作者：張春林

埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)主要分為二類：強(qiáng)制電流陰極保護(hù)、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)，個(gè)別管道采用強(qiáng)制電流和犧牲陽(yáng)極交替保護(hù)。當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)不能給管道提供足夠的陰極保護(hù)電位時(shí)，管道外防腐層缺陷處會(huì)發(fā)生腐蝕；當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)給管道提供的陰極保護(hù)電位過(guò)負(fù)時(shí)，管道外防腐層會(huì)發(fā)生析氫剝離。本文就埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢測(cè)方法進(jìn)行初步的探討。
 
埋地鋼質(zhì)管道的陰極保護(hù)是保障管道使用壽命的關(guān)鍵，當(dāng)管道由于敷設(shè)施工、人為破壞、長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，管道防腐層會(huì)發(fā)生局部破損和缺陷，當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常工作或達(dá)不到要求時(shí)，管道就會(huì)發(fā)生腐蝕。發(fā)生腐蝕的管段一般屬于局部腐蝕，形成點(diǎn)蝕、坑蝕、小孔腐蝕，向深度發(fā)展，管體很快就會(huì)泄漏，造成的損失難以估量。特別是輸送易燃、易爆、有毒、高溫、高壓、高粘度的介質(zhì)的管道，泄漏的危害將會(huì)更大。定期對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整改是防范這類事故的簡(jiǎn)潔高效的方法。
 
一、陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成
1、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成
管道外防腐層、測(cè)試樁、恒電位儀二臺(tái)（一臺(tái)工作一臺(tái)備用）、陽(yáng)極地床（輔助陽(yáng)極）、長(zhǎng)效參比電極、絕緣法蘭(接頭)等。
 
2、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成
管道外防腐層、測(cè)試樁、犧牲陽(yáng)極、絕緣法蘭(接頭)等。
 
二、陰極保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成要素技術(shù)指標(biāo)
1、管道外防腐層：新敷設(shè)的管道絕緣電阻率大于10000歐姆·M²，舊管道絕緣電阻率大于5000歐姆·M²。
 
2、測(cè)試樁：平均每公里不少于一個(gè)。
3、恒電位儀：根據(jù)設(shè)計(jì)功率滿足要求，均完好。
4、陽(yáng)極地床：接地電阻、輸出電流符合設(shè)計(jì)要求。
5、長(zhǎng)效參比電極：誤差±10mv。
6、絕緣法蘭（接頭）：電位法、漏電百分率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
7、犧牲陽(yáng)極：開(kāi)路電位、閉路電流應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
對(duì)特殊管道以上要素技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有所不同，如舊管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)。
 
三、陰極保護(hù)系統(tǒng)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)
1、管地電位：使用標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅電極在管道上方或旁邊檢測(cè)（下同），按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，管道任意點(diǎn)的管地電位小于-0.85V，當(dāng)土壤含有還原菌，SO₄^2-的濃度大于0.5%時(shí)，管道任意點(diǎn)的管地電位小于-0.95V；防腐層為石油瀝青時(shí)，管地電位應(yīng)大于-1.5V，防腐層為煤焦油瓷漆時(shí)，管地電位應(yīng)大于-3.0V，防腐層為環(huán)氧粉末時(shí)，管地電位應(yīng)大于-2.0V。
 
2、保護(hù)電位：除去IR降后的管地電位，管道任意點(diǎn)的保護(hù)電位小于等于-0.85V，當(dāng)土壤含有還原菌，SO₄^2-的濃度大于0.5%時(shí)，管道任意點(diǎn)的保護(hù)電位小于-0.95V；防腐層為石油瀝青時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-1.5V，防腐層為煤焦油瓷漆時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-3.0V，防腐層為環(huán)氧粉末時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)大于-2.0V。
 
滿足上述要求的陰極保護(hù)系統(tǒng)即視為合格。
 
四、陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常工作的原因與分析
1、管地電位、保護(hù)電位不合格
出現(xiàn)這種情況原因比較復(fù)雜，陰極保護(hù)系統(tǒng)要素出現(xiàn)問(wèn)題均可能導(dǎo)致保護(hù)電位不合格。
 
2、恒電位儀輸出電流過(guò)大
可能的原因有：
①管道防腐層整體質(zhì)量變差，缺陷多，泄漏的陰保電流多；
②管道兩端或分支未安裝絕緣法蘭（接頭）；
③絕緣法蘭（接頭）失效。
 
3、恒電位儀輸出電壓過(guò)大
可能的原因有：
①長(zhǎng)效參比電極失效，導(dǎo)致管道電位與實(shí)際相差大，使恒電位儀輸出電位高；
②陽(yáng)極地床接地電阻大；
③接線電阻大。
 
4、保護(hù)距離短
可能的原因有：
①絕緣法蘭（接頭）失效：
②長(zhǎng)效參比電極失效；
③管道防腐層整體質(zhì)量變差，缺陷多；
④管道分支未安裝絕緣法蘭（接頭）。
 
以上陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常工作的情況之發(fā)生可能是一種，也可能是幾種情況同時(shí)發(fā)生，此時(shí)原因?qū)⒏訌?fù)雜。當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)年或不能正常工作時(shí)，需要對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)地檢測(cè)與評(píng)價(jià)。
 
五、陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)評(píng)價(jià)的方法
1、管地電位的檢測(cè)
①日常檢測(cè)

 
依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
②全線檢測(cè)

依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
2、保護(hù)電位的檢測(cè)

依據(jù)防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
3、長(zhǎng)效參比電極檢測(cè)

 
4、絕緣法蘭(接頭)檢測(cè)

 
5、陽(yáng)極地床接地電阻檢測(cè)

 
六、陰極保護(hù)系統(tǒng)主要檢測(cè)方法原理
按照SY/T0023-97陰極保護(hù)參數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，絕緣法蘭、參比電極、陽(yáng)極地床、輔助陽(yáng)極、犧牲陽(yáng)極等檢測(cè)實(shí)際工作中簡(jiǎn)單易行，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而防腐層缺陷、防腐層絕緣電阻率、管地電位、保護(hù)電位的檢測(cè)在實(shí)際工作中紛繁而復(fù)雜，是陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)的難點(diǎn)。
 
1、全線管地電位檢測(cè)（密間隔電位法CIPS測(cè)量）
此方法適用于強(qiáng)制電流、犧牲陽(yáng)極保護(hù)系統(tǒng)的管道。由管道出露點(diǎn)或測(cè)試樁連接一根銅導(dǎo)線，由匹配器連接到檢測(cè)主機(jī)，銅導(dǎo)線使用漆包線，由匹配器導(dǎo)出，主機(jī)具有很高的阻抗（10-100兆Ω），這樣由于導(dǎo)線長(zhǎng)度增加而使電阻增加的影響可以忽略，導(dǎo)線可延伸2-4公里，檢測(cè)時(shí)，銅導(dǎo)線導(dǎo)出時(shí)連接計(jì)數(shù)器，隨主機(jī)的行進(jìn)進(jìn)行距離的記錄，同時(shí)主機(jī)連接有標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅電極棒，插到管道上方的土壤中，每摁鍵一次主機(jī)記錄一次管地電位、距離、該點(diǎn)的GPS坐標(biāo)，如果每1.5米記錄一次，主機(jī)可以儲(chǔ)存100KM的數(shù)據(jù)。通過(guò)傳輸轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖，得到全線管地電位檢測(cè)的實(shí)測(cè)圖。
 
2、全線保護(hù)電位檢測(cè)（密間隔電位法CIPS測(cè)量）
普通管地電位的測(cè)量方法中含有IR降，實(shí)際上管道保護(hù)電位是指當(dāng)電極無(wú)限接近管體時(shí)的管地電位，一般我們?cè)诘乇頊y(cè)得的管地電位包含了土壤、防腐層的IR降，管道保護(hù)電位小于管地電位，為了檢測(cè)管道保護(hù)電位，我們用CIPS法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，用中斷器將陰極保護(hù)電流周期性地中斷，中斷器與測(cè)量主機(jī)通過(guò)同時(shí)接收衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)（百萬(wàn)分之一毫秒誤差）達(dá)到時(shí)間同步，中斷器連接在陰極保護(hù)系統(tǒng)恒電位儀和管道之間，每秒為周期瞬間中斷，主機(jī)測(cè)量瞬間的ON、OFF管地電位，ON電位為管道的管地電位，OFF電位是真正的管道極化電位值。這樣強(qiáng)制電流保護(hù)系統(tǒng)的全線管地電位、保護(hù)電位就能一次檢測(cè)完成。CIPS法沿管道每間隔1.5至2米左右采集一個(gè)數(shù)據(jù)，繪成的管道的連續(xù)電位曲線反映了管道的全線電位保護(hù)狀況，數(shù)據(jù)詳實(shí)準(zhǔn)確。
 
七、適用范圍
陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)適用于新建管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)驗(yàn)收評(píng)價(jià)、已運(yùn)行數(shù)年的舊管道陰極保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)前期管道綜合參數(shù)收集等。檢測(cè)管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)可以使用一種方法，也可以多種方法同時(shí)使用，以達(dá)到更佳的效果。
 
總之，定期對(duì)埋地鋼質(zhì)管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，可以得到管道陰極保護(hù)運(yùn)行的基本數(shù)據(jù)，為陰極保護(hù)系統(tǒng)異常原因做出判斷，提出整改措施與方案，對(duì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行整改和完善，使管道得到更好的保護(hù)，提高陰極保護(hù)系統(tǒng)和管道的使用壽命，為國(guó)家和企業(yè)創(chuàng)造財(cái)富。
 

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