燃?xì)夤艿狸帢O保護(hù)

管道陰極維護(hù)實際與實際胡士信中國石油天然氣管道工程第一節(jié)腐蝕與防護(hù)第二節(jié)陰極維護(hù)第三節(jié)犧牲陽極維護(hù)第四節(jié)強迫電流第五節(jié)排流維護(hù)第六節(jié)陰極維護(hù)管道設(shè)計第七節(jié)陰極維護(hù)測試第八節(jié)運轉(zhuǎn)與管理第一節(jié)腐蝕與防護(hù)1.1腐蝕定義及防腐的意義1.1.1定義可從幾方面下定義〔1〕由于資料與環(huán)境作用而引起的破壞和蛻變；〔2〕除了單純機械破壞以外的資料一切破壞；〔3〕冶金的逆過程。ISO定義：金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化,并常可導(dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能遭到損傷。注：該相互作用通常為電化學(xué)性質(zhì)?！惨奊B/T10123-2001〕1.1.2防蝕意義腐蝕損失UK，Hoar,1969為13.65億英鎊3.5%GDP；US1975，700億4.2%GDP，820億，1982年，1260億，1992年，1700億；NACE新統(tǒng)計為3000億，GDP4.2%，其中根底設(shè)備為1500億，1100/人；中國石油行業(yè)1987統(tǒng)計，漏泄：容器0.14次/臺年，管道2萬/年；1989，石化約20億；西直門橋1979建，1999拆，重修費用3000萬，北京立交橋有200座，僅大北窯橋改造工程就花4000萬；2003年10月發(fā)表的<中國腐蝕調(diào)查報告>指出:我國腐蝕損失為5000億元/年5%GDP其中20%可以防止1000億元

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：失分量、腐蝕深度、腐蝕電流；〔2〕部分腐蝕：點蝕系數(shù)。1.2防蝕方法1選擇耐蝕資料(供應(yīng)、耐蝕、本錢、強度、加工性、外觀等要素)2與環(huán)境隔離的防腐層技術(shù)3適當(dāng)?shù)臉?gòu)造設(shè)計4陰極維護(hù)5緩蝕劑6改動環(huán)境降溫、降速、除氧、改動濃度7防銹技術(shù)〔電鍍、涂料〕8資料改性〔不銹鋼〕1.3腐蝕領(lǐng)域新方向肖紀(jì)美，簡易資料觀，李金桂，外表工程論第二節(jié)陰極維護(hù)2.1陰極維護(hù)原理1三電極實際2E-pH實際3極化實際4原電池實際原電池三要素：1〕兩電極電位不同的兩電極；2〕兩電極必需在同一電解質(zhì)溶液里；3〕兩電極間必需有導(dǎo)線銜接。防腐蝕方法：陰極維護(hù)破壞〔1〕，防腐層破壞〔2〕。2.2陰極維護(hù)參數(shù)2.2.1維護(hù)電位準(zhǔn)那么〔NACERP0169-96、SY/T0036〕：〔1〕通電情況下-850mV；〔2〕極化電位-850mV；〔3〕極化電位差-100mV。

測試條件(1)通電條件下丈量,含有IR降,必需除去(2)通常采用斷電法丈量,不含IR降(3)極化構(gòu)成或衰減過程中(4)管網(wǎng)及雜散電流干擾下,必需采用探頭法測

術(shù)語:參比電極：一種不極化電極，可用于丈量管/地電位，它具有穩(wěn)定的氫標(biāo)電位。土壤中常用的是Cu/CuSO4電極。在一些不易接近的地方，有時也用金屬電極〔如Zn〕。丈量交流電壓時可運用金屬棒作參比電極。Voff斷電電位：斷開陰極維護(hù)電流后瞬間直接測得的管/地電位。因不含IR降，故可視為極化電位。Von通電電位：施加陰極維護(hù)電流情況下測得的管/地電位。因含有IR降，故不宜做為維護(hù)準(zhǔn)那么用。假設(shè)要用時，應(yīng)思索排除其IR降成分。極化電位：施加維護(hù)電流后引起管/地電位的偏移。管地電位：用與土壤相接觸的參比電極測得的管道對地電位。2.2.2維護(hù)電位密度覆蓋層的質(zhì)量環(huán)境條件〔流速、污染、溫度〕2.3陰極維護(hù)方法1犧牲陽極法2強迫電流法3排流維護(hù)法方法比較見表6-1

CATHODICCORROSIONPROTECTION2.4防腐層與陰極維護(hù)〔1〕防腐層的作用：隔絕電解質(zhì)〔2〕防腐層的種類石油瀝青：早期用、面積電阻低、有污染、應(yīng)淘汰環(huán)氧煤礦瀝青：早期用于補口、面積電阻很低、質(zhì)量不宜控制、應(yīng)禁用煤焦油瓷漆：性能好、壽命長、面積電阻低、有污染、不應(yīng)大量運用環(huán)氧粉末(FBE)：性能優(yōu)、壽命長、面積電阻高、應(yīng)大力推行運用聚乙烯(PE)：性能優(yōu)、壽命長、面積電阻很高、但有陰極屏蔽作用三層PE(FBE-膠-PE)：性能優(yōu)、壽命長、面電阻很高、防腐功能強、但有陰極屏蔽作用〔3〕防腐層質(zhì)量與陰極維護(hù)電流密度2.5陰極維護(hù)技術(shù)國內(nèi)現(xiàn)狀〔1〕管道20000km長輸管道全施加維護(hù)油田集輸管道根本施加了維護(hù)市政供氣、水管道有上維護(hù)和無維護(hù)的

〔2〕儲罐國內(nèi)大型儲罐根本都施加了維護(hù)城市加油站的小型儲罐有的上了維護(hù)

〔3〕規(guī)范與法律中國石油天然氣管道維護(hù)條例國內(nèi)有一套陰極維護(hù)的待業(yè)規(guī)范第三節(jié)犧牲陽極維護(hù)3.1犧牲陽極種類根本要求：

〔1〕要有足夠的負(fù)電位，且很穩(wěn)定；〔2〕任務(wù)中陽極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易零落；〔3〕電流效率高；〔4〕電化當(dāng)量高，單位分量的電容量大；〔5〕腐蝕產(chǎn)物無毒，不污染環(huán)境；〔6〕資料來源廣，加工容易；〔7〕價錢廉價。3.1.1鎂及鎂合金：〔1〕種類：高純鎂、高電位、規(guī)范；〔2〕性能：電位高、效率低；3.1.2鋅及鋅合金〔1〕種類：高純鋅、鋅-鋁-鎘、鋅-鋁；〔2〕性能：電位低、效率高；3.1.3鋁合金〔1〕種類：鋁-鋅-銦、鋁-鋅-汞；〔2〕性能：不能用于土壤中。質(zhì)量要求：要點雜質(zhì)含量不能大，主要是鐵，合金成分合理.3.2犧牲陽極運用

⑴根據(jù)環(huán)境條件選用〔表8-13〕

⑵根據(jù)維護(hù)對象選

⑶根據(jù)運用功能選3.3犧牲陽極設(shè)計

1陽極種類的選擇〔表8-13〕2計算程序〔1〕接地電阻〔2〕單支輸出電流〔3〕所需陽極數(shù)量〔4〕陽極壽命

3地床構(gòu)造填料的成分和作用

4施工〔1〕地床位置〔2〕陽極間隔〔3〕埋設(shè)方式

5犧牲陽極的特殊運用〔1〕接地極〔2〕參比電極〔3〕防強電干擾接地柵〔4〕接地電池第四節(jié)強迫電流4.1電源4.1.1要求〔1〕平安可靠；〔2〕電流電壓延續(xù)可調(diào)；〔3〕順該當(dāng)?shù)丨h(huán)境；〔4〕有富有電容量；〔5〕與系統(tǒng)電阻相配；〔6〕操作維護(hù)簡單；價錢合理。

4.1.2電源種類

〔1〕整流器

〔2〕太陽電池

〔3〕CCVT

〔4〕TEG

〔5〕風(fēng)力發(fā)電機

ALTERNATIVEDC-POWERSOURCESFORCATHODICPROTECTIONUNITS4.1.3電源選用原那么

〔1〕首選整流器；

〔2〕優(yōu)化恒電位；

〔3〕無電看氣候；

〔4〕發(fā)電有無氣(5)CCITT和ITU無電地域的電源引薦方案(P104)4.2輔助陽極根本要求：〔1〕耗費率低，〔2〕陽極極化低；〔3〕導(dǎo)電性好；〔4〕可靠性高；〔5〕足夠的機械強度和穩(wěn)定性；〔6〕耐磨蝕，抗侵蝕；〔7〕資料來源廣，價錢廉價；〔8〕容易制呵斥各種外形。4.2.1陽極分類

〔1〕石墨陽極；

〔2〕高硅鑄鐵陽極；

〔3〕磁性氧化鐵陽極；

〔4〕金屬氧化物陽極；

〔5〕柔性陽極。。4.2.2回填料

〔1〕作用：降低陽極/土壤接觸電阻；良好導(dǎo)電率；腐蝕氣體排出；耐陽極產(chǎn)物?！?〕種類：石油焦、冶金焦〔3〕粒徑3~15mm

(4)含碳量大于85%4.2.3地床構(gòu)造及位置

〔1〕設(shè)計原那么：接地電阻要適當(dāng)；干擾影響??；電流分布均勻；〔2〕構(gòu)造：要加回填料，以防氣阻；上部要有粗砂，利于排氣；〔3〕方式：淺埋立式、淺埋程度式、深井可換式、深井閉合式。第五節(jié)排流維護(hù)5.1直流干擾危害及防護(hù)5.1.1DC雜散電流判據(jù)〔1〕管/地電位偏移+20mV或地電位梯度大于0.5mV/m確認(rèn)有干擾；〔2〕管/地電位偏移+100mV或地電位梯度大于2.5mV/m要采取措施。5.1.2DC雜散電流的危害〔1〕電蝕：猛烈、集中、量大，鐵9.1kg/A.a；〔2〕實例：東北管網(wǎng)，雜散電流干擾區(qū)占2%，而腐蝕穿孔占60%；高達(dá)500A，腐蝕率大于10-15mm/a；最快為3個月穿孔；〔3〕主要干擾源：電〔地〕鐵、電解、電鍍、電焊〔船的維修)、陰極維護(hù)〔城市管道〕、直流用電設(shè)備。5.1.3防護(hù)

〔1〕直接排流；

〔2〕極性排流；

〔3〕強迫排流；

〔4〕間接排流；(5〕鎂陽極極性間接排流。5.2交流干擾危害及防護(hù)5.2.1AC雜散電流感應(yīng)影響

〔1〕干擾源：大于110kV高壓線路、電氣化鐵路、發(fā)電廠變電站〔2〕影響途徑：容性耦合、阻性耦合、感性耦合〔3〕實例：寶成線油庫管線、東北管道〔兩線一地、哈大線)SIGNIFICANTPARAMETERSINANALYSISOFHVACINTERFERENCEONPIPELINESElectromagneticfieldSoilresistivityWxmCoatingqualityCoatingresistanceLengthofparallelismOffsetdistanceHIGHVOLTAGEINTERFERENCEINDUCEDPIPETOSOILVOLTAGE5.2.2AC雜散電流感應(yīng)影響危害

〔1〕平安操作人員設(shè)備平安

〔2〕腐蝕影響對于鋼鐵相當(dāng)DC的1%~2%兩性金屬不能忽略5.2.3防護(hù)

〔1〕目的：繼續(xù)65V(德國Afk3〕60V(中國GB6830、TB/T2832〕；瞬間1000V〔德國〕430V〔中國〕

〔2〕防護(hù)：接地排流、極性排流、嵌位式排流、電容排流、絕緣隔斷、AT(自耦變壓器〕BT(吸流變壓器〕方式、絕緣接頭防護(hù)〔3〕國內(nèi)實際：寶成線、哈大線、秦京線第六節(jié)陰極維護(hù)管道設(shè)計6.1陰極維護(hù)電絕緣6.1.1防腐層6.1.2絕緣接頭6.1.3絕緣法蘭6.1.4絕緣支撐6.1.5與其它構(gòu)筑物電絕緣(穿跨越處)

6.2電延續(xù)性6.2.1跨接法蘭接處站外干線管道銜接閥室外銜接預(yù)應(yīng)力混凝土管道的環(huán)向筋的銜接6.3測試系統(tǒng)6.3.1遙控系統(tǒng)6.3.2遙測系統(tǒng)6.3.3測試樁種類(電位、電流、絕緣、交叉、套管〕6.3.4測試探頭的運用〔罐底、雜散電流、管網(wǎng)〕6.3.5參比電極〔恒電位儀、近參比〕6.4測試工程與管理〔詳見第8節(jié)〕6.4.1犧牲陽極系統(tǒng)6.4.2強迫電流系統(tǒng)6.4.3陰極維護(hù)管理的三大目的6.4.4測試工程6.5設(shè)計計算6.5.1強迫電流系統(tǒng)

〔1)所需維護(hù)總電流(2)單站維護(hù)范圍(3)所需站數(shù)(4)單站電流〔5)單支陽極電阻(6)所需陽極質(zhì)(7)回路電阻〔陽極、陰極導(dǎo)線、陽極導(dǎo)線〕(8)電源功率6.5.2犧牲陽極系統(tǒng)〔1〕所需維護(hù)電流〔2〕單支陽極電流〔3〕陽極數(shù)量〔4〕單支陽極維護(hù)范圍〔5〕陽極壽命第七節(jié)陰極維護(hù)測試7.1陰極維護(hù)電位測試7.1.1普通原那么7.1.2參比電極7.1.3測試儀器7.1.4測試方法7.1.5電位測試中IR降影響及消除

7.2維護(hù)準(zhǔn)那么測試7.2.1普通要求7.2.2通電電位-850mV7.2.3極化電位-850mV7.2.4100mV極化差——建立中——衰減中

7.3電流測試

7.3.1犧牲陽極電流規(guī)范電阻法雙電流表法7.3.2管內(nèi)電流兩極法四極法7.3.3維護(hù)電流密度Js=(I1–I2)/S

7.4電阻測試

7.4.1土壤電阻率現(xiàn)場四極法土壤箱法

7.4.2接地電阻ZC8三極法兩極法

MEASUREMENTOFCURRENTDENSITYANDCOATINGRESISTANCECATHODICPROTECTIONOFPIPELINES7.5缺點點測試

7.5.1套管短路電位差法

7.5.2覆蓋層漏點地面檢漏地電位梯度

7.5.3與其它管道短路點地面電位梯度7.6覆蓋層面積電阻測試7.6.1方法簡介7.6.2原理——直流電場實際7.6.3問題討論——稱號〔定義〕、單位德國貝克曼定義：防腐層電阻率是防腐層電阻和面積的乘積?！獑挝唬害竚2?！闪糠椒ǖ膮^(qū)別——NACETM0102<地下管道維護(hù)性覆蓋層電導(dǎo)率的丈量>方法——覆蓋層面電阻與維護(hù)電流密度的關(guān)系7.6.4檢漏與面電阻丈量的區(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；——交流檢測信號無論是電平還是電流都與直流不一樣；——用于檢漏，交流電流信號好于電平信號。NACETM0102簡介〔1〕普通方法〔2〕電位衰減法〔3〕用電導(dǎo)率來評價覆蓋層形狀第八節(jié)運轉(zhuǎn)與管理8.1概述陰極維護(hù)工程應(yīng)與被維護(hù)構(gòu)筑物同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)，一旦投入運轉(zhuǎn)，就應(yīng)確保陰極維護(hù)系統(tǒng)繼續(xù)有效，任何異常景象都應(yīng)及時處置，這是管理任務(wù)者的責(zé)任。8.1.1普通技術(shù)要求8.1.1.1被維護(hù)構(gòu)筑物的電位陰極維護(hù)的有效性判據(jù)是維護(hù)電位，因此電位參數(shù)測試的準(zhǔn)確性顯得非常重要，通常要留意：(1)

丈量回路中的IR降影響；(2)

參比電極的校準(zhǔn)；(3)

測試儀表的準(zhǔn)確度〔內(nèi)阻及量程〕；(4)

外界干擾的存在；(5)

極化時間要求。管理任務(wù)中，被維護(hù)構(gòu)筑物的電位是必測工程，丈量的時間間隔應(yīng)有明確的規(guī)定，定期測得的數(shù)據(jù)要納入技術(shù)檔案，永久保管。POTENTIALMEASUREMENTWITHPOLARIZATIONPROBE陰極維護(hù)準(zhǔn)那么的練習(xí)自然電位通電電位斷電電位0.5500.9800.851A,B,C0.4500.8480.554C0.5010.899無IR降A(chǔ),B,C不知道0.9320.865A,BA=0.850V(通);B=0.850V(斷);C=100mV(極化差)8.1.1.2犧牲陽極系統(tǒng)在犧牲陽極設(shè)計時，陽極與被維護(hù)構(gòu)筑物的銜接有兩種方式，一是直接焊到被維護(hù)體上，另一種是經(jīng)過接線盒與被維護(hù)體相連。對于前一種情況，被維護(hù)構(gòu)筑物的自然電位將測不出來，應(yīng)采用輔助試片，試片不與被維護(hù)體相連，并置于同一電解質(zhì)中，試片的材質(zhì)應(yīng)與被維護(hù)體一樣。犧牲陽極的測試參數(shù)有電位、電流和電阻。犧牲陽極的管理要求為：(1)

定期檢測被維護(hù)構(gòu)筑物的電位；(2)

半年或一年檢測一次陽極任務(wù)電位和電流；(3)

必要時檢驗陽極外表腐蝕形狀；(4)犧牲陽極安裝系統(tǒng)完好性維護(hù)。犧牲陽極缺點分析有以下兩項：〔1〕陽極輸出電流減小，達(dá)不到維護(hù)電位，這種景象的能夠緣由有：

a.陽極耗費，能夠需求改換；

b.陽極/陰極的銜接斷開；

c.陽極/導(dǎo)線接頭斷開；

d.陰極/導(dǎo)線接頭斷開；

e.陽極周圍土壤枯燥；

f.環(huán)境污染對陽極性能的影響。

〔2〕陽極輸出電流增大，但維護(hù)構(gòu)筑物電位極化不上去，這種景象的能夠緣由有：

a.被維護(hù)構(gòu)筑物所需電流過大,陽極輸出的電流遠(yuǎn)小于所需電流；b.被維護(hù)體與相鄰金屬構(gòu)筑物有電銜接；

c.環(huán)境改動引起迅速去極化或者水的含氧量增大；

d.絕緣安裝失效；

e.覆蓋層老化或破壞。

〔3〕犧牲陽極其它缺點a.陽極體腐蝕不嚴(yán)重，但陽極已不能任務(wù)。能夠的緣由為，陽極成分不合理，在任務(wù)環(huán)境中呵斥鈍化所致，影響要素有溫度、含鹽類型等。b.陽極體部分腐蝕嚴(yán)重，呵斥陽極體斷裂。能夠的緣由是陽極合金化不均勻，呵斥部分腐恂。c.未達(dá)設(shè)計壽命，陽極失效。能夠的緣由為，陽極雜質(zhì)含量高，陽極效率降低。d.在交流電干擾形狀下，有時陽極會發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，管理中，如有交流干擾要嚴(yán)密監(jiān)視。8.1.1.3強迫電流系統(tǒng)強迫電流系統(tǒng)由電源和輔助陽極兩部分組成，其維護(hù)的內(nèi)容也是這兩方面。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、配電安裝等方式，它們的維護(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，還要對燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)進(jìn)展維護(hù)保養(yǎng)。通常要留意的有：電銜接點結(jié)實可靠；機體對地絕緣符合規(guī)定；外殼無銹蝕；供氣系統(tǒng)暢通無阻；散熱板無積炭；太陽能電池極板無枳雪或灰塵；不同地理位置，不同的環(huán)境溫度要校準(zhǔn)儀器設(shè)備的任務(wù)點。輔助陽極地床構(gòu)造方式多種多樣，不論運用什么樣的地床，都要留意：陽極引線接頭防水絕緣密封完好；陽極對電解質(zhì)的電阻穩(wěn)定不變；土壤環(huán)境中的陽極“氣阻〞景象。對于強迫電流陰極維護(hù)系統(tǒng)，常見缺點及其緣由有：(1)通電后，構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位變正，這是正、負(fù)極接反了，必需立刻更正，否那么將會呵斥被維護(hù)體快速電解腐蝕，危險性極大。(2)施加電壓正常，電流小但不為零，能夠的緣由有：a.陽極或地床破壞；b.地床枯燥或陽極顯露水面；c.土壤環(huán)境中，陽極地床的“氣阻〞；d.陽極接頭斷開；e.陰極引線斷開。(3)施加電壓正常，電流為零，能夠的緣由為陰、陽極引線斷開，或陽極完全失效。(4)施加電壓、電流偏小，能夠的緣由有：a.變壓比例不適宜；b.變壓、整流器缺點；c.供電系統(tǒng)缺點。(5)施加電壓、電流偏大，能夠的緣由是變壓比例不適宜。(6)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，能夠的緣由有：

a.電銜接點斷開或接頭電阻過大；b.測試點處土壤枯燥或土壤充氣過多；c.環(huán)境去極化作用過強，或水中含氧量增大；d.絕緣缺點，與其它構(gòu)筑物短路；e.金屬構(gòu)筑物的屏蔽作用；f.相鄰陰極維護(hù)安裝失效；g.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/電解質(zhì)電位負(fù)得不正常，能夠的緣由有：a.在遠(yuǎn)端電延續(xù)性跨接斷開；b.調(diào)試之后，電解質(zhì)的充氣降低；c.電解質(zhì)流速降低；d.干擾跨接斷開；(8)施加的電壓、電流正常，但構(gòu)筑物/電解質(zhì)電位動搖，能夠的緣由是雜散電流干擾。8.1.1.4管理丈量由于陰極維護(hù)系統(tǒng)管理丈量為現(xiàn)場丈量，就丈量的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和對比性而言，要求操作者力爭作到：(1)

測試儀表前、后一致；(2)

參比電極位置固定不變；(3)

環(huán)境條件〔溫度、濕度等〕盡量一樣；(4)

接線銜接工具一樣；(5)參比電極運用前應(yīng)校正。8.2地下金屬構(gòu)筑物8.2.1總那么按SY/T5919－94規(guī)范要求，埋地鋼質(zhì)管道陰極維護(hù)管理主要控制下面幾個目的：(1)

維護(hù)率100％；(2)