关于阴极保护电位的几个问题
关于长输管道的阴极保护及故障分析
关于长输管道的阴极保护及故障分析长输管道是输送油气、水等液体或气体的重要通道，其保护是关系到国家能源安全和环境安全的关键问题。
阴极保护是一种有效的管道保护方法，主要是通过施加电场，使管道表面电位负化，从而减少管道金属的腐蚀速率，延长管道使用寿命。
本文将阐述长输管道的阴极保护原理、方法及故障分析。
一、阴极保护原理由于土壤中存在着各种离子，例如水、氯离子等，这些离子会形成电池，导致管道金属表面出现电位差，这种现象称为自然电位。
如果管道的自然电位低于一定的电位（通常为-0.85V），则管道处于负电位，就会发生金属的电化学腐蚀。
阴极保护的主要原理是通过施加外加电场，将管道表面电位负化，使得管道处于负电位，在靠近管道表面的电场区域内，电子从管道金属表面流向土壤中的正离子，使其发生还原反应，从而减少管道金属腐蚀速率。
1、电位调节法：通过在管道两端安装钛阳极和铁/铜阴极，以及控制钛阳极输出的电流来调节管道表面的电位，从而达到保护作用。
2、电流输出法：在管道保护系统的控制下，直接将电流输出到管道端部的阳极或在管道上部固定钛阳极来保护管道。
3、均匀分散法：通过在管道上均匀分布一定数量的阳极，使得管道表面的电位均匀调整到负电位，从而保护整个管道。
1、偏移现象：阴极保护系统在使用过程中，由于地下水流的影响，土壤的化学组成及导电性不均匀等因素，易出现管道阴极保护区域偏移的现象。
一般采用分析安装阳极的位置是否正确，调整阴阳极之间的距离和电位来解决偏移问题。
2、极化过度：在保护过程中，如果管道阴极保护电位过于负化，反而会引起金属氢化、内应力等问题，从而导致管道的损坏。
应当合理调整阴极保护的电位，避免出现极化过度的情况。
3、外来干扰：阴极保护系统如果受到外部电源干扰（例如电力系统、通信设备等），会导致保护系统失效，出现管道腐蚀。
一般应在设计阴极保护系统时，选取合适的接地点，采取防雷、防电磁干扰等措施来预防外来干扰。
综上所述，长输管道阴极保护技术是一项重要的保护措施，可有效减少管道的金属腐蚀速率，延长管道寿命。
长输埋地管道阴极保护故障诊断与排除
长输埋地管道阴极保护故障诊断与排除张永飞;赵书华;李平;王树立;李恩田;杨燕【摘要】Due to outside interference,coating damage and other factors,the cathodic protection potentials of pipelines are often less protected,over-protected and unusually fluctuate and so on.By using Fluke digital multi-meter potential measurement,DC voltage gradient measurement (DCVG)and pipeline current mapper (PCM)and other non-excavation of buried pipeline NDE techniques,a comprehensive on-site fault detection and diagnosis was done for the cathodic protection system for a long-distance buried oil pipeline.Besides,the located soil corrosion and the coating of the buried pipeline were tested and assessed.The results showed that the cathodic protection potentials measured from some potential test piles along the pipeline were beyond the cathodic protection potential criterion range (from-850 to -1 200 mV,CSE). Some cathodic protection potentials of the pipeline showed frequent abnormal fluctuations,multiple damage points of coating were detected,and some exhibited positive corrosion activity.The results showed that a section crossing under the concrete used the casing protection,high-speed rail and so on were built later and located nearby the pipeline,there was paralleling or crossing somewhere.The cathodic protection potential shielding,stray current interference and other issues were discussed,and reasonable drainage measures and sacrificial anode were proposed.%某长输埋地管道由于受外界干扰、防腐蚀层破损等原因，管道阴保电位出现欠保、过保及异常波动的现象。
输气管道阴极保护系统存在的问题及解决方法
输气管道阴极保护系统存在的问题及解决方法输气管道阴极保护系统是一种常用的防腐蚀措施，其作用是通过施加电流，使管道表面处于保护电位，从而减缓或防止管道的腐蚀。
然而，在实际应用中，输气管道阴极保护系统存在一些问题，本文将对这些问题进行分析，并提出相应的解决方法。
一、问题分析1. 阴极保护效果不佳输气管道阴极保护系统的主要目的是防止管道的腐蚀，但是在实际应用中，由于管道周围环境的复杂性，阴极保护效果往往不尽如人意。
例如，管道周围存在大量的金属结构物，这些结构物会影响阴极保护电流的分布，从而导致管道表面的一些区域无法得到有效的保护。
2. 阴极保护电流不稳定阴极保护电流的稳定性对于防腐蚀效果至关重要。
然而，在实际应用中，由于管道周围环境的变化，阴极保护电流往往会发生波动，从而导致管道表面的保护电位不稳定，无法达到预期的防腐蚀效果。
3. 阴极保护系统的维护成本高阴极保护系统需要定期进行检修和维护，以确保其正常运行。
然而，在实际应用中，由于管道的长度和分布范围较大，阴极保护系统的维护成本往往较高，给企业带来一定的经济压力。
二、解决方法1. 优化阴极保护系统设计为了解决阴极保护效果不佳的问题，可以通过优化阴极保护系统的设计来改善管道表面的保护效果。
例如，可以采用分段阴极保护的方式，将管道分成若干个段落，分别施加阴极保护电流，从而提高管道表面的保护效果。
2. 采用智能化阴极保护系统为了解决阴极保护电流不稳定的问题，可以采用智能化阴极保护系统。
智能化阴极保护系统可以根据管道周围环境的变化，自动调整阴极保护电流的大小和分布，从而保证管道表面的保护电位稳定。
3. 采用新型阴极保护材料为了降低阴极保护系统的维护成本，可以采用新型阴极保护材料。
新型阴极保护材料具有较长的使用寿命和较低的维护成本，可以有效降低企业的经济压力。
三、结论输气管道阴极保护系统是一种重要的防腐蚀措施，但是在实际应用中存在一些问题。
为了解决这些问题，可以通过优化阴极保护系统的设计、采用智能化阴极保护系统和采用新型阴极保护材料等方式来提高阴极保护效果，降低阴极保护系统的维护成本，从而保证输气管道的安全运行。
阴极保护中存在的问题及对策
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3、钢套管与主管道没有短路但进水的腐蚀
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二、套管内有水或土壤，部分阴极保护电流穿过套管到达主管，为主管提供阴极保护，如果套管 防腐层良好，主管可能得不到充分保护；套管内壁发生腐蚀。
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三、绝缘接头非保护侧的腐蚀
(GB-T21448,4.2.1.3)
主要内容 1. 绝缘接头的结构 2. 绝缘接头腐蚀原理 3. 预防绝缘接头腐蚀措施
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2、如何解决阀室接地与阴极保护的矛盾
① 将电动头与阀体绝缘，仪器套管采用绝缘接 头绝缘。
② 采用活性材料做接地极，如锌包钢接地极或 牺牲阳极接地极。
③ 在接地极与所有设施之间安装直流去耦合器。
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2、如何解决阀室接地与阴极保护的矛盾
采用镀锌扁钢 做接地极，在 最初时，对阴 极保护影响不 大。但要及时 投用阴极保护。
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2、如何解决阀室接地与阴极保护的矛盾
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④ 如果套管防腐层良好，则套管安装牺牲阳极，在保护套管 的同时，提供电流通路。
⑤ 套管内注满聚合物，该方式国内还没先例。
油气管道阴极保护系统常见问题及解决方法
油气管道阴极保护系统常见问题及解决方法摘要：社会的日益发展进步加速了各行各业对能源的需求，而管道作为运输石油天然气的主要途径得到了快速发展。
深埋地下的钢质管道由于受到微生物以及土壤等因素的腐蚀，对人们的生命及财产安全产生了严重的威胁。
管道外加阴极保护和外防腐层作为钢质管道的主要防腐措施，目前，研究阴极保护故障问题的问题仍然比较少。
鉴于此，本文就油气管道阴极保护系统常见问题及解决方法展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：油气管道；阴极保护；杂散电流；牺牲阳极1、阴极保护常见故障及排除方法1.1、牺牲阳极故障分析由于牺牲阳极保护无需外部电源，而且安装维护费用低、对外界的干扰比较小，具有不占用其他建筑物以及无需征地的优点，经常将其用在管线建设过程中以及输气场内管线的临时保护。
阳极材料自身的性能直接决定着牺牲阳极的保护效果，目前，经常用到的牺牲阳极的材料有锌合金、铝合金以及镁合金这三类。
牺牲阳极的常见故障如下：（1）阳极的输出电流逐渐减小，无法满足保护点位要求。
导致这种现象存在的主要原因是环境污染对阳极产生了影响、阳极消耗大、阳极周围土壤干燥以及阳极/阴极连接线断开等。
（2）随着阳极输出电流的不断增加，保护物电位级化无法满足标准要求。
出现这种现象的主要原因是被保护体和相邻的金属物由于绝缘装置失效、环境改变以及绝缘层老化而导致土的充气量增加，水的含氧量也随之加大。
（3）阳极体受到了严重的腐蚀，但是，阳极已经无法正常运作[1]。
出现这种问题的主要原因是阳极成分不合理，在工作环境中出现了钝化现象；阳极局部受到了严重腐蚀；因阳极合金化不均匀而产生了局部腐蚀现象。
就以某天然气输气站的不同牺牲阳极测试数据进行分析，具体内容如表1所示。
表1某天然气输气站内牺牲阳极测试数据管道编号管道通电电位(CSE)/V管道断电电位(CSE)/V阳极开路电位(CSE)/V阳极输出电流/mA阳极类型投运时间/a1-0.79-0.64-0.1224.42锌合金102-0.73-0.65-1.1015.91锌合金103-0.941-0.838-1.1239.27锌合金104-0.946-0.835-1.11731.30锌合金105-1.15-0.959-1.59992.69锌合金56-0.975-0.957-1.605329.20锌合金5从表中内容可以得知，1、2、3、4号管道通电(或断电)电位比保护点位低，阳极保护水平相对较差；5号和6号管道点位合格。
双竹线阴极保护电位偏低的原因分析调查
双竹线阴极保护电位偏低的原因分析调查刘正雄1 张 勇1 谷 坛2 周 春3(1.中油西南油气田公司重庆气矿2.中油西南油气田公司天然气研究院3.新疆塔里木油田公司开发事业部) 摘 要 在生产中发现,双竹线阴极保护测试电位普遍偏低,不利于有效保护管道。
从绝缘层状况、管道搭接、站内阴极保护装置工况、跨接电缆、绝缘法兰等方面进行分析调查,提出整改措施,为今后的生产管理提供了技术支撑。
关键词 双竹线 阴极保护 分析调查 双竹线(七里7井-大竹站)位于四川大竹县境内,起于七里7井,止于大竹站,途经连绵不断的小山丘和铜锣山深丘地区,最大海拔高差为450m 。
管道规格φ219×8mm ,材质为20#无缝钢管,全长29.11k m ,设计压力7.85MPa,设计输气量90×104m 3/d ;该管道输送介质为H 2S 含量2.73g/m 3,CO 2含量58.51g/m 3左右的湿天然气。
目前运行压力为5～6.5MPa,输气量为(70～80)×104m 3/d 。
管道防腐采用普通石油沥青玻璃布防腐绝缘层加强制电流阴极保护的联合保护。
阴极保护电源由大竹站、七里7井的阴极保护装置同时提供。
1 问题提出从2004年3月份获得沿线的阴极保护电位来看,除1#-3#点检测电位基本达到生产需要,其余各点基本接近自然电位,有效保护率不到7%。
详细情况见表1、图1。
表1 阴保机输出工况阴保站内 容电压V 电流A 通电点电位-V 七里7井阴保机输出(未断开双内线)15.78.3 1.104阴保机输出(断开双内线并除锈处理)8.8 4.0 1.108大竹站阴保机输出(接入点除锈整改前)9.910.20.478阴保机输出(接入点除锈整改后)12.214.10.9742 问题分析针对以上存在的问题,我们就双竹线沿线影响阴极保护效果的各类因素进行了分析调查,造成双竹线阴极保护效果较差的原因有以下几个方面:生产管理、设计、施工建设、外部环境及管道附属设施等。
造成阴极保护错误电位测量结果的因素
造成阴极保护错误电位测量结果的因素造成阴极保护错误电位测量结果的因素1.未知的绝缘装置，例如未连接的管件或管道连接器，造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性；2.在电位测量过程中，由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路，例如测量线夹子和参比电极；3.有毛病或不适合的仪表，不正确的电压量程的选择，仪表没有校准或归零，或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
4.所测值的极性不正确；5.载有阴极保护电流的导体用作导管电位测量的测试线。
造成阴极保护错误电位测量结果的因素6.未知的绝缘装置，例如未连接的管件或管道连接器，造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性；7.在电位测量过程中，由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路，例如测量线夹子和参比电极；8.有毛病或不适合的仪表，不正确的电压量程的选择，仪表没有校准或归零，或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
9.所测值的极性不正确；10.载有阴极保护电流的导体用作导管电位测量的测试线。
造成阴极保护错误电位测量结果的因素11.未知的绝缘装置，例如未连接的管件或管道连接器，造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性；12.在电位测量过程中，由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路，例如测量线夹子和参比电极；13.有毛病或不适合的仪表，不正确的电压量程的选择，仪表没有校准或归零，或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
14.所测值的极性不正确；15.载有阴极保护电流的导体用作导管电位测量的测试线。
造成阴极保护错误电位测量结果的因素16.未知的绝缘装置，例如未连接的管件或管道连接器，造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性；17.在电位测量过程中，由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路，例如测量线夹子和参比电极；18.有毛病或不适合的仪表，不正确的电压量程的选择，仪表没有校准或归零，或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
阴极保护电流分布及电位测量
管道阴极保护电流分布及电位测量施工技术厂家河南汇龙合金材料有限公司1概述在阴极保护中，阳极与保护结构之间的土壤电阻决定了到达保护结构的电流密度，而该电阻又决定于土壤电阻率、埋设位置土壤的截面积，以及阳极到保护结构上某一点的距离。
计算公式为：Ry=r(r/A)(1)式中Ry——阳极与保护结构之间土壤电阻，Wr——土壤电阻率，W·mr——阳极到保护结构上某一点的距离，mA——埋设位置土壤的截面积，m2以位于均匀土壤中的竖直阳极为例，电流以放射状分布，总电流为各方向电流之和。
对于长输管道，由于管道各点距阳极地床的距离不相等，阴极保护电流到达管道各点所经路径的电阻也不相等，因此管道各点的电流密度也不相等。
2阳极与保护结构的距离分析假定其他因素恒定，储罐、管道等保护结构某一点得到的电流与其距阳极的距离成反比。
以储罐底部的阴极保护为例，如果阳极距罐底太近，则电流的分布很不均匀，造成距阳极近的一侧过保护而另一侧保护不够。
如果阳极与罐底的距离增大，则罐底各点与阳极之间的电流回路的电阻差减小，电流分布趋于均匀。
但另一方面，由于阳极与罐底的距离增大，回路的总电阻增大，阴极保护电流减小。
因此需要提高外加电压，从电流分布的角度出发，阳极将有一个最佳位置。
条件允许的情况下，阳极距罐底周边的距离不小于罐直径。
如果做不到这一点，应采用分布式阳极或深井阳极，深井阳极的上端距地面距离不小于10m，以使电流分布均匀。
英国标准BS 7361推荐罐底的阴极保护采用分布式阳极。
对于受阴极保护的长输管道，均匀的电流分布可以通过增大阳极与管道的间距或通过均匀布置阳极来获得。
阳极距管道太近，会使距阳极近的管道部位产生过保护，而距管道远的部位保护不够；阳极距管道太远，会使整条管道欠保护，此时若仍使管道得到充分保护，只有提高外加电压。
阳极的最佳位置应使管道最远端得到有效保护而汇流点处不发生过保护。
由于电流分布还受到土壤电阻率、防腐层状况、管道电阻等多个因素影响，因此阳极与管道的间距应不小于100m，一般为300～500m。
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关于阴极保护电位的几个问题
一、阴极保护中电位测量的原则
在对管/地电位测量的时候，有三种意义：
①衡量土壤腐蚀性性的一个参数就是没有施加阴极保护的管/地电位；
②用来判断阴极保护程度的另外一个重要参数就是施加阴极保护管/地电位；
③判断干扰程度的一个重要的指标就是有干扰时候的管/地电位。
根据电化学保护来理解管/地电位,所测量的管/地电位必须是纯极化电流，这种电位中不应该含有土壤的IR降，这样就能够使测量的结果非常可靠。
这种影响表现为，涂覆良好，极化完全的管道测量出来的断电极化电位是没有什么变化的，裸金属状态下就会有少许变化。
二、如何限制阴极保护电位
众所周知，防腐层和阴极保护相结合，是埋地管道腐蚀控制的最佳方案。
经验表明，有涂层但没有阴极保护的埋地管道，会比裸管更容易发生腐蚀穿孔。
尽管阴极保护是对涂层的有利辅助，但它对于涂层的破坏作用也不能被忽视。
阴极保护对于涂层的破坏表现在两方面：
1．阴极保护所产生的碱性环境将加速涂层的老化；
2．阴极保护产生的氢气将造成涂层的剥落，阴极剥离。
如果阴极保护的水平是适当的，上述问题不会发生，但如果阴极保护过度，“过保护”，则其破坏作用不可忽视。
评判阴极保护的水平，是通过测量管地电位。
管地电位分为通电电位和断电电位，目前，实际操作中是采用通电电位来判断阴极保护的效果和水平的。
早在上世纪80年代，美国空军基地实验室就对保护电位和阴极剥离的关系进行了研究并的出如下结论：
1．断电电位为-1.02—-1.07V CSE时，没有氢气析出；电位在-1.12V CSE时，有少量气体析出；电位在-1.17—1.22V CSE时，有大量的气体析出。
2．断电电位达到-1.22V CSE时，加大外加电流，只有通电电位会随之增大，析氢量会随之增加，而断电电位几乎不变。
通电电位和断电电位没有直接关系。
3．对于厚涂层，断电电位达到-1.22V CSE并有大量气体析出时，仍没有剥离现象，此时的通电电位为-8.0V CSE;而薄涂层，如熔结环氧、塑料胶带涂层，在断电电位为-1.02V--1.07V CSE时，还没有明显气体析出时就发生了剥离,此时的通电电位为-1.16VCSE。
因此，不同的涂层，发生剥离的断电电位也不一样。
通过上述结论可以看出，析氢和断电电位有直接关系；尽管析氢并不意味著涂层的剥离，但在实际生产管理中，仍然以控制析氢作为最大保护电位的判断标准。
上述结论表明，通电电位和断电电位没有直接关系，和析氢也没有直接关系，生产中限制最大通电电位是没有
根据的。
由于通电电位的测量简便易行，它已经成为目前的通行做法，但它确实是不可靠、不科学的。
正确的做法应该是测量断电电位，并将其控制在-0.85V--1.15V CSE。
三、阴极保护电位测试操作规程
（一）准备
工用具：便携式参比电极、数字万用表、铁锹。
（二）检查
1、检查确认便携式参比电极内部必须为饱和硫酸铜溶液（液体和硫酸铜固体并存），并充满容积的1/2以上。
2、检查确认数字万用表灵敏可靠。
（三）操作
1、测试前清理干净参比电极底端的固体和杂质，将参比电极插入管道顶部上方1M范围的地表潮湿土壤中，保持参比电极与土壤电接触良好。
2、打开数字万用表，将量程选择在直流2V电压测试档，将黑色探针接在参比电极上，红色探针接在测试桩接线柱上，读取测量数据，并记录。
如发现保护电位达不到或超过允许范围时，及时向上级领导汇报。
3、对于腐蚀比较严重的地段，测试时应在管道上方距测试点1M左右挖一安放参比电极的深坑，将参比电极置与距管壁3~5CM的土壤上，用电压表调至适当量程，测量数据。
4、测量强制电流阴极保护受辅助阳极地电场影响的管段，应将参比硫酸铜电极朝远离地电场源的地方逐次安放在地表上，第一个安放点距管道测试点不小于10米。
以后逐次移动10米，用数字万用表测量电位，当相临两个安放点测试的电位差小于5mV时，参比电极不再往远方移动，取最远处的管地电位值为该点的管道对远方大地的电位值。
5、认真记录测量数据，并按要求上报。
四注意事项
1、保护电位测试采用地表参比法。
每月对沿线所有电位桩检测一次，将所测数据汇总成表，对远传数据进行校核。
2、当管道有过保护或保护不到时，应及时调整两端阴保站内仪器的电位输出，并加强沿线电位测试工作，调整仪器期间应每天测试一次，直到沿线各测试桩电位稳定在－0.85～－1.5V时为止。
3、测试过程中若发现管道上某段电位有陡降现象时，应认真观察周围环境，查找沿管道施工或管道防腐层破坏等原因，及时向上级领导汇报，并协助处理。
四、造成阴极保护错误电位测量结果的因素
1、未知的绝缘装置，例如未连接的管件或管道连接器，造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性；
2、在电位测量过程中，由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路，例如测量线夹子和参比电极；
3、有毛病或不适合的仪表，不正确的电压量程的选择，仪表没有校准或归零，或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
4、所测值的极性不正确；
5、载有阴极保护电流的导体用作导管电位测量的测试线。
五、管地电位测量工作中，要充分认识土壤电阻率、阳极位置、防腐层漏点大小及分布对测量结果的影响
尽管在测试桩处测到的结果满足保护要求，这并不意味整条管道都处于有效的阴极保护之下，管地电位测量的关键是将参比电极位于防腐层漏点处，而实际上做到这一点是很困难的，可靠的方法是进行近间距管地电位测量(CIPS)或用直流电位梯度法(DCVG)测量漏点处的实际保护电位。