管道阴极保护评价

管道阴极保护评价

主讲：寇杰中国石油大学（华东）储运工程系2023/2/12管道阴极保护评价一、管道阴极保护评价指标二、管道阴极保护参数测试三、管道阴极保护故障分析四、阴极保护系统维护周期2023/2/13

一、管道阴极保护评价指标管道阴极保护评价2023/2/14

一、管道阴极保护评价指标管道阴极保护评价2023/2/15

一、管道阴极保护评价指标管道阴极保护评价2023/2/164.保护电位管道阴极保护电位应为-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更负。对高强度钢和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢，双相不锈钢等，极限保护电位则要根据实际析氢电位来确定。其保护电位应比-850mV（VSE）稍正，但在-650mV至-750mV的电位范围内，管道处于高pH值SCC的敏感区，应予注意。一、管道阴极保护评价指标管道阴极保护评价2023/2/17一、管道阴极保护评价指标在厌氧菌或SRB及其他有害菌土壤环境中，管道阴极保护电位应为-950mV（CSE）或更负。在土壤电阻率100

Ω·m至1000Ω·m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-750mV（CSE）；在土壤电阻率ρ大于1000Ω·m的环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650mV（CSE）。当上述准则难以达到时，可采用阴极极化或去极化电位差大于100mV的判据。管道阴极保护评价2023/2/181.管地电位测试2.牺牲阳极电位、电流测试3.阳极接地电阻4.绝缘法兰绝缘性能测试二、阴极保护参数测试管道阴极保护评价2023/2/191.管地电位测试地表参比法CSE放在管道顶上方潮湿土壤，保证与土壤接触良好。管道阴极保护评价2023/2/110近参比法当土壤IR降较大时，推荐采用近参比法。沿管顶方向，距测试桩1m范围内挖一个安放参比电极的探坑，将参比电极置于距管壁3～5cm处。1.管地电位测试管道阴极保护评价2023/2/1111.管地电位测试自然电位测量前，应确认管道是处于没有施加阴极保护的状态下。对已实施过阴极保护的管道宜在完全断电24h后进行。将电压表调至适宜的量程上，读取数据，作好管地电位值及极性记录，注明该电位值的名称。管道阴极保护评价2023/2/1121.管地电位测试通电电位本方法适用于施加阴极保护电流时，管道对电解质电位的测量。本方法测得的电位是极化电位与回路中所有电压降的和。测量前，应确认阴极保护运行正常，管道已充分极化。管道阴极保护评价2023/2/1131.管地电位测试断电电位消除了由保护电流所引起的IR降后的管道保护电位。对有直流杂散电流或保护电流不能同步中断的管道本方法不适用。测量之前，确认阴极保护正常运行，管道充分极化。测量时，在所有电流能流入测量区间的阴极保护电源处安装电流同步断续器，并设置在合理的周期性通/断循环状态下同步运行，同步误差小于0.1s。典型的通/断周期设置为：通电12s，断电3s。管道阴极保护评价2023/2/1141.管地电位测试断电电位断电电位测量接线同自然电位的接线。将电压表调至适宜的量程上，读取数据，读数应在通/断电0.5s之后进行。记录管道对电解质的通电电位和断电电位以及相对于硫酸铜电极的极性。管道阴极保护评价2023/2/1151.管地电位测试管道阴极保护评价2023/2/1161.管地电位测试密间隔电位密间隔电位测量（CIPS）适用于对管道阴极保护系统的有效性进行全面评价的测试。本方法可测得管道沿线的通电电位（Von）和断电电位（Voff）。管道阴极保护评价2023/2/117CIPS测量简图CIPS测量简图管道阴极保护评价2023/2/1181.管地电位测试密间隔电位在所有电流能流入测量区间的阴极保护直流电源处安装电流同步断续器，并设置在合理的周期性通/断循环状态下同步运行，同步误差小于0.1s。典型的循环时间：通电12s，断电3s。设置为CIPS测量模式，设置与同步断续器保持同步运行的相同的通/断循环时间，并设置合理的断电电位测量延迟时间，典型的延迟时间设置宜为50~100ms。管道阴极保护评价2023/2/1191.管地电位测试密间隔电位从测试桩开始，沿管线管顶地表以密间隔（一般是1~3m）逐次移动硫酸铜电极，每移动探杖一次就采集并记录存储一组通电电位（Von）和一组断电电位（Voff）。同时应使用米尺线轴、GPS坐标测量或其它方法，测量硫酸铜电极安放处沿管线的距离，应对管道通电电位（Von）和断电电位（Voff）异常位置处作好标志与记录。管道阴极保护评价2023/2/1201.管地电位测试密间隔电位管道阴极保护评价2023/2/1212.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极开路电位测量前，应断开牺牲阳极与管道的连接。测量中，将数字万用表的正极与牺牲阳极连接，负极与硫酸铜电极连接。将硫酸铜电极放置在牺牲阳极埋设位置正上方的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。将数字万用表调至适宜的量程上，读取数据，作好电位值及极性记录，注明该电位值的名称。测量完成后将牺牲阳极与管道恢复连通。管道阴极保护评价2023/2/1222.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极开路电位管道阴极保护评价2023/2/1232.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极闭路电位将硫酸铜电极朝远离牺牲阳极的方向逐次安放在地表上，第一个安放点距管道测试点不小于20m，以后逐次移动5m。将数字万用表调至适宜的量程上，读取数据，作好电位值和极性记录。当相邻两个安放点测试的管地电位相差小于2.5mV时，参比电极不再往远方移动，取最远处的管地电位值作为该测试点的管道对远方大地的电位值。管道阴极保护评价2023/2/1242.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极闭路电位管道阴极保护评价2023/2/1252.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极输出电流标准电阻法标准电阻的两个电流接线柱分别接到管道和牺牲阳极的接线柱上，两个电位接线柱分别接数字万用表，并将数字万用表置于DC电压最低量程。接入导线的总长不大于1m，截面积不宜小于2.5mm2。标准电阻的阻值宜为0.1Ω，准确度为0.02级；管道阴极保护评价2023/2/1262.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极输出电流标准电阻法管道阴极保护评价2023/2/1272.牺牲阳极电位、电流测试

管道阴极保护评价2023/2/1282.牺牲阳极电位、电流测试牺牲阳极输出电流直测法

管道阴极保护评价2023/2/1293.阳极接地电阻在土壤电阻率较均匀地区，d13取2L，d12取L；在土壤电阻率不均匀的地区，d13取3L，d12取1.7L在测试过程中，电位极沿辅助阳极与电流极的连线移动三次，每次移动的距离为d13的5%左右，若三次测试值接近，取其平均值作为辅助阳极接地电阻值；若测试值不接近，将电位极往电流极方向移动，直至测试值接近为止。但d13不得小于40m，d12不得小于20m。管道阴极保护评价2023/2/1304.绝缘法兰绝缘性能测试电位法已建成的管道上的绝缘接头（法兰），当阴极保护可以运行时，可用电位法判断其绝缘性能。管道阴极保护评价2023/2/1314.绝缘法兰绝缘性能测试电位法在对被保护管道通电之前，用数字万用表测试绝缘接头（法兰）非保护侧a的管地电位Va1；保持硫酸铜电极位置不变，对保护管道通电，并使保护侧b点的管地电位Vb达到-0.85V～-1.20V之间，测试a点的管地电位Va2。若Va2与Va1基本相同，认为绝缘法兰绝缘性能良好；若Va2>Va1，且Va2接近Vb的数值，则一般认为绝缘法兰绝缘性能很差。管道阴极保护评价2023/2/1324.绝缘法兰绝缘性能测试PCM漏电率检测法已建成的管道上的绝缘接头（法兰），可用管道电流测绘系统（PCM）测量漏电率，判断绝缘性能。管道阴极保护评价2023/2/1334.绝缘法兰绝缘性能测试断开保护侧阴极保护电源。按PCM操作步骤，用PCM发射机在保护侧接近绝缘接头（法兰）处向管道输入电流I。在保护侧电流输入点外侧，用PCM接收机测量并记录该侧管道电流I1。在非保护侧用PCM接收机测量并记录该侧管道电流I2。PCM漏电率检测法管道阴极保护评价2023/2/1344.绝缘法兰绝缘性能测试

PCM漏电率检测法管道阴极保护评价2023/2/135三、阴极保护故障分析1.牺牲阳极阴极保护故障分析2.强制电流阴极保护故障分析管道阴极保护评价2023/2/1361.牺牲阳极阴极保护故障分析阳极输出电流减小，达不到保护电位阳极消耗掉，可能需要更换；阳极/阴极的连接断开；阳极/导线接头断开；阴极/导线接头断开；阳极周围土壤干燥；环境污染对阳极性能的影响。管道阴极保护评价2023/2/1371.牺牲阳极阴极保护故障分析阳极输出电流增大，但保护构筑物电位极化不上去被保护构筑物所需电流过大，阳极输出的电流远小于所需电流；被保护体与相邻金属构筑物有电连接；环境改变引起迅速去极化或者水的含氧量增大；绝缘装置失效；覆盖层老化或破坏。管道阴极保护评价2023/2/1381.牺牲阳极阴极保护故障分析阳极体腐蚀不严重，但阳极已不能工作。可能的原因为，阳极成分不合理，在工作环境中造成钝化所致，影响因素有温度、含盐类型等。阳极体局部腐蚀严重，造成阳极体断裂。可能的原因是阳极合金化不均匀，造成局部腐蚀。未达设计寿命，阳极失效。可能的原因为，阳极杂质含量高，阳极效率降低。在交流电干扰状态下，有时阳极会发生极性逆转，管理中，如有交流干扰要严密监视。管道阴极保护评价2023/2/1392.强制电流阴极保护系统故障分析通电后，构筑物/电解质电位变正。

这是正、负极接反了，必须立即更正，否则将会造成被保护体快速电解腐蚀，危险性极大。

施加电压正常，电流为零。

阴、阳极引线断开，或阳极完全失效。施加电压、电流偏小。变压比例不合适；变压、整流器故障；供电系统故障。管道阴极保护评价2023/2/1402.强制电流阴极保护系统故障分析施加电压正常，电流小但不为零。

阳极或地床破坏；地床干燥或阳极露出水面；土壤环境中，阳极地床的“气阻”；阳极接头断开；阴极引线断开。施加电压、电流偏大。

变压比例不合适。管道阴极保护评价2023/2/1412.强制电流阴极保护系统故障分析施加的电压、电流正常，但构筑物/电解质电位负移不够电连接点断开或接头电阻过大；测试点处土壤干燥或土壤充气过多；环境去极化作用过强，或水中含氧量增大；绝缘故障，与其他构筑物短路；金属构筑物的屏蔽作用；相邻阴极保护装置失效；防腐覆盖层老化或损坏。管道阴极保护评价2023/2/1422.强制电流阴极保护系统故障分析施加的电压、电流正常，但构筑物/电解质电位负得不正常在远端电连续性跨接断开；调试之后，电解质的充气降低；电解质流速降低；干扰跨接断开。施加的电压、电流正常，但构筑物/电解质电位波动

杂散电流干扰。管道阴极保护评价2023/2/143四、阴极保护系统维护周期项目调查内容周期备注

强制电流设备恒电位仪巡检1次/日无人站每月一次恒电位仪维护1次/日无人站每季一次自动控制用参比电极1次/日绝缘法兰、绝缘接头等检查每季一次阳极接地电阻测试每季一次管道阴极保护评价2023/2/144项目调查内容周期备注牺牲阳极系统输出电流、阳极开路电位，阳极接地电阻每季一次进行检修阳极系统检查每年一次进行检修排流保护系统排流设备巡检每日一次进行检修四、阴极保护系统维护周期管道阴极保护评价2023/2/145项目调查内容周期备注阴极保护等