管道陰極保護(hù)培訓(xùn)（原理、測(cè)試方法）大全

油氣管道陰極保護(hù)2023/7/11一、油氣管道陰極保護(hù)的環(huán)境

油氣管道、特別是長(zhǎng)輸管道所選用的管材常為碳素鋼或合金鋼。管材即為金屬性，在自然界中，金屬都會(huì)隨著時(shí)間的流逝而變質(zhì)，其本質(zhì)就是金屬由元素狀態(tài)返回自然狀態(tài)。埋地金屬管道通常遭受著土壤、海水、細(xì)菌及雜散電流等各種因素造成的腐蝕，腐蝕是一種自然現(xiàn)象；通俗地說(shuō)，腐蝕就是金屬管道和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而導(dǎo)致的2023/7/12無(wú)謂消耗或破壞。腐蝕破壞的過(guò)程和速度比較緩慢，但是危害較大，由腐蝕造成的損失也大的驚人，所以，防止金屬腐蝕是管道保護(hù)過(guò)程中要解決的主要問(wèn)題。2023/7/13三、陰極保護(hù)原理金屬在電解質(zhì)溶液中，由于表面存在電化學(xué)不均勻性，會(huì)形成無(wú)數(shù)的腐蝕原電池。這種腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)發(fā)生腐蝕，不斷輸出電子，同時(shí)金屬離子溶入電解質(zhì)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，在陰極表面析出氫氣或接受正離子的沉積，但金屬本身卻不發(fā)生腐蝕。因此，如果我們給金屬通以陰極電流，使金屬表面全部處于陰極狀態(tài)，就可以抑制表面上陽(yáng)極區(qū)金屬的電子釋放，從根本上防止腐蝕發(fā)生。2023/7/142023/7/15

雙電極原電池模型陽(yáng)極區(qū)陽(yáng)極區(qū)陽(yáng)極區(qū)陽(yáng)極區(qū)電解液陰極陽(yáng)極電解液用金屬導(dǎo)線將管道連接到直流電源的負(fù)極，將輔助陽(yáng)極接到電源的正極，從圖中可以看出，管道實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)，有外加電流流入管道表面。

2023/7/16電解液﹢－輔助陽(yáng)極微陽(yáng)極－﹢微陰極ICIaIaIP當(dāng)外加的電子來(lái)不及與電解質(zhì)溶液中的某些物質(zhì)起作用時(shí)，就會(huì)在金屬表面積聚起來(lái)，導(dǎo)致陰極表面金屬電極電位方向向負(fù)方面移動(dòng)，即產(chǎn)生陰極極化。這時(shí)，微陽(yáng)極區(qū)金屬釋放電子的能力受到阻礙。施加的電流越大，電子積聚就會(huì)愈多，金屬表面的電極電位就會(huì)愈負(fù)，微陽(yáng)極區(qū)釋放電子的能力就愈弱。微陽(yáng)極區(qū)釋放電子的能力越弱，說(shuō)明腐蝕電池兩極間的電位差在減小。如果繼續(xù)施加電流，繼續(xù)降低腐蝕電池兩端電極的電位差，2023/7/17就會(huì)出現(xiàn)陽(yáng)極電流等于零的局面。也就是說(shuō)，繼續(xù)施加電流，可以使腐蝕電池兩端電極電位相等，陰陽(yáng)極達(dá)到等電位。腐蝕原電池的腐蝕作用就會(huì)在兩極電位相等的情況下被迫中止。此時(shí)，外加電流IP等于陰極電流IC,電流不再繼續(xù)流動(dòng)。腐蝕電流為零，金屬就會(huì)得到完全保護(hù)。這就是陰極保護(hù)的基本原理。2023/7/18外加電流陰極保護(hù)利用外部直流電源取得陰極極化電流來(lái)防止金屬遭受腐蝕的方法，稱為外加電流陰極保護(hù)。此時(shí)，被保護(hù)的金屬接在直流電源的負(fù)極上，電源的正極接輔助陽(yáng)極。當(dāng)合上開關(guān)，接通電路后，直流電源便給被保護(hù)金屬2023/7/19施加陰極極化電流，使金屬表面陰極極化。當(dāng)外加電流大于腐蝕電流時(shí)，則進(jìn)入金屬的電子速度大于金屬失去電子的速度。此時(shí)金屬表面積累了過(guò)剩電子被保護(hù)金屬陽(yáng)極+++—++++金屬的電極電位向負(fù)的方向偏移。當(dāng)金屬的電位降到一定負(fù)值，金屬腐蝕電池陰陽(yáng)兩極的電極電位相等或更負(fù)時(shí)，被保護(hù)的金屬停止了腐蝕。這就是外加電流陰極保護(hù)的原理。實(shí)現(xiàn)這一保護(hù)的電路：電流由電源正極流出，經(jīng)導(dǎo)線與輔助陽(yáng)極連接，電流經(jīng)輔助陽(yáng)極散流入電解液中，再流到被保護(hù)的金屬上，又通過(guò)匯流導(dǎo)線流回電源負(fù)極。整個(gè)回路主要電阻是陽(yáng)極至電解液和被保護(hù)金屬與電解液接觸電阻。2023/7/110犧牲陽(yáng)極保護(hù)采用比被保護(hù)金屬更負(fù)的金屬材料和被保護(hù)金屬連接，防止金屬腐蝕，這種方法叫做犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。與被保護(hù)金屬鏈接的材料，由于它有更負(fù)的電極電位，在輸出電流過(guò)程中，自身不斷溶解而遭受腐蝕，所以將這種用于保護(hù)其它金屬的金屬材料稱為犧牲陽(yáng)極。2023/7/111犧牲陽(yáng)極的材料性能要求犧牲陽(yáng)極實(shí)質(zhì)上是應(yīng)用了不同金屬間腐蝕電池的工作原理。當(dāng)鋼鐵管道與電極電位更負(fù)的金屬進(jìn)行電氣連接，兩者同處于同一的電解液中（如土壤），電位更負(fù)的金屬作為陽(yáng)2023/7/112被保護(hù)管道導(dǎo)線導(dǎo)線犧牲陽(yáng)極犧牲陽(yáng)極保護(hù)原理極在腐蝕過(guò)程中釋放出電流，鋼鐵管道作為陰極，接受電流并陰極極化。因此犧牲陽(yáng)極必須滿足以下要求：陽(yáng)極材料要有足夠負(fù)的電位（驅(qū)動(dòng)電位大），可供應(yīng)充分的電子，使被保護(hù)管道陰極極化。陽(yáng)極極化率小，活化誘導(dǎo)期短，在長(zhǎng)期放電過(guò)程中能保持表面的活性，使電流輸出穩(wěn)定。單位總量消耗所提供的電量較多，單位面積輸出電流較大，自腐蝕小，電流效率高。2023/7/113

陽(yáng)極溶解均勻，腐蝕產(chǎn)物松軟易脫落，不粘附在陽(yáng)極表面，不形成高電阻硬殼。價(jià)格低廉，材料來(lái)源充足，制造工藝簡(jiǎn)單，無(wú)公害，生產(chǎn)、施工方便。2023/7/114最小保護(hù)電位為使腐蝕過(guò)程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達(dá)到的絕對(duì)值最小的負(fù)電位值，稱之為最小保護(hù)電位。最小保護(hù)電位也與金屬的種類、腐蝕介質(zhì)的組成、溫度、濃度等有關(guān)。最小保護(hù)電位值常常是用來(lái)判斷陰極保護(hù)是否充分的基準(zhǔn)。因此此電位值是監(jiān)控陰極保護(hù)的重要參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定

在土壤中的最小保護(hù)電位為－0.85V（相對(duì)飽和硫酸銅參比電極）。2023/7/115

最大保護(hù)電位

在陰極保護(hù)中，所允許施加的陰極極化的絕對(duì)值最大值，在此電位下管道的防腐層不受到破壞。此電位值就是最大保護(hù)電位。

最大保護(hù)電位值的大小通過(guò)試驗(yàn)確定。一般取－1.5V（CSE）自然電位未施加陰極保護(hù)電流的管道腐蝕電位就是自然電位一般取0.4V—0.7V（CSE）2023/7/116陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法2023/7/117埋地管道管地電位是腐蝕防護(hù)——陰極保護(hù)技術(shù)中一個(gè)重要參數(shù)，無(wú)論管道腐蝕態(tài)勢(shì)、保護(hù)狀況，都可根據(jù)測(cè)得的管地電位進(jìn)行分析、判斷，是直接、明確、唯一進(jìn)行管道保護(hù)情況分析、判斷的依據(jù)。管地電位是管道保護(hù)電位。我們知道，沒(méi)有強(qiáng)制電流保護(hù)的管道，管地電位負(fù)的地方表示管道處于金屬活性強(qiáng)的區(qū)域，有陽(yáng)極區(qū)存在，腐蝕性較強(qiáng)；有強(qiáng)制性電流保2023/7/118護(hù)的管道，陰極保護(hù)管地電位較正的地方表示陰極保護(hù)較弱，防腐涂層可能有破損，如果管地電位在－850mV以下（絕對(duì)值），意味著管道存在被腐蝕危險(xiǎn)。2023/7/119（1）高輸入阻抗數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)；（2）飽和硫酸銅參比電極一支；（3）小包裝固態(tài)硫酸銅一袋；（4）小型銼刀一把；（5）中號(hào)扁口螺絲刀一把；（6）測(cè)試樁門鑰匙一把；（7）萬(wàn)用表備用表筆一副、電池一塊；純凈水一瓶；（8）測(cè)試記錄表、筆；（9）裝滿水的水瓶或水壺一個(gè)。2023/7/120管道保護(hù)電位測(cè)量前要準(zhǔn)備下列工具1、攜帶的飽和硫酸銅參比電極內(nèi)溶液液位是否在銅電極的2/3以上，硫酸銅溶液中是否有硫酸銅結(jié)晶體。如果參比電極的液位低于銅電極的2/3，要適量加注純凈水，并輕輕搖動(dòng)參比電極，直至溶液均勻；搖動(dòng)后的均勻溶液中如果沒(méi)有硫酸銅結(jié)晶體，尚需向溶液中添加一定量的晶體硫酸銅，以保證溶液處于飽和狀態(tài)。2023/7/121

測(cè)試前的檢查工作2023/7/1222、檢查飽和硫酸銅參比電極的連接線，連接點(diǎn)是否存在松動(dòng)、銹蝕、折斷情況，及時(shí)擰緊連接線，清除連接點(diǎn)的銅銹或更換連接線；以減少連接點(diǎn)的接觸電阻，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。3、要保證便攜式飽和硫酸銅參比電極底部軟木塞有良好的滲透性，測(cè)試前應(yīng)將其放入水中浸泡一段時(shí)間，保持其滲而不漏狀態(tài)。

4、檢查數(shù)字萬(wàn)用表的表筆，是否有接觸不良、斷線情況，并及時(shí)更換。

5、數(shù)字萬(wàn)用表電池電量是否充足，電池電量不充足要及時(shí)更換電池。

2023/7/1232023/7/124管道保護(hù)電位測(cè)量接線示意圖2023/7/125

地表參比法地表參比法主要用于管道保護(hù)電位、犧牲陽(yáng)極開路電位和管道自然電位等參數(shù)測(cè)試。用于管道保護(hù)電位測(cè)試的地表參比法接線示意圖如下：V飽和硫酸銅參比電極埋地管道萬(wàn)用表測(cè)試樁－＋＜1m1、在管道測(cè)試樁附近的1m范圍內(nèi)，選擇地表相對(duì)潮濕的土壤插入?yún)⒈入姌O。2、插入土中的參比電極應(yīng)垂直地面、穩(wěn)定、可靠地與土壤接觸，底部不能墊有草葉或草根。遇有干燥土壤時(shí)，應(yīng)用攜帶的淡水潤(rùn)濕其周邊的土壤，使參比電極與土壤保持良好接觸。以防止因接觸不好影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性。2023/7/126管道保護(hù)電位測(cè)量步驟3、將萬(wàn)用表的紅表筆插入電壓、電阻測(cè)試（V.Ω）孔內(nèi)，將黑表筆插入萬(wàn)用表的（COM）孔（公共端）。將萬(wàn)用表的旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流、量程為2V的檔位。4、用紅表筆與測(cè)試樁的接線柱觸接，