管道陰極保護(hù)基本知識(shí)

　　內(nèi)容提要：

　　陰極保護(hù)系統(tǒng)管理知識(shí)

　　陰極保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試方法

　　恒電位儀的基本操作

　　一、陰保護(hù)系統(tǒng)管理知識(shí)

　　(一)陰極保護(hù)的原理

　　自然界中，大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的，通過(guò)煉制被賦予能量，才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài)，為此，回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。我們把金屬與周?chē)碾娊赓|(zhì)發(fā)生反應(yīng)、從原子變成離子的過(guò)程稱(chēng)為腐蝕。

　　每種金屬浸在一定的介質(zhì)中都有一定的電位, 稱(chēng)之為該金屬的腐蝕電位(自然電位)，腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對(duì)難易。腐蝕電位愈負(fù)愈容易失去電子, 我們稱(chēng)失去電子的部位為陽(yáng)極區(qū)，得到電子的部位為陰極區(qū)。陽(yáng)極區(qū)由于失去電子(如鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤)受到腐蝕，而陰極區(qū)得到電子受到保護(hù)。

　　陰極保護(hù)的原理是給金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過(guò)剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，即犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。

　　1、犧牲陽(yáng)極法

　　將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金(即犧牲陽(yáng)極)相連，使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率的方法。

　　在被保護(hù)金屬與犧牲陽(yáng)極所形成的大地電池中，被保護(hù)金屬體為陰極，犧牲陽(yáng)極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位值，在保護(hù)電池中是陽(yáng)極，被腐蝕消耗，故此稱(chēng)之為“犧牲”陽(yáng)極，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)陰極的被保護(hù)金屬體的防護(hù)，如圖1—3。

　　犧牲陽(yáng)極材料有高鈍鎂，其電位為-1.75V;高鈍鋅，其電位為-1.1V;工業(yè)純鋁，其電位為-0.8V(相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極)。

　　2、強(qiáng)制電流法(外加電流法)

　　將被保護(hù)金屬與外加電源負(fù)極相連，由外部電源提供保護(hù)電流，以降低腐蝕速率的方法。其方式有：恒電位、恒電流、恒電壓、整流器等。如圖1-4示。

圖1-4恒電位方式示意圖

　　外部電源通過(guò)埋地的輔助陽(yáng)極將保護(hù)電流引入地下，通過(guò)土壤提供給被保護(hù)金屬，被保護(hù)金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會(huì)再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，使腐蝕受到抑制。而輔助陽(yáng)極表面則發(fā)生丟電子氧化反應(yīng)，因此，輔助陽(yáng)極本身存在消耗。

　　陰極保護(hù)的上述兩種方法，都是通過(guò)一個(gè)陰極保護(hù)電流源向受到腐蝕或存在腐蝕，需要保護(hù)的金屬體，提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護(hù)電流，使之恰好抵消金屬內(nèi)原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護(hù)電流的方式和“源”不同。一種是利用電位更負(fù)的金屬或合金，另一種則利用直流電源。

　　強(qiáng)制電流陰極保護(hù)驅(qū)動(dòng)電壓高，輸出電流大，有效保護(hù)范圍廣，適用于被保護(hù)面積大的長(zhǎng)距離、大口徑管道。

　　犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)不需外部電源，維護(hù)管理經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)單，對(duì)鄰近地下金屬構(gòu)筑物干擾影響小，適用于短距離、小口徑、分散的管道。

　　(二)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成

　　1、恒電位儀：珠三角管道采用的是IHF系列數(shù)控高頻開(kāi)關(guān)恒電位儀，它的主要作用是向管道輸出保護(hù)電流。

　　2、陽(yáng)極地床：由若干支輔助陽(yáng)極(高硅鑄鐵)組成，通過(guò)輔助陽(yáng)極把保護(hù)電流送入土壤，經(jīng)土壤流入被保護(hù)的管道，使管道表面進(jìn)行陰極極化 (防止電化學(xué)腐蝕)，電流再由管道流入電源負(fù)極形成一個(gè)回路，這一回路形成了一個(gè)電解池，管道在回路中為負(fù)極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕，而輔助陽(yáng)極進(jìn)行氧化反應(yīng)遭受腐蝕，或是周?chē)娊赓|(zhì)被氧化。

　　陰保站的電能60%消耗在陽(yáng)極接地電阻上, 故陽(yáng)極材料的選擇和埋設(shè)方式、場(chǎng)所的選擇,對(duì)減小電阻節(jié)約電能是至關(guān)重要的。珠三角管道的陽(yáng)極地床輔助陽(yáng)極一般為40支，陽(yáng)極地床的接地電阻小于3Ω(設(shè)計(jì)要求)，陽(yáng)極地床與管道的垂直距離要大于50米。

　　3、參比電極：為了對(duì)各種金屬的電極電位進(jìn)行比較，須有一個(gè)公共的參比電極，其電極電位具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，通常由飽和硫酸銅參比電極、鋅電極等。

　　4、絕緣接頭：陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)的是輸油站外的長(zhǎng)輸管道，絕緣接頭的作用是將陰極保護(hù)電流限 制在兩個(gè)陰極保護(hù)站之間的管道上。

　　5、檢查片：由與管道同材質(zhì)的金屬制成50×100mm的掛片，檢查片有兩組，一組與輸油管道相連，處于陰極保護(hù)狀態(tài)，一組不與管道相連，處于自然腐蝕狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后將兩組檢查片的失重量進(jìn)行比較，可分析管道的陰極保護(hù)效果。

　　6、測(cè)試樁：為了檢測(cè)維護(hù)管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)，在管道沿線設(shè)置電流及電位測(cè)試樁，電位測(cè)試樁每公里設(shè)置一個(gè);電流測(cè)試樁每5公里設(shè)一個(gè);套管電位測(cè)試樁每個(gè)套管處設(shè)置一個(gè);絕緣接頭電位測(cè)試樁每一絕緣處設(shè)一個(gè)。

　　(三)陰極保護(hù)投入前的準(zhǔn)備和驗(yàn)收

　　1、陰極保護(hù)投入前對(duì)被保護(hù)管道的檢查

　　管道對(duì)地絕緣的檢查：從陰極保護(hù)的原理介紹, 已得知沒(méi)有絕緣就沒(méi)有保護(hù)。為了確保陰極保護(hù)的正常運(yùn)行，在施加陰極保護(hù)電流前，須確保管道的各項(xiàng)絕緣措施正確無(wú)誤。 應(yīng)檢查管道的絕緣接頭的絕緣性能是否正常;管道沿線的閥門(mén)應(yīng)與土壤有良好的絕緣;管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應(yīng)有正確有效的絕緣處理措施，管道在地下不應(yīng)與其它金屬構(gòu)筑物有"短接"等故障;管道表面防腐層應(yīng)無(wú)漏敷點(diǎn)，所有施工時(shí)期引起的缺陷與損傷均應(yīng)在施工驗(yàn)收時(shí)使用埋地檢漏儀檢測(cè)，修補(bǔ)后回填。

　　2、對(duì)陰極保護(hù)施工質(zhì)量的驗(yàn)收

　　(1)對(duì)陰極保護(hù)間內(nèi)所有電氣設(shè)備的安裝是否符合《電氣設(shè)備安裝規(guī)程》的要求，各種接地設(shè)施是否完成，并符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

　　(2)對(duì)陰極保護(hù)的站外設(shè)施的選材、施工是否與設(shè)計(jì)一致。對(duì)通電點(diǎn)、測(cè)試樁、陽(yáng)極地床、陽(yáng)極引線的施工與連接應(yīng)嚴(yán)格符合規(guī)范要求，尤其是陽(yáng)極引線接正極，管道匯流點(diǎn)接負(fù)極，嚴(yán)禁電極接反。

　　(3)圖紙、設(shè)計(jì)資料齊全完備。

　　(四)陰極保護(hù)投入運(yùn)行的調(diào)試

　　1、組織人員測(cè)定全線管道自然電位、土壤電阻率、陽(yáng)極地床接地電阻，同時(shí)對(duì)管道環(huán)境有一個(gè)比較詳盡的了解，這些資料均需分別記錄整理，存檔備用。

　　2、陰極保護(hù)站投入運(yùn)行

　　按照恒電位儀的操作程序給管道送電，使電位保持在-1.20伏左右，待管道陰極極化一段時(shí)間(四小時(shí)以上)開(kāi)始測(cè)試直流電源輸出電流、電壓、通電點(diǎn)電位、管道沿線保護(hù)電位、保護(hù)距離等。然后根據(jù)所測(cè)保護(hù)電位，調(diào)整通電點(diǎn)電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化 (通常在24小時(shí)以上)。再重復(fù)第 一次測(cè)試工作，并做好記錄。若個(gè)別管段保護(hù)電位過(guò)低，則需再適當(dāng)調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位至滿足全線陰極保護(hù)電位指標(biāo)為止。

　　3、保護(hù)電位的控制

　　各站通電點(diǎn)電位的控制數(shù)值, 應(yīng)能保證相鄰兩站間的管段保護(hù)電位達(dá)到-0.85伏，同時(shí)各站通電點(diǎn)zui負(fù)電位不允許超過(guò)規(guī)定數(shù)值。調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位時(shí)，管道上相鄰陰極保護(hù)站間加強(qiáng)聯(lián)系，保證各站通電點(diǎn)電位均衡。

　　4、當(dāng)管道全線達(dá)到陰極保護(hù)電位指標(biāo)后，投運(yùn)操作完畢，各陰極保護(hù)站進(jìn)入正常連續(xù)工作階段。

　　(五)陰極保護(hù)站的日常維護(hù)管理

　　1、恒電位儀的巡檢和維護(hù)。

　　1) 日常巡檢：每天9：00和21：00對(duì)恒電位儀巡檢一次，并記錄輸出電壓、電流、保護(hù)電位數(shù)值, 與前次記錄(或值班記錄)對(duì)照是否有變化，若不相同應(yīng)查找原因，采取相應(yīng)措施使管道全線達(dá)到陰極保護(hù)。

　　2)每月維護(hù)：每月1日對(duì)恒電位儀進(jìn)行切換使用。改用備用的儀器時(shí)，應(yīng)即時(shí)進(jìn)行一次觀測(cè)和維修，發(fā)現(xiàn)儀器故障應(yīng)及時(shí)檢修，保證供電。

　　維護(hù)內(nèi)容：

　　觀察全部零件是否正常，元件有無(wú)腐蝕、脫焊、虛焊、損壞，各連接點(diǎn)是否可靠，電路有無(wú)故障，各緊固件是否松動(dòng)，熔斷器是否完好，如有熔斷，需查清原因再更換。

　　檢查接接陰極保護(hù)站的電源導(dǎo)線，以及接至陽(yáng)極地床、通電點(diǎn)的導(dǎo)線是否完好，接頭是否牢固。

　　定期檢查工作接地和避雷器接地，并保證其接地電阻不大于10歐姆，在雷雨季節(jié)要注意防雷。

　　搞好站內(nèi)設(shè)備的清潔衛(wèi)生，注意保持室內(nèi)干燥，通電良好，防止儀器過(guò)熱。

　　2、參比電極的維護(hù)。

　　作為恒定電位儀信號(hào)源的埋地參比電極，在使用過(guò)程中需注意觀察恒電位儀的輸出數(shù)值，發(fā)現(xiàn)異常可檢查參比電極井是否干涸，影響儀器正常工作。

　　3、陽(yáng)極地床的維護(hù)。

　　陽(yáng)極地床接地電阻每月測(cè)試一次，接地電阻增大至影響恒電位儀不能提供管道所需保護(hù)電流時(shí)，應(yīng)該更換陽(yáng)極地床或進(jìn)行維修，以減小接地電阻。

　　4、測(cè)試樁的維護(hù)。

　　1) 檢查接線柱與大地絕緣情況，電阻值應(yīng)大于100千歐，用萬(wàn)用表測(cè)量，若小于此值應(yīng)檢查接線柱與外套鋼管有無(wú)接地，若有則需更換或維修。

　　2) 測(cè)試樁應(yīng)每年定期刷漆和編號(hào)。

　　3) 防止測(cè)試樁的破壞丟失，對(duì)沿線城鄉(xiāng)居民及兒童作好愛(ài)護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的宣傳教育工作。

　　5、絕緣接頭的維護(hù)。

　　每月檢測(cè)絕緣接頭兩側(cè)管地電位，若與原始記錄有差異時(shí)，應(yīng)對(duì)其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應(yīng)采取相應(yīng)措施。

　　6、陰極保護(hù)系統(tǒng)的管理目標(biāo)(主要控制指標(biāo))

　　1)保護(hù)率等于100%;

　　管道總長(zhǎng)-未達(dá)有效陰極保護(hù)管道長(zhǎng)

　　保護(hù)率 = ───────────────── ×100%

　　管道總長(zhǎng)

　　2)運(yùn)行率(開(kāi)機(jī)率)大于98%;

　　全年小時(shí)數(shù) -全年停機(jī)小時(shí)數(shù)

　　開(kāi)機(jī)率 = ────────────── ×100%

　　全年小時(shí)數(shù)

　　3)保護(hù)度大于85%;

　　G1 / S1 -G2 / S2

　　保護(hù)度 = ───────── ×100%

　　G1 / S1

　　式中：G1——未施加陰極保護(hù)檢查片的失重量，g;

　　S1——未施加陰極保護(hù)檢查片的裸露面積，cm2;

　　G2——施加陰極保護(hù)檢查片的失重量，g;

　　S2——施加陰極保護(hù)檢查片的裸露面積，cm2;

　　4)管道保護(hù)電位：一般為-0.85V～-1.5V，當(dāng)土壤或水中含有硫酸鹽還原菌且硫酸根含量大于0.5%時(shí)為-0.95V或更負(fù)(應(yīng)考慮IR降的影響)。

　　(六)陰極保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)故障的分析

　　1、保護(hù)管道絕緣不良，漏電故障的危害

　　在陰極保護(hù)站投入運(yùn)行，或犧牲陽(yáng)極保護(hù)投產(chǎn)一段時(shí)間后，出現(xiàn)了在規(guī)定的通電點(diǎn)電位下, 輸出電流增大，管道保護(hù)距離卻縮短的現(xiàn)象，或者在犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)中，犧牲陽(yáng)極組的輸出電流量增大，其值已超過(guò)管道的保護(hù)電流需要，但保護(hù)電位仍達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)的現(xiàn)象。發(fā)生上述情況的原因，主要是被保護(hù)金屬管道與未被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)物“短路”，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為陰極保護(hù)管道漏電，或者叫做“接地故障”。

　　接地故障使得被保護(hù)管道的陰極保護(hù)電流流入非保護(hù)金屬體，在兩管道的“短接”處形成“漏電點(diǎn)”, 這就會(huì)造成陰極保護(hù)電流的增大，陰極保護(hù)電源的過(guò)負(fù)荷和陰極保護(hù)引起的干擾。

　　另外陽(yáng)極地床斷路、陰極開(kāi)路、零位接陰斷路都會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)不能投保。判斷陽(yáng)極地床連接電纜斷路時(shí)可采用：

　　(1)測(cè)輸出電流,將恒電位儀開(kāi)啟，在恒電位儀陽(yáng)極輸出端串上一電流表，如果電流為零，則說(shuō)明有斷路現(xiàn)象。

　　(2)將恒電位儀機(jī)后陽(yáng)極輸出線斷開(kāi)，接入臨時(shí)地床或其它接地裝置，若有輸出電壓、電流，則可斷定陽(yáng)極地床連接線斷路。在陽(yáng)極電纜與地床陽(yáng)極接線處應(yīng)設(shè)置接線用水泥井或標(biāo)志。

　　2、造成管道漏電的原因

　　(1)施工不當(dāng)，交叉管道間距不合規(guī)范，即當(dāng)兩條管道一條為陰極保護(hù)的管道，另一條為未保護(hù)的管道交叉時(shí)，施工要求應(yīng)保持管道間的垂直凈距不小于0.3m，并在交叉點(diǎn)前后一定長(zhǎng)度內(nèi)將管道作特別絕緣，如果施工時(shí)不嚴(yán)格按照上述規(guī)定去做，那么管道埋設(shè)一段時(shí)間后，在土壤應(yīng)力的作用下, 管道相互可能搭接在一起，會(huì)造成絕緣層破損，金屬與金屬的相連形成漏電點(diǎn)。

　　(2)絕緣接頭失效或漏電，絕緣接頭質(zhì)量欠佳，在使用一段時(shí)間后絕緣零件受損或變質(zhì)，使法蘭不再絕緣，從而使得兩法蘭盤(pán)側(cè)不再具有絕緣性能，陰極保護(hù)電流也就不再有限 制;或者是輸送介質(zhì)中有一些電解質(zhì)雜質(zhì)使絕緣接頭導(dǎo)通，不再具有絕緣性能。

　　從上述原因看, 漏電點(diǎn)只可能發(fā)生在保護(hù)管道與非保護(hù)管道的交叉點(diǎn)，或保護(hù)管道的絕緣接頭處，因此查找漏電點(diǎn)就帶有上述局限性。但如果地下管網(wǎng)復(fù)雜,被保護(hù)管道與多條和線有交叉穿越，則使得漏電點(diǎn)的查找出現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)象。常常要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，反復(fù)測(cè)量、多方位檢查并綜合判斷才能找到真正的漏電故障點(diǎn)。

　　3、漏電點(diǎn)的查找

　　(1)利用查找管道絕緣層破損點(diǎn)，從而確定管道的漏電點(diǎn)或短接點(diǎn)的方法。 此方法首先將脈沖信號(hào)送到被測(cè)管道上, 如果管道防腐絕緣層良好,流入管道的電流很弱，儀表沒(méi)有顯示。如果管道防腐層有破損，電流將從土壤中通過(guò)破損處漏入管道，電流的流動(dòng)會(huì)在周?chē)寥乐袑a(chǎn)生明顯的電位梯度。當(dāng)探測(cè)人員手持兩個(gè)參比電極在管道正上方探測(cè)行走時(shí), 伏特計(jì)將明顯的抖動(dòng)，當(dāng)伏特計(jì)指針停止抖動(dòng)時(shí)，兩個(gè)參比電極的中間既為防腐層漏點(diǎn)位置，該方法簡(jiǎn)便宜行，定位準(zhǔn)確，是目前國(guó)際上公認(rèn)的檢漏方法(DCVG)。

　　(2)可利用測(cè)定管內(nèi)電流大小的方法尋找漏電點(diǎn)。在無(wú)分支的陰極保護(hù)管道, 管內(nèi)電流是從遠(yuǎn)端流向通電點(diǎn)。當(dāng)非保護(hù)管道接入后就會(huì)形成分支電路，使保護(hù)電流經(jīng)過(guò)漏電點(diǎn)會(huì)變小，因此可利此法來(lái)尋找漏電點(diǎn)的位置。利用此法測(cè)定時(shí),在有懷疑的管段上可依次選點(diǎn)，用IR壓降法或者補(bǔ)償法(詳見(jiàn)有關(guān)說(shuō)明)測(cè)定管內(nèi)電流，再通過(guò)比較各點(diǎn)電流的大小來(lái)確定漏電點(diǎn)的電位。

　　(3)絕緣接頭漏電的測(cè)定。當(dāng)絕緣接頭漏電而導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)故障時(shí), 則可通過(guò)在絕緣接頭兩側(cè)管段上,分別測(cè)量管地電位，若保護(hù)側(cè)為保護(hù)電位，非保護(hù)側(cè)為自然電位，則絕緣接頭正常。否則有問(wèn)題存在。也可在非保護(hù)側(cè)測(cè)法蘭端部的對(duì)地電位, 如此電位比非保護(hù)管道或其它金屬構(gòu)筑物的電位要負(fù)，則此絕緣接頭漏電。

　　測(cè)定流過(guò)絕緣接頭的電流, 也可用來(lái)判定絕緣接頭的性能。若絕緣接頭非保護(hù)端一側(cè)，能測(cè)出電流則法蘭漏電;若測(cè)不出電流絕緣接頭不漏電。

　　(4)近間距電位測(cè)量法CIPS

　　在測(cè)試樁上測(cè)量保護(hù)電位只能反映管道的整體保護(hù)水平，不能說(shuō)明管道各點(diǎn)都得到了保護(hù)。采用近間距測(cè)量方式，是沿管道每隔 1—2 米測(cè)量一次管地電位,可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出沒(méi)有得到保護(hù)的管段。

　　4、陽(yáng)極接地故障

　　陰極保護(hù)另一常見(jiàn)故障是由陽(yáng)極接地引起的。陽(yáng)極接地電阻與陽(yáng)極地床的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量密切相關(guān)。"凍土"會(huì)使陽(yáng)極地床電阻增加幾倍至十幾倍,"氣阻"也會(huì)使陽(yáng)極地床電阻增加。當(dāng)陽(yáng)極使用一段時(shí)間后,也會(huì)由于腐蝕嚴(yán)重,表面溶解不均勻造成電流障礙。因此在陰極保護(hù)的儀器上會(huì)出現(xiàn)電位升高, 而保護(hù)電流下降的現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)通過(guò)測(cè)量，更換或檢修陽(yáng)極地床來(lái)使陰極保護(hù)正常運(yùn)行。另一薄弱環(huán)節(jié)，是陽(yáng)極電纜線與陽(yáng)極接頭處的密封與絕緣，若施工不妥則會(huì)造成接頭處的腐蝕與斷路，使陰極保護(hù)電流斷路而無(wú)法輸入給管道。

　　(七)陰極保護(hù)中的幾個(gè)屏蔽問(wèn)題

　　當(dāng)管道周?chē)薪^緣層或金屬結(jié)構(gòu)存在時(shí), 會(huì)影響陰極保護(hù)電流的流動(dòng), 使管道得不到有效的陰極保護(hù)，即電流屏蔽。目前, 國(guó)內(nèi)采用“管中管”進(jìn)行防腐保溫的長(zhǎng)輸管道都不同程度的發(fā)生了腐蝕，某些套管內(nèi)的輸油管和固定墩內(nèi)的管道也存在較為嚴(yán)重的腐蝕, 這種狀況除了與施工質(zhì)量控制不嚴(yán)有關(guān)外, 陰極保護(hù)電流的屏蔽也是一個(gè)重要原因。

　　金屬結(jié)構(gòu)對(duì)管道的屏蔽

　　1、管道穿越公路、鐵路以及河流時(shí)套管的屏蔽

　　在管道穿越公路、鐵路以及河流時(shí), 經(jīng)常需要將輸油管放在金屬套管中，以對(duì)管道進(jìn)行附加保護(hù), 并認(rèn)為,套管與輸送管充分絕緣，但采用套管時(shí)將有以下情況發(fā)生：

　　(1)輸送管與套管完全絕緣, 套管與輸送管的環(huán)型空間內(nèi)沒(méi)有電解液存在， 在這種情況下陰極保護(hù)電流被完全屏蔽, 但輸送管僅受大氣腐蝕。

　　(2)輸送管與套管之間沒(méi)有電氣連接, 但套管內(nèi)有電解液或泥土, 此時(shí)陰極保護(hù)電流從土壤中經(jīng)過(guò)套管到達(dá)輸送管, 在這種情況下輸送管以及套管的外壁會(huì)得到陰極保護(hù), 而套管的內(nèi)壁因?yàn)榕欧烹娏鞫涌旄g。

　　(3)套管與輸送管短路, 一旦套管與輸送管發(fā)生短路, 陰極保護(hù)電流沿套管通過(guò)接觸點(diǎn)返回到輸送管, 此時(shí), 如果套管與輸送管之間有電解液, 輸送管將發(fā)生嚴(yán)重腐蝕, 即使沒(méi)有電解液, 如果套管防腐層較差, 也會(huì)泄漏大量電流, 使套管附近的一段管道得不到充分保護(hù)。

　　因此, 在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免采用套管, 而靠提高輸送管的壁厚來(lái)提高強(qiáng)度. 在必須使用套管的情況下, 應(yīng)采取必要的密封措施, 防止電解液進(jìn)入, 并保證套管與輸送管的絕緣。

　　2、固定墩鋼筋的屏蔽

　　當(dāng)固定墩內(nèi)的鋼筋與輸送管發(fā)生意外接觸時(shí), 其影響相當(dāng)于一個(gè)短路的套管，陰極保護(hù)電流通過(guò)鋼筋并通過(guò)接觸點(diǎn)返回管道。盡管鋼筋之間存在間隙, 但密布的鋼筋仍能阻斷大部分陰極保護(hù)電流, 使固定敦內(nèi)的管道得不到充分保護(hù). 因此, 在設(shè)計(jì)中應(yīng)減小鋼筋與套管短路的可能性， 在施工中也要經(jīng)常檢測(cè)鋼筋與輸送管的電阻。

　　絕緣體對(duì)管道的屏蔽

　　“管中管”防腐保溫結(jié)構(gòu)的屏蔽問(wèn)題。 當(dāng)管道周?chē)薪^緣體存在, 而且絕緣體與管道間有電解液存在時(shí)，由于陰極保護(hù)電流無(wú)法通過(guò)絕緣體到達(dá)管道表面, 管道得不到陰極保護(hù)。有人認(rèn)為, 陰極保護(hù)電流可以通過(guò)絕緣體與管道之間的空隙到達(dá)管道表面, 事實(shí)是如果該空隙之間充滿電解液, 電阻率很小, 這種看法是正確的。通過(guò)對(duì)“管中管”的腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn), 如果防水層破壞, 水分進(jìn)入保溫層, 如果水分充足, 管道會(huì)得到陰極保護(hù), 一般不會(huì)發(fā)生腐蝕，如長(zhǎng)期處于水下的管道。如果僅有少量的水分進(jìn)入管道, 則在漏點(diǎn)兩側(cè)(2-3倍間隙的距離以外)一般會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的腐蝕。

　　另外, 如果管道附近有其他絕緣體或巖石存在, 也會(huì)影響電流的流動(dòng), 對(duì)管道的保護(hù)電流起到屏蔽作用。因此, 當(dāng)管道通過(guò)巖石地帶時(shí), 應(yīng)采取措施, 如：采用柔性陽(yáng)極或帶狀陽(yáng)極, 保證陰極保護(hù)電流順利的到達(dá)管道表面。

　　二、陰極保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試方法

　　1、恒電位儀設(shè)備運(yùn)行狀況測(cè)試

　　測(cè)試內(nèi)容：輸出電壓、輸出電流、給定電位、長(zhǎng)效參比電極狀態(tài)。

　　測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表(2塊)、標(biāo)準(zhǔn)Cu/CuSO4電極(2支)、電工工具(1套)

　　測(cè)試方法：

　　(1)檢查陰極保護(hù)恒電位儀設(shè)備的型號(hào)、制造廠商、出廠日期、規(guī)格等。

　　(2)記錄恒電位儀電壓表和電流表的數(shù)值，計(jì)算出設(shè)備的輸出功率。

　　(3)在參比電極和陰極匯流點(diǎn)引線間連接數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量管地電位(給定電位)判斷長(zhǎng)效參比電極狀態(tài)。

　　2、陰極保護(hù)站強(qiáng)制電流陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極地床測(cè)試

　　測(cè)試內(nèi)容：陽(yáng)極地床接地電阻

　　測(cè)試儀器：ZC-8接地電阻儀(四端) 卷尺(50米) 金屬電極(2支) 銅芯塑料軟線 1×1.5mm

　　測(cè)試方法：

　　(1)測(cè)試接線示意圖見(jiàn)圖1。在土壤電阻率較均勻的地區(qū)，d2取2L，d1取L;在土壤電阻率不均勻的地區(qū)，d2取3L，d1取1.7 L。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d2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。

　　(2)按圖1布好電極后，轉(zhuǎn)動(dòng)接地電阻測(cè)試儀的手柄，使手搖發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)平衡旋鈕，直至電表指針停在黑線上，此時(shí)黑線指示的度盤(pán)值乘以倍率即為接地電阻值。

　　3、絕緣接頭的絕緣性能測(cè)試

　　測(cè)試內(nèi)容：絕緣接頭(接頭)絕緣性能

　　測(cè)試儀器：電壓表(高阻抗)、標(biāo)準(zhǔn)Cu/CuSO4電極(1支)、電工工具

　　測(cè)試方法：已安裝到管道上的絕緣接頭(接頭)，可用電位法判斷其絕緣性能。如圖2所示，在被保護(hù)管道通電之前，用數(shù)字萬(wàn)用表V測(cè)試絕緣接頭(接頭)非保護(hù)側(cè)a的管地電位Va1;調(diào)節(jié)陰極保護(hù)電源，使側(cè)b點(diǎn)的管地電位Vb達(dá)到-0.85~-1.50之間，再測(cè)試a點(diǎn)的管地電位Va2。若Va1和Va2基本相等，則認(rèn)為絕緣接頭(接頭)的絕緣性能良好;若│Va2│>│Va1│且Va2接近Vb值，則認(rèn)為絕緣接頭(接頭)的絕緣性能可疑。若輔助陽(yáng)極距絕緣接頭(接頭)足夠遠(yuǎn)，且判明與非保護(hù)側(cè)相連接的管道沒(méi)同保護(hù)側(cè)的管線接近或交叉，則可判定為絕緣接頭(接頭)的絕緣性能很差(嚴(yán)重漏電或短路)。

　　4、管地電位測(cè)試

　　測(cè)試內(nèi)容：管道保護(hù)電位、自然電位

　　測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表、標(biāo)準(zhǔn)Cu/CuSO4電極(1支)、銅芯絕緣軟線(截面積1.0mm2)、電工工具(1套)、測(cè)量用鍔魚(yú)夾(2支)

　　測(cè)試方法：地表參比法地表，按圖7進(jìn)行接線測(cè)試，將參比電極放在管道頂部上方1m范圍的地表潮濕土壤上，應(yīng)保證參比電極與土壤電接觸良好。

　　(1)自然電位測(cè)試：未實(shí)施陰極保護(hù)的情況下，用硫酸銅參比電極測(cè)沿線測(cè)試樁電位的方法。其電位一般為-0.4V ~ -0.6V。

　　(2)保護(hù)電位測(cè)試：施加陰極保護(hù)的情況下，用硫酸銅參比電極測(cè)沿線測(cè)試樁電位的方法。其電位應(yīng)在-0.85V ~ -1.5V。

　　(3)間歇供電管道電位測(cè)試：在陰極保護(hù)設(shè)備向管道供電12秒、停3秒的情況下，在停3秒期間，用硫酸銅參比電極測(cè)沿線測(cè)試樁電位的方法。其斷點(diǎn)電位應(yīng)在-0.85V ~ -1.15V。

　　5、管道沿線管內(nèi)電流測(cè)試

　　測(cè)試內(nèi)容：管內(nèi)電流

　　測(cè)試儀器：UJ-33a直流電位差計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表(高阻抗)、銅芯塑料軟線 1×0.75mm3 、電工工具(1套)、測(cè)量用鍔魚(yú)夾(2支)

　　測(cè)試方法：

　?、贉y(cè)量a、b兩點(diǎn)之間的管長(zhǎng)Lab，誤差不大于1%。按圖3接線，讀出ab兩點(diǎn)間的電壓降。在干擾區(qū)內(nèi)測(cè)試宜采用數(shù)字萬(wàn)用表。

　?、赼b段管內(nèi)的電流按下式計(jì)算：

　　式中 I-流過(guò)ab段的管內(nèi)電流(A);

　　Vab-ab間的電位差(V)

　　D-管道外徑(mm)

　　δ-管道壁厚(mm)

　　ρ-管材電阻率(Ω.mm2/m)，取0.166.

　　Lab-ab間的管道長(zhǎng)度(m)。

　　6、雜散電流干擾測(cè)試

　　(1)交流干擾

　　測(cè)試內(nèi)容：管道交流干擾電壓

　　測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表、隔直電容(7.5μF ,250V)、金屬電極(1支)銅芯絕緣軟線(截面積1.0mm2)、電工工具(1套)、測(cè)量用鍔魚(yú)夾(2支)

　　測(cè)試方法：按圖5進(jìn)行接線測(cè)試。

　　(2)直流干擾

　　測(cè)試內(nèi)容：管道直流干擾地電位梯度與電流方向

　　測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表、標(biāo)準(zhǔn)Cu/CuSO4電極(4支)、銅芯絕緣軟線(截面積1.0mm2)、電工工具(1套)、測(cè)量用鍔魚(yú)夾(2支)

　　測(cè)試方法：

　?、傺刂骋桓蓴_段選取幾個(gè)地點(diǎn)，按圖6進(jìn)行接線重復(fù)測(cè)試，通過(guò)幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電位梯度的大小和方向，判斷雜散電流源的方位。

　　②電壓表讀取的數(shù)值除以參比電極間距，即為電位梯度。

　?、郛?dāng)單獨(dú)測(cè)試地電位梯度時(shí)，參比電極的間距應(yīng)小一些，在可能的情況下以1m為宜。

圖6 地電位梯度及雜散電流方向測(cè)試示意圖

　　1-a、b、c、d四只Cu/CuSO4參比電極; ac與bd的距離相等，且垂直對(duì)稱(chēng)布設(shè)，其中ac或bd應(yīng)與管道平行，電極間距宜為100m，當(dāng)受到環(huán)境限 制時(shí)可適當(dāng)縮短，但應(yīng)使電壓表有明顯的指示;2-測(cè)試導(dǎo)線;3-A、B兩塊電壓表

　　三、恒電位儀的基本操作

　　具體見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)。