管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)

管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)

主講：寇杰中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)工程系2023/2/12管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)二、管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試三、管道陰極保護(hù)故障分析四、陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)周期2023/2/13

一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/14

一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/15

一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/164.保護(hù)電位管道陰極保護(hù)電位應(yīng)為-850mV（CSE）或更負(fù)。陰極保護(hù)狀態(tài)下管道的極限保護(hù)電位不能比-1200mV更負(fù)。對(duì)高強(qiáng)度鋼和耐蝕合金鋼，如馬氏體不銹鋼，雙相不銹鋼等，極限保護(hù)電位則要根據(jù)實(shí)際析氫電位來(lái)確定。其保護(hù)電位應(yīng)比-850mV（VSE）稍正，但在-650mV至-750mV的電位范圍內(nèi)，管道處于高pH值SCC的敏感區(qū)，應(yīng)予注意。一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/17一、管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)在厭氧菌或SRB及其他有害菌土壤環(huán)境中，管道陰極保護(hù)電位應(yīng)為-950mV（CSE）或更負(fù)。在土壤電阻率100

Ω·m至1000Ω·m環(huán)境中的管道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于-750mV（CSE）；在土壤電阻率ρ大于1000Ω·m的環(huán)境中的管道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于-650mV（CSE）。當(dāng)上述準(zhǔn)則難以達(dá)到時(shí)，可采用陰極極化或去極化電位差大于100mV的判據(jù)。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/181.管地電位測(cè)試2.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試3.陽(yáng)極接地電阻4.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試二、陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/191.管地電位測(cè)試地表參比法CSE放在管道頂上方潮濕土壤，保證與土壤接觸良好。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/110近參比法當(dāng)土壤IR降較大時(shí)，推薦采用近參比法。沿管頂方向，距測(cè)試樁1m范圍內(nèi)挖一個(gè)安放參比電極的探坑，將參比電極置于距管壁3～5cm處。1.管地電位測(cè)試管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1111.管地電位測(cè)試自然電位測(cè)量前，應(yīng)確認(rèn)管道是處于沒(méi)有施加陰極保護(hù)的狀態(tài)下。對(duì)已實(shí)施過(guò)陰極保護(hù)的管道宜在完全斷電24h后進(jìn)行。將電壓表調(diào)至適宜的量程上，讀取數(shù)據(jù)，作好管地電位值及極性記錄，注明該電位值的名稱。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1121.管地電位測(cè)試通電電位本方法適用于施加陰極保護(hù)電流時(shí)，管道對(duì)電解質(zhì)電位的測(cè)量。本方法測(cè)得的電位是極化電位與回路中所有電壓降的和。測(cè)量前，應(yīng)確認(rèn)陰極保護(hù)運(yùn)行正常，管道已充分極化。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1131.管地電位測(cè)試斷電電位消除了由保護(hù)電流所引起的IR降后的管道保護(hù)電位。對(duì)有直流雜散電流或保護(hù)電流不能同步中斷的管道本方法不適用。測(cè)量之前，確認(rèn)陰極保護(hù)正常運(yùn)行，管道充分極化。測(cè)量時(shí)，在所有電流能流入測(cè)量區(qū)間的陰極保護(hù)電源處安裝電流同步斷續(xù)器，并設(shè)置在合理的周期性通/斷循環(huán)狀態(tài)下同步運(yùn)行，同步誤差小于0.1s。典型的通/斷周期設(shè)置為：通電12s，斷電3s。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1141.管地電位測(cè)試斷電電位斷電電位測(cè)量接線同自然電位的接線。將電壓表調(diào)至適宜的量程上，讀取數(shù)據(jù)，讀數(shù)應(yīng)在通/斷電0.5s之后進(jìn)行。記錄管道對(duì)電解質(zhì)的通電電位和斷電電位以及相對(duì)于硫酸銅電極的極性。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1151.管地電位測(cè)試管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1161.管地電位測(cè)試密間隔電位密間隔電位測(cè)量（CIPS）適用于對(duì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)的測(cè)試。本方法可測(cè)得管道沿線的通電電位（Von）和斷電電位（Voff）。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/117CIPS測(cè)量簡(jiǎn)圖CIPS測(cè)量簡(jiǎn)圖管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1181.管地電位測(cè)試密間隔電位在所有電流能流入測(cè)量區(qū)間的陰極保護(hù)直流電源處安裝電流同步斷續(xù)器，并設(shè)置在合理的周期性通/斷循環(huán)狀態(tài)下同步運(yùn)行，同步誤差小于0.1s。典型的循環(huán)時(shí)間：通電12s，斷電3s。設(shè)置為CIPS測(cè)量模式，設(shè)置與同步斷續(xù)器保持同步運(yùn)行的相同的通/斷循環(huán)時(shí)間，并設(shè)置合理的斷電電位測(cè)量延遲時(shí)間，典型的延遲時(shí)間設(shè)置宜為50~100ms。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1191.管地電位測(cè)試密間隔電位從測(cè)試樁開(kāi)始，沿管線管頂?shù)乇硪悦荛g隔（一般是1~3m）逐次移動(dòng)硫酸銅電極，每移動(dòng)探杖一次就采集并記錄存儲(chǔ)一組通電電位（Von）和一組斷電電位（Voff）。同時(shí)應(yīng)使用米尺線軸、GPS坐標(biāo)測(cè)量或其它方法，測(cè)量硫酸銅電極安放處沿管線的距離，應(yīng)對(duì)管道通電電位（Von）和斷電電位（Voff）異常位置處作好標(biāo)志與記錄。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1201.管地電位測(cè)試密間隔電位管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1212.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極開(kāi)路電位測(cè)量前，應(yīng)斷開(kāi)犧牲陽(yáng)極與管道的連接。測(cè)量中，將數(shù)字萬(wàn)用表的正極與犧牲陽(yáng)極連接，負(fù)極與硫酸銅電極連接。將硫酸銅電極放置在犧牲陽(yáng)極埋設(shè)位置正上方的潮濕土壤上，應(yīng)保證硫酸銅電極底部與土壤接觸良好。將數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)至適宜的量程上，讀取數(shù)據(jù)，作好電位值及極性記錄，注明該電位值的名稱。測(cè)量完成后將犧牲陽(yáng)極與管道恢復(fù)連通。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1222.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極開(kāi)路電位管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1232.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極閉路電位將硫酸銅電極朝遠(yuǎn)離犧牲陽(yáng)極的方向逐次安放在地表上，第一個(gè)安放點(diǎn)距管道測(cè)試點(diǎn)不小于20m，以后逐次移動(dòng)5m。將數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)至適宜的量程上，讀取數(shù)據(jù)，作好電位值和極性記錄。當(dāng)相鄰兩個(gè)安放點(diǎn)測(cè)試的管地電位相差小于2.5mV時(shí)，參比電極不再往遠(yuǎn)方移動(dòng)，取最遠(yuǎn)處的管地電位值作為該測(cè)試點(diǎn)的管道對(duì)遠(yuǎn)方大地的電位值。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1242.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極閉路電位管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1252.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極輸出電流標(biāo)準(zhǔn)電阻法標(biāo)準(zhǔn)電阻的兩個(gè)電流接線柱分別接到管道和犧牲陽(yáng)極的接線柱上，兩個(gè)電位接線柱分別接數(shù)字萬(wàn)用表，并將數(shù)字萬(wàn)用表置于DC電壓最低量程。接入導(dǎo)線的總長(zhǎng)不大于1m，截面積不宜小于2.5mm2。標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值宜為0.1Ω，準(zhǔn)確度為0.02級(jí)；管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1262.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極輸出電流標(biāo)準(zhǔn)電阻法管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1272.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試

管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1282.犧牲陽(yáng)極電位、電流測(cè)試犧牲陽(yáng)極輸出電流直測(cè)法

管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1293.陽(yáng)極接地電阻在土壤電阻率較均勻地區(qū)，d13取2L，d12取L；在土壤電阻率不均勻的地區(qū)，d13取3L，d12取1.7L在測(cè)試過(guò)程中，電位極沿輔助陽(yáng)極與電流極的連線移動(dòng)三次，每次移動(dòng)的距離為d13的5%左右，若三次測(cè)試值接近，取其平均值作為輔助陽(yáng)極接地電阻值；若測(cè)試值不接近，將電位極往電流極方向移動(dòng)，直至測(cè)試值接近為止。但d13不得小于40m，d12不得小于20m。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1304.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試電位法已建成的管道上的絕緣接頭（法蘭），當(dāng)陰極保護(hù)可以運(yùn)行時(shí)，可用電位法判斷其絕緣性能。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1314.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試電位法在對(duì)被保護(hù)管道通電之前，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試絕緣接頭（法蘭）非保護(hù)側(cè)a的管地電位Va1；保持硫酸銅電極位置不變，對(duì)保護(hù)管道通電，并使保護(hù)側(cè)b點(diǎn)的管地電位Vb達(dá)到-0.85V～-1.20V之間，測(cè)試a點(diǎn)的管地電位Va2。若Va2與Va1基本相同，認(rèn)為絕緣法蘭絕緣性能良好；若Va2>Va1，且Va2接近Vb的數(shù)值，則一般認(rèn)為絕緣法蘭絕緣性能很差。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1324.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試PCM漏電率檢測(cè)法已建成的管道上的絕緣接頭（法蘭），可用管道電流測(cè)繪系統(tǒng)（PCM）測(cè)量漏電率，判斷絕緣性能。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1334.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試斷開(kāi)保護(hù)側(cè)陰極保護(hù)電源。按PCM操作步驟，用PCM發(fā)射機(jī)在保護(hù)側(cè)接近絕緣接頭（法蘭）處向管道輸入電流I。在保護(hù)側(cè)電流輸入點(diǎn)外側(cè)，用PCM接收機(jī)測(cè)量并記錄該側(cè)管道電流I1。在非保護(hù)側(cè)用PCM接收機(jī)測(cè)量并記錄該側(cè)管道電流I2。PCM漏電率檢測(cè)法管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1344.絕緣法蘭絕緣性能測(cè)試

PCM漏電率檢測(cè)法管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/135三、陰極保護(hù)故障分析1.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)故障分析2.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)故障分析管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1361.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)故障分析陽(yáng)極輸出電流減小，達(dá)不到保護(hù)電位陽(yáng)極消耗掉，可能需要更換；陽(yáng)極/陰極的連接斷開(kāi)；陽(yáng)極/導(dǎo)線接頭斷開(kāi)；陰極/導(dǎo)線接頭斷開(kāi)；陽(yáng)極周圍土壤干燥；環(huán)境污染對(duì)陽(yáng)極性能的影響。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1371.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)故障分析陽(yáng)極輸出電流增大，但保護(hù)構(gòu)筑物電位極化不上去被保護(hù)構(gòu)筑物所需電流過(guò)大，陽(yáng)極輸出的電流遠(yuǎn)小于所需電流；被保護(hù)體與相鄰金屬構(gòu)筑物有電連接；環(huán)境改變引起迅速去極化或者水的含氧量增大；絕緣裝置失效；覆蓋層老化或破壞。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1381.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)故障分析陽(yáng)極體腐蝕不嚴(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、含鹽類型等。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，造成局部腐蝕。未達(dá)設(shè)計(jì)壽命，陽(yáng)極失效。可能的原因?yàn)?，?yáng)極雜質(zhì)含量高，陽(yáng)極效率降低。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，如有交流干擾要嚴(yán)密監(jiān)視。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1392.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)故障分析通電后，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。

施加電壓正常，電流為零。

陰、陽(yáng)極引線斷開(kāi)，或陽(yáng)極完全失效。施加電壓、電流偏小。變壓比例不合適；變壓、整流器故障；供電系統(tǒng)故障。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1402.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)故障分析施加電壓正常，電流小但不為零。

陽(yáng)極或地床破壞；地床干燥或陽(yáng)極露出水面；土壤環(huán)境中，陽(yáng)極地床的“氣阻”；陽(yáng)極接頭斷開(kāi)；陰極引線斷開(kāi)。施加電壓、電流偏大。

變壓比例不合適。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1412.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)故障分析施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位負(fù)移不夠電連接點(diǎn)斷開(kāi)或接頭電阻過(guò)大；測(cè)試點(diǎn)處土壤干燥或土壤充氣過(guò)多；環(huán)境去極化作用過(guò)強(qiáng)，或水中含氧量增大；絕緣故障，與其他構(gòu)筑物短路；金屬構(gòu)筑物的屏蔽作用；相鄰陰極保護(hù)裝置失效；防腐覆蓋層老化或損壞。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/1422.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)故障分析施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位負(fù)得不正常在遠(yuǎn)端電連續(xù)性跨接斷開(kāi)；調(diào)試之后，電解質(zhì)的充氣降低；電解質(zhì)流速降低；干擾跨接斷開(kāi)。施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位波動(dòng)

雜散電流干擾。管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/143四、陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)周期項(xiàng)目調(diào)查內(nèi)容周期備注

強(qiáng)制電流設(shè)備恒電位儀巡檢1次/日無(wú)人站每月一次恒電位儀維護(hù)1次/日無(wú)人站每季一次自動(dòng)控制用參比電極1次/日絕緣法蘭、絕緣接頭等檢查每季一次陽(yáng)極接地電阻測(cè)試每季一次管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/144項(xiàng)目調(diào)查內(nèi)容周期備注犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)輸出電流、陽(yáng)極開(kāi)路電位，陽(yáng)極接地電阻每季一次進(jìn)行檢修陽(yáng)極系統(tǒng)檢查每年一次進(jìn)行檢修排流保護(hù)系統(tǒng)排流設(shè)備巡檢每日一次進(jìn)行檢修四、陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)周期管道陰極保護(hù)評(píng)價(jià)2023/2/145項(xiàng)目調(diào)查內(nèi)容周期備注陰極保護(hù)等