板是樁的核心，其測試功能就是根據接線板上的接線柱的變化來區(qū)別的，接線板上的接線端子（俗稱接線柱），可以用種種不同顏色區(qū)分，根據測試導線的多少可分為6柱