阴保系统运行维护

1、阴极保护系统的运营维护广西中石油储备油有限公司刘晓峰前 言 管道腐蚀问题遍及国民经济和国防建设的各个部门，大量的管道、构件和阀门等因腐蚀而损坏报废，既给国民经济带来巨大损失，也给生产和生活造成极大的困难。 腐蚀对经济建设、城镇燃气的安全供应以至居民生活是一种极为重要的破坏因素，它给人类和社会环境带来巨大的经济损失和社会危害。每年因腐蚀造成的直接损失约占国民生产总值（GDP）的2%4%。因腐蚀消耗的钢材为年产量的三分之一。可见腐蚀而造成的损失相当的惊人。 随着现代工业和科学技术的发展，腐蚀科学和腐蚀控制技术在国民经济中所占地位也越来越重要。对埋地管线，已发展出了各种涂覆层技术、阴极保护技术等。

2、管道的腐蚀情况一、什么是腐蚀1、腐蚀的定义腐蚀：金属与环境介质间的物理-化学相互作用，其结果使金 属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们 组成 的作为部分技术体系的功能受到的损伤。 腐蚀是一种趋势。换句话说，大多数的金属处于热力学不稳定性，具有寻求低能量状态的倾向，如氧化物或其他化合物。 2、腐蚀的分类1）按腐蚀环境分类 化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀、细菌腐蚀、应力腐蚀、接触腐蚀等。2）按腐蚀反应机理分类 化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。3）按腐蚀破坏的特征分类 全面腐蚀和局部腐蚀 局部腐蚀又可以分为：电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔 腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、磨

3、损性腐蚀和氢脆 等。二、埋地管道的腐蚀控制措施 现代埋地钢质管道采用的腐蚀控制措施，一般就是采用防腐层和阴极保护的联合保护技术。实践证明，无论对于长输管线还是埋地燃气管网，这种联合保护（双保护）技术是十分有效和成功的。1、防腐层保护 防腐层保护就是采用物理的、化学的（包括电化学的）和机械的方法在金属表面覆盖一层致密无孔、均匀完整、与基体结合牢固的耐蚀材料，以达到或减缓腐蚀、保护基体金属的目的。 管道防腐层应符合国家标准GBT 214472008的规定：a)有效的电绝缘性：新建埋地管道防腐层的绝缘电阻率一般不应小于10000m2。b)有良好的防潮、防水性。c)有较强的机械强度：有一定的抗冲击强度

4、和硬度；有良好的耐弯曲性；有较好的耐磨性。d)防腐层对钢铁表面有良好的粘结性。e)防腐层的材料和施工工艺对母材的性能不应产生不利的影响。f)有良好的抗阴极剥离性能。g)有较好的耐化学性和抗老化性。h)防腐层损伤后易于修补。i)防腐层对环境的影响应符合HSE的要求。2、阴极保护1)、阴极保护的含义 阴极保护：通过降低腐蚀电位，使管道腐蚀速率显著减小而实现电化学保护的一种方法 。 一般分为强制电流法和牺牲阳极法。外加电流法利用外部直流电源取得阴极极化电流来防止金属 腐蚀的技术。牺牲阳极法在电解质中用一种电极电位比较负的金属或合金 与被保 护结构连在一起，依靠它不断腐蚀产生 的电流来保护该金属结构的

5、技术。2）阴极保护实现方法 强制电流法和牺牲阳极法：强制电流法 强制电流法保护也称之为外加电流法，即通过施加外部电源，对管道进行阴极极化而实施的电化学方法。 施加的外部电源类型： a、整流器；b、可控硅恒电位仪、c、其他形式的能源（直流发电机组、硅太阳能电池、风力发电机、热电发生器等）。 辅助阳极类型： a、废钢材、铸铁阳极；b、高硅铸铁阳极；c、石墨阳极；d、金属氧化阳极等。外加电流示意图牺牲阳极法(1）定义： 牺牲阳极：与被保护管道偶接而形成的电化学电池，并在其中呈低电位的阳极，通过阳极溶解释放负电流以对管道实现阴极保护的金属组元。（2）作为牺牲阳极材料的金属：Mg、Al、Zn等。使用牺牲

6、阳极时土壤电阻率应小于100m。铝热焊接头钢管阳极袋阳极坑铝热焊接头钢管牺牲阳极安装图牺牲阳极的安装现场（3）阴极保护准则 a、一般情况 管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位）应为-850mV（CSE）或更负。 阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1200mV（CSE）更负。 在厌氧菌或SRB及其他有害菌土壤环境中，管道阴极保护电位应为-950 mV（CSE）或更负。 在土壤电阻率100m至1000m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-750 mV（CSE）；在土壤电阻率大于1000m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650 mV（CSE）.b、特殊考虑 当以上准则难以达到时，可采用阴极极

7、化或去极化电位差大于100 mV判据。三 阴极保护系统的测试和监测装置阴极保护的测试装置有： a)阴极保护参数测试桩； b)电绝缘性能测试系统； c)阴极保护参数站内检测系统； d)阴极保护参数远程遥测、遥控系统； e)交、直流干扰测试系统。1、阴极保护的主要装置a、测试桩：用来测量管道阴极保护参数的永久性装置，也称为监测站或检查头。主要有桩体、测试接线板、测试导线和铭牌组成。 常见的测试桩又分为电位测试桩、电流测试桩或兼具电位电流测试功能的测试桩。 桩体的材料有钢管桩、水泥桩、塑料桩和其他材料等。 测试桩位置常埋设长效参比电极。 测试桩的位置应根据燃气管道的分布和不同的阴极保护装置，应能保证

8、取得足够的阴极保护数据。b、管道阴极保护的检测点应设置在下列位置： a)强制电流阴极保护管道的汇流点和保护末端； b)沿管道每1 km处，埋地保温管道检测点的间距可适当加大； c)牺牲阳极安装处和两组阳极的中间； d)电绝缘装置安装处； e)被保护管道与其他埋地管道的交叉处； f)电气化铁路和大型河流穿、跨越处； g)在交、直流电干扰区域内的管道应根据具体情况确定检测点的位置和间距。2、绝缘装置及接地电池 电绝缘和电连续性都是阴极保护体系必不可少的先决条件。管道应与保护电池以外的任何金属结构实现电绝缘。 电绝缘的含义：为使管道具有经济的保护电流密度，管道外表面应具有呈良好电绝缘性能的防腐绝缘层

9、，为了使管道内的阴极保护电流不向系统外流失，要在管道与其他金属构筑物、低电阻接地体保持电绝缘，也就是不能产生短路。这是因为所有连接可能使保护电流通过这些装置或设备流失到土壤或水中，那么管道的阴极保护就会受到削弱或失效。所以在阴极保护领域常常有这样的说法：“没有绝缘就没有保护。” 因此要在管道上设立绝缘法兰、绝缘接头、绝缘垫块。 接地电池：在管道防止供电系统故障或雷击造成的管道上的电涌冲击的设施。常用锌接地电池。四 埋地管道阴极保护系统的运行和管理 阴极保护工程应与被保护管道同时设计、同时施工、同时投产。一旦投入使用，就应该加强系统的运行管理，以确保阴极保护系统持续有效，及时发现和处理系统工作过

10、程中的各种异常现象并排除故障。 1、测量仪器和设备 管道管理部门应配备必要的设备和仪表、工具。至少包括： 管道防腐层检测仪、接地电阻测试仪、万用表、Cu/CuSO4参比电极（便携式）、数字型电位差计。所有测量仪器和设备的要求应符合GB/T21246的要求。2、测试项目及方法阳极输出电流标准电阻法阳极输出电流直测法接地电阻测量土壤电阻率的测量土壤电阻率测量示意图3、阴极保护系统的管理1）管道管理部门应收集、管理、保存由设计、施工单位提供的和其他来源获得的文件、图纸资料和原始资料。2）阴极保护岗位的操作人员，上岗前应进行专门的技术培训。3）检查与测试：应定期进行阴极保护系统的检查与测试，以确认阴极保护系统是否运行正常，运行期间的管/地电位是否符合保护准则。4）仪器设备：阴极保护使用的仪器、仪表及设备，如参比电极，应进行常规效验。5）保护电位检测：当发现管道阴极保护不充分时，应立即展开调查，查明原因，排除故障。常见故障原因的相应对策如下：修理或更换系统中的装置或部件；修补已查明的防腐层缺陷；调整或更换跨接；消除绝缘不良或短路点；修理失效的绝缘装置；增设阴极保护设施（强制电流或牺牲阳极）。6）常规功能性检测项目及