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1、埋地钢质管道 外加电流阴极保护技术 发布人：祝溟 摘要 外加电流阴极保护测试是目前管道防腐的 常用技术措施，是延长管道使用寿命和增 加管道安全的保证。本文主要以红压至杏 一天然气管道工程为例，介绍了外加电流 阴极保护的原理、各项参数测试过程、及 施工中需要注意的问题，让读者能够对外 加电流阴极保护技术有个比较清晰的认识。 埋地钢质管道 外加电流阴极保护技术 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 1 1 1 1 前言前言 0 0 0 0 Click to add TitleClick to
2、 add TitleClick to add TitleClick to add Title 2 2 2 2 常见防腐蚀方法常见防腐蚀方法 1 1 1 1 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 1 1 1 1 外加电流阴极保护工艺外加电流阴极保护工艺 2 2 2 2 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 2 2 2 2 施工中应注意的问题施工中应注意的问题 3 3 3 3 Clic
3、k to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 1 1 1 1 结论结论 4 4 4 4 0前言 外加电流阴极保护又称强制电流阴极保护，是一 种利用电化学原理的金属保护法，解决了管道在 外防腐层破损后，管道腐蚀加剧的难题。外加电 流阴极保护施工的适用与较大规模的管线工程， 比如长输管道和站间管线多的工程。优点在于技 术条件良好，施工费用少，阳极材料可以使用废 铁、铸铁、石墨、高硅铸铁等，来源广、廉价， 设备使用寿命长，输出电流、电压可调，对环境 适应性强。缺点在于必须经常控制管理，电源不 能中断，电气设备
4、有防爆防雷击要求，以及设备 费用高。目前大庆常用于计量间站间管线，和城 市间长输管道的阴极保护。 0前言 在工程施工时遇到生产单位要求检测 的事情，为了更好的配合检测和投 产，文章对外加电流阴极保护的原理、 系统组成和测试进行了探讨。 1常见防腐蚀方法 电化学保护 阴极保护阳极保护 牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法 1常见防腐蚀方法 外加电流阴极保护法 图1 管线外加电流保护系统示意图 2外加电流阴极保护工艺 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 1 1 1 1 外加电流阴极保护参数外加
5、电流阴极保护参数 2.12.12.12.1 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 2 2 2 2 外加电流阴极保护系统外加电流阴极保护系统 2.22.22.22.2 Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to add Title 1 1 1 1 外加电流阴极保护参数测试外加电流阴极保护参数测试 2.32.32.32.3 2外加电流阴极保护工艺 2.1外加电流阴极保护参数 最小保护电位最小保护电位 -850m
6、V-850mV-850mV-850mV 最小保护电流密度最小保护电流密度 外加电流阴极保护参数 自然电位自然电位 -550mV-550mV-550mV-550mV 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 系统组成 导线导线 恒电位仪恒电位仪 辅助阳极地床辅助阳极地床 测试桩测试桩 参比电极参比电极 接地电池保护器接地电池保护器 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 1)恒电位仪: 在红压至杏一天然气管道工程中，由于保 护对象为结构简单的单纯管道，所以外加 电流阴极保护系统的控制方式选择恒电位 控制，因为在这样的情况下，外加电流保 护系统的保护电位均衡性易于实现，辅助
7、阳极及参比电极定位相对容易。如果是复 杂的管路系统中，外加电流阴极保护建议 采用恒电流控制。本工程直流电源由ZF变 频高智能恒电位仪50V/50A（双机型）提供。 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 1)恒电位仪: 图2 调试恒电位仪 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 2)辅助阳极地床 ： 辅助阳极地床分为深井阳极地床和浅埋阳 极地床，在红压至杏一天然气管道工程 中，由于深层土壤电阻率比地表低，存在 邻近管道，所以选用的是深井阳极地床。 阳极形式选用细长型可以降低回路电阻， 阳极材料为钛铂合金氧化物。 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 3)参
8、比电极： 参比电极的作用有两个：一方面用于测量 被保护结构物的电位，监测保护效果；另 一方面，为自动控制的恒电位仪提供控制 信号，以调节输出电流，使结构物总处于 良好的保护状态。本工程中参比电极为长 效铜-饱和硫酸铜参比电极，埋在水平方向 距通电点200300mm处，埋深在冻土层 以下。 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 4)接地电池保护器： TT-X型接地电池保护器 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 5)测试桩 ： 电位测试桩、电流测试桩、绝缘测试桩 图3 混凝土测试桩 图4 玻璃钢测试桩 2外加电流阴极保护工艺 2.2外加电流阴极保护系统 6)导线 ：
9、阴、阳极电缆为VV22-1kV/150mm2铜芯 电缆，参比、零位电缆为KVP233- 1kV/24mm2铜芯屏蔽铠装电缆。 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 三个测试参数 绝缘性能测试 保护电位测试 管内电流测试 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 1）保护电位测试 地表参比法是利用数字万用表与Cu/CuSO4参比电 极通过测试桩测试施加有阴极保护管道的保护电 位，通过电位的分布间接评定涂层的质量状况。 测试前需要用标准甘汞电极校准硫酸铜参比电 极，在测试电位的时候，将参比电极竖立安放在 测量管道上方1m（规范规定），如果地表干燥就 需要浇水，将万用
10、表黑表笔连参比电极，红表笔 连测量物（管道测试桩接线柱），用合适的档位 测量电位值。 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 1）保护电位测试 地表参比法 。 图5 测试用硫酸铜参比电极 图6 地表参比法测试接线示意图 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 1）保护电位测试 地表参比法 图7 安放参比硫酸铜电极 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 2）管内电流测试 电压降法 图8 电压降法测试接线示意图 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 制成但尚未安装到管道上的绝缘法兰(接 头)，
11、其绝缘电阻值用兆欧表法测量。 图9 兆欧表法测试接线示意图 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 已安装到管道上的 绝缘法兰，可用电 位法判断其绝缘性 能。 图10 电位法测试接线示意图 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 已安装到管道上使用的绝缘法兰(接头)，采 用电位法测试其绝缘性能可疑时，应进行 漏电电阻或漏电百分率测试。 2外加电流阴极保护工艺 2.3外加电流阴极保护参数测试 3）绝缘法兰的绝缘性能和绝缘电阻测试 漏电电阻或漏电百分率测试 图11漏电电阻测试接线示意图 3施
12、工中应注意的问题 保护材料及设备，这些是阴极保护成功的前 提，但最终的实现则通过施工来完成。外加电流 阴极保护施工应注意以下问题： 1）施工前对所有电极进行检查，主要是外观检 查，表面不得沾有油污等其它杂物，电极体表面 是否破损等；另外对连接及绝缘电阻进行检查， 以保证连接或绝缘良好。 2）施工时严格按照设计图进行施工，辅助阳极及 参比电极均要求连接良好，且对相应的电缆均要 做好标记，以备将来检修使用。 3施工中应注意的问题 3）在通电前,应先检查电源的正负输出端,确保其没有短路 现象。随后将输出电压调至最低一档,接通电源,这时通过 电压表测量,确保各阳极接在电源正极上,被保护的金属结 构物接
13、在电源负极上。否则,不但起不到保护作用,反而加 剧金属的腐蚀,这一点千万不可马虎。 4）阴极保护系统运行后，辅助阳极有1020天的极化时 间，极化时间过后电位测试的数据就比较稳定。 5）阴极保护系统运行后，应根据各参比电极的反馈数 值，对系统进行调整，以使整个系统达到最佳保护状态。 阴极保护施工中应注意的问题还有不少，在此不一 一罗列。总之，只有严格按照设计，科学施工，才能保证 外加电流阴极保护系统有效地进行工作。 4结论 本文主要论述了外加电流阴极保护的原 理，和外加电流阴极保护系统安装完成 后，对保护电位、管内电流、绝缘法兰的 绝缘性能和绝缘电阻的测试方法，结合实 际让大家能够对外加电流阴极保护系统有 个更清晰的认识，使大家在施工中更加心 里有底。 展示结束 油建公司第十五工程处油建公司第十五工程处