管道阴极保护知识阴极保护参数
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。
阴极保护的参数
阴极保护的参数一、自然电位自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的结构对地电位。
自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40~0.70VCSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55VCSE。
二、最小保护电位金属达到完全保护所需要的最低电位值。
一般认为金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。
三、最大保护电位保护电位不是越低越好，它是有一个限度的。
过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即阴极剥离。
它不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。
氢原子的析出还可导致金属管道发生氢鼓包进而引发氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值，此点位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。
四、最小保护电流密度使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/㎡。
处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA~30mA/㎡。
五、瞬间断电电位在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.2~0.5秒中之内读取得结构对地电位。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降(介质中的电压降)。
由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.2~0.5秒之内的电位读数。
六、IR降前面我有提到IR降这个词，可能好多朋友不懂这个是什么，在这里我就具体给大家解释一下。
由于阴极保护电流在土壤中流动而引起的电压降称为“IR”。
在日常进行管理保护电位测量时，所测电位由管道的自然电位、阴极极化、土壤中IR组成。
为了有效评价阴极保护状况，我们所关心的是管道的极化电位(不含IR降)，因此，必须消除测量中的IR降，才能知道管道的实际极化电位。
管线阴极保护运行管理规定
管线阴极保护运行管理规定管线阴极保护是一种防腐技术，其作用是通过电化学反应阻止金属管道腐蚀。
阴极保护技术已经在工业领域被广泛应用，具有较高的成本效益和防腐效果。
为了保证管道的长期可靠性和安全性，我们需要建立一套管线阴极保护运行管理规定。
一、管线阴极保护的目的1.防止金属管道腐蚀，延长其使用寿命。
2.保证管道安全运行，减少管道泄漏事故发生的可能性。
3.提高管道的防护水平，降低维护成本，节约资源。
二、管线阴极保护运行管理规定1.管道阴极保护系统建设阴极保护系统应根据管道设计、管道用途、介质特性和地质环境等因素而定。
在建立阴极保护系统时，应按照国家规定和标准进行设计和施工，并建立完整的防腐档案，确保施工符合要求。
2.管道阴极保护运行参数防腐工程施工完成后，应根据管道材质、管道防护面积、介质电化学特性、环境条件以及可能存在的干扰因素，确定适当的运行参数。
管道阴极保护的运行参数主要包括外部电位、离子浓度、电流密度等。
3.阴极保护电流源及控制器的选择为保证管道阴极保护系统的稳定运行，应选用高质量的阴极保护电流源和控制器。
在选择电流源和控制器时，应考虑到管道长度、电极数量和电极间距等因素，确保设备能够提供足够的电流和稳定的控制方式。
4.防腐设备的定期检修与维护管道阴极保护设备应定期进行检修与维护，保证设备运行稳定。
检修的标准应是国家相关的技术规范和标准。
在检修过程中应严格按照防护操作规程执行，保证管道长期稳定运行。
5.防腐记录的管理管道阴极保护工程建成后，建立防腐记录，记录管道的运行情况和管道表面的防护效果。
记录应包括管道的开挖记录、放置阴极保护电极的位置和数量、电极与电源连接的方法以及系统的监控情况等数据。
记录完整，数据准确，以便于随时了解阴极保护工程的具体情况。
6.管道阴极保护周期检测管道阴极保护的周期检测应该定期执行，检测内容应该包括管道的腐蚀情况、阴极保护电极的状态、电流源和控制器的运行情况。
对于检测结果异常的管道应及时进行修复和处理，保证管道的长期稳定运行。
阴极保护系统中的重要参数
阴极保护系统中的重要参数自然电位是参比电极在使用中的一个重要的采集数据，是被保护金属埋进土壤之后，在没有外部电流的影响下对大地的电位。
自然电位会根据外部环境的不同而发生改变，其中影响自然电位比较多的因素有被保护金属结构的材质，结构的表面情况，周围土质的情况，土壤中含水量的多少。
一般情况下有基本防腐涂层的埋地管道的自然电位在-0.40到0.70V CSE之间。
如果管道所处的环境中是雨季土壤非常湿润，这时候的管道的自然电位就会偏负一点，一般取平均值为-0.55V CSE。
在特殊的环境中参比电极也应该根据环境不同而选择不同的类型，比如储罐内壁的专用参比电极，它是用在储罐内壁或者其他水介质中阴极保护电位的测量。
这种专用参比电极的构造是将纯锌棒固定在一个多孔的非金属外壳中，保证电极不要和被保护设备有直接接触。
储罐内壁专用参比电极的电位在套筒内，用以避免直接与器壁接触，电极电位是-1.10V CSE，电位稳定，漂移或者极化小于5%，结构保护电位应该低于+0.25V。
储罐内壁专用参比电极的电极主要成分有：A1小于0.005%,Cd小于0.003%，Fe小于0.0014%，Cu小于0.002%，Pb小于0.003%，Zn为余量。
最小保护电位是指在被保护金属能够完全处在可以被保护状态的时候所需要的最低的电位值。
普通情况下被保护金属在电解质溶液中，参比电极极化电位达到金属阳极区的开路电位的时候就被认为是到了完全保护状态。
最大保护电位，跟之前所描述的一样保护电位并不是越低越好而是有一定限度的，如果管道的保护电位过于低那么就会造成被保护管道的防腐层存在漏点的地方出现大量的析出氢气，最终导致防腐涂层与管道的脱离，这就是常说的阴极脱离，这种情况不仅会造成管道防腐层的失效，而且还会导致大量的电能不断消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。
氢原子的析出还有可能造成被保护管道发生氢鼓包现象最终还会引发氢脆断裂，因此一定要把电位控制在比析氢电位稍正的电位值，这个被调整出来的电位被称之为最大保护电位。
阴极保护设计规范跟参数
广东阴极保护
阴极保护材料阴极保护设计规范跟参数
1）标准规范
城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程CJJ95-2003
埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范SY/T0019-1997
钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY0007-1999
埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范SY/T0019-1999
埋地钢质管道阴极保护参数试验方法SY/T0023-1997
铝－锌－铟系牺牲阳极GB4948.4949-2002
阴极保护操作规程—陆上及海上BS 7361
阴极保护工程手册
2）阴极保护设计指标及设计参数
1.保护对象：高压燃气管道
直径：457mm
壁厚：10.3mm
管道材质：L390钢管
2.电流密度：0.2mA/m2；
3.保护电位：-0.85～-1.40V（相对饱和铜/硫酸铜参比电极）
4.保护年限：16年。
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法近年来，随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断推进，地下管道建设成为了城市建设中不可或缺的一部分。
然而，地下管道作为重要的基础设施，其长期使用也会面临一系列的问题，其中之一就是钢质管道的腐蚀问题。
为了保护钢质管道不被腐蚀，阴极保护技术应运而生。
本文将介绍一种针对埋地钢质管道阴极保护参数测试的方法。
一、背景钢质管道在埋地使用时，容易受到土壤中的电化学腐蚀的影响，导致管道产生腐蚀。
为了保护钢质管道不被腐蚀，阴极保护技术应运而生。
阴极保护技术是利用外部电源将管道表面的电位调整到一定的负值，使其成为阴极而被保护的一种技术。
阴极保护技术具有成本低、效果好、维护方便等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
二、测试方法1. 测试原理阴极保护技术的关键在于确定合适的阴极保护电位。
一般来说，阴极保护电位应该比开路电位低一定的电位值，从而使钢质管道成为阴极而被保护。
因此，测试阴极保护电位是非常重要的。
测试方法通常采用电化学测试法，即通过测量阴极保护电位与钢质管道开路电位之间的电位差，来确定合适的阴极保护电位。
2. 测试步骤（1）准备工作：准备好测试仪器，包括阴极保护电位测试仪、电位计、电极等。
（2）测试前准备：清洗钢质管道表面，保证表面干净；将电极插入地下，保证电极与钢质管道接触良好。
（3）测试过程：将电位计连接到钢质管道上，通过测试仪器测量阴极保护电位和钢质管道开路电位之间的电位差，并记录下来。
（4）测试结果分析：根据测试结果，确定合适的阴极保护电位。
一般来说，阴极保护电位应该比开路电位低一定的电位值，通常为-0.85V。
三、结论阴极保护技术是保护钢质管道不受腐蚀的一种有效方法。
测试阴极保护电位是非常重要的，通过电位测试可以确定合适的阴极保护电位，从而保证钢质管道的长期使用。
在测试过程中，需要注意保证测试仪器的准确性，以及保证电极与钢质管道接触良好。
通过科学的测试方法，可以有效地保护钢质管道，为城市基础设施的长期发展提供有力的保障。
埋地管道阴极保护的范围
埋地管道阴极保护的范围
阴极保护产生的电流流入土壤中的时候是通过辅助阳极来完成的，阴极保护的电流是从管道覆盖层的破损处流入管道的，然后再从管道的各处流到电流的负极点。
保护范围的边界点到汇流点值就是阴极保护的最大的保护范围。
我们先不考虑阴极保护系统上阳极电压峰值的影响，取-1.2V （CSE）作为管道的最大的保护电位取-0.90V（CSE）作为最小的保护电位。
这样就会有一个电压降。
根据阴极保护的计量式将各种管壁厚度所对应的的电流密度的保护范围确定下来，并绘制成图，这样也能计算出各种管径对应电流密度的保护范围的保护电流，同样也需要绘制成表，这样看起来更为便捷，更为方便。
燃气管道阴极保护(1)
6.3 测试系统
6.3.1 遥控系统 6.3.2 遥测系统 6.3.3 测试桩种类(电位、电流、绝缘、交叉、套管） 6.3.4 测试探头的应用（罐底、杂散电流、管网） 6.3.5 参比电极（恒电位仪、近参比）
燃气管道阴极保护(1)
6.4 测试项目与管理（详见第8节）
6.4.1 牺牲阳极系统 6.4.2 强制电流系统 6.4.3 阴极保护管理的三大指标 6.4.4 测试项目
Electromagnetic field
Soil resistivity W x
m
Length of parallelism
Offset distance
Coating quality Coating resistance
燃气管道阴极保护(1)
5.2.2 AC杂散电流感应影响危害
（1）安全 操作人员 设备安全
（3）防腐层质量与阴极保护电流密度
燃气管道阴极保护(1)
2.5 阴极保护技术国内现状
（1）管道 20000km长输管道全施加保护
油田集输管道基本施加了保护 市政供气、水管道有上保护和无保护的
（2）储罐 国内大型储罐基本都施加了保护
城市加油站的小型储罐有的上了保护
（3）标准与法律
中国石油天然气管道保护条例 国内有一套阴极保护的待业标准
燃气管道阴极保护(1)
第三节 牺牲阳极保护
3.1 牺牲阳极种类
基本要求：
（1）要有足够的负电位，且很稳定； （2）工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落； （3）电流效率高； （4）电化当量高，单位重量的电容量大； （5）腐蚀产物无毒，不污染环境； （6）材料来源广，加工容易； （7）价格便宜。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第13页/共18页
在工程实际中也可采用通电情况下管道对 地电位较自然电位向负偏移300mV以上的指标。 选用这个偏移指标时应考虑以下因素：
(1)本指标不能提供完全的保护，但在无 杂散电流环境下，对裸露或防腐层质量低劣的 管道则是切实可行的手段：
第14页/共18页
(2)在具有良好防腐绝缘层的管道或受到杂散 电流干扰的管道上，使用本指标是浪费的或错误 的；
第3页/共18页
三、最大保护电位
管道通人阴极电流后，管道电位变负，当 其负电位提高到一定程度时，H+在阴极表面还 原，使得管道表面会析出氢气，减弱甚至破坏 防腐层的粘结力。所以必须将通电点电位控制 在比析氢电位稍正一些的位置。这个电位称为 最大保护电位。最大保护电位应经过试验，考 虑防腐层的种类及环境来确定，以不损坏防腐 层的粘结力为准。
本指标用于管道表面是均匀极化而又没有 杂散电流干扰的情况ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，判定阴极保护效果是 相当准确的。在具有中断电流测量手段时，推 荐采用这个指标。
第12页/共18页
(二)特殊条件的考虑
(1)对于裸钢表面或涂敷不良的管道，在 预先确定的电流排放点(阳极区)确定净电流 是 从电解质流向管道表面。
(2)当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且 硫酸根含量大于0．5％(质量百分数)时，通 电保护电位应达到一950mV或更负。
第9页/共18页
五、阴极保护准则
SY／T 0036--2000提出的阴极保护准则 有以下内容。
(一)埋地钢质管道阴极保护准则
(1)在施加阴极电流的情况下，测得管地电位 为一850mV(CSE)或更负。测量中必须排除附加电 压降(IR降)的影响。
该指标是一个被广泛接受的参数，大量试验
和工程实践都证明采用该指标时，埋地管道阴极
第6页/共18页
对于无防腐层的裸钢管道，最小保护电 流密度可用下列经验公式表达：
i×p=50 式中 i——最小保护电流密度，μA／m2；
p——土壤电阻率，Ω·m。 不同表面状况的钢管的最小保护电流密 度参见表1—3—3。 表1—3—3不同表面状况的钢管的最小保护 电流密度
第7页/共18页
从表1—3—3中可以看出：裸管比有防腐层 的管道需要的保护电流密度大得多；土壤电阻 率越小，需要的保护电流密度越大。
此外，季节的变化对管道自然腐蚀电位的影 响也很大。
第2页/共18页
二、最小保护电位
为使腐蚀过程停止，金属经阴极极化后 所必须达到的电位称为最小保护电位。显然 最小保护电位等于腐蚀原电池阳极的起始电 位。
埋地油气管道的最小保护电位与管材种 类、土壤情况有关。根据实验测定，钢质管 道在一般土壤中的最小保护电位为一0．85V 左右(相对饱和硫酸铜参比电极)。
第三节 阴极保护参数
各种金属材料在不同的介质条件下，具有不 同的腐蚀电位、保护电位和保护电流密度。
正确选择和控制这些参数是决定保护效果的 关键。
第1页/共18页
一、自然腐蚀电位
管道自然腐蚀电位就是金属管道在未通电保 护之前的对地电位，简称自然电位。
自然腐蚀电位随着管道表面状况(防腐层质量、 管道腐蚀情况等)和土壤条件的不同而异。
第16页/共18页
它表现为测得的管地电位比实际更负，即地面 测量虽已达到保护电位，实际管道并不一定达到了 保护电位。这是管道保护工在实际工作中应充分考 虑的。
上面列举的各种指标，分别适用于不同的对象 和场合。在实际工作中，应根据具体情况选择一种 适合本单位的指标。
第17页/共18页
第18页/共18页
由于在实际工作中很难测定腐蚀电池的阴、 阳极的具体位置和面积的大小，故表l一3—3中 所列数据都是按与电解质接触的整个被保护金 属表面积计算的。
第8页/共18页
类似的试验数据对于较小的金属构筑物，如 油罐的罐底、平台的桩等是适用的；对于沿途土 壤电阻率和防腐层质量变化较大的长距离管道， 则往往偏差较大。故对于管道的阴极保护，常以 最小保护电位和最大保护电位作为衡量标准。
(3)本指标能有效地停止大部分金属管道的宏 观腐蚀，但是对停止金属管道表面上的微观腐蚀 将是有限度的。
第15页/共18页
在应用上述判定指标时，应注意测量误差， 因为地下管道阴极保护电位不是在金属和土壤介 质接触界面上的某一点进行测定，而是将参比电 极放在位于管道上方或在地面的遥远点上进行测 量，管道金属和电解质溶液界面上的电位差不会 完全等同于管道金属与土壤间的电位差，这是由 于电流流经管道，金属界面与参比电极之间的土 壤之间产生附加电压降(IR降)造成的。
第4页/共18页
四、保护电流密度
保护电流密度是指被保护金属上单位面积 所需的保护电流。管道保护电流密度与管材、 防腐层状况、土壤环境等因素有关，有时还受 到季节的影响。
阴极保护时，使管道停止腐蚀或达到允许 程度时所需的电流密度值称为最小保护电流密 度。
第5页/共18页
因为保护电流密度不是固定不变的数值， 所以，一般不用它作为阴极保护的控制参数； 只有无法测定电位时，才把保护电流密度作为 控制参数。
保护效果显著，安全可靠。
第10页/共18页
(2)相对饱和硫酸铜参比电极的管／地 极化电位为一850mV或更负。
(3)管道表面与土壤接触的稳定的参比 电极之间的阴极极化的电位值最小为100mV。 这一准则可能用于极化的建立过程中或衰 减过程中。
第11页/共18页
负偏移100mV称为管道极化偏移电位，它是 在中断保护电流后，测定即时出现的管道／土 壤界面问实际的保护电位与自然电位的差值。 当此值超过100mV时，可以认为管道受到了良 好的阴极保护。