长输管道阴极保护及阴极保护站维护基础知识

长输管道阴极保护及阴极保护站维护根底学问目的为了使阴极保护站场内维护人员以及现场巡线人员有效地实施阴极保护，做到科学操作、安全维护、确保质量、特编此文，供给对站场内及管线上阴极保护系统正常运行并科学维护指导。一.防腐蚀的重要意义自然界中，大多数金属是以化合状态存在的。通过炼制，被赐予能量，才从离子状态、从原子变成离子的过程称为腐蚀。金属腐蚀广泛的存在于我们的生活中,国外统计说明，每年由于腐蚀而报废的金属材20～40％,全世界每年因腐蚀而损耗的金属达1亿吨以上,金属腐蚀直接和间接地造成巨大的经济损失,据有关国家统计每年由于腐蚀而造成的经济损失,美4.23.5％;日本为国民经济总值1.8％。二.防腐蚀工程进展概况六十年月初,我国开头争论阴极保护方法,六十年月末期在船舶,闸门等钢铁构筑物上得到应用。我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年,六十年月在疆、大庆、四川等油气管道上推广应用,目前,全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果。阴极保护原理所谓阴极保护是通过降低管道的腐蚀电位而使管道得到保护的电化学保护〔其实负电位，使金属原子不简洁失去电子而变成离子溶入电解质的过程。〕。通常施加阴极保护电流有两种方法：强制电流和牺牲阳极保护。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中，通过电解质向被保护体供给一个阴极电流，使被保护体进展阴极极化，从而实现阴极保护。阴极保护牺牲阳极原理是由托马晓夫三电极原理来解释，内容是：两电极电位不同的两电极；两电极必需在同一电解质溶液里；两电极间必需有导线连接。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型〔电流一般小1安培〕或处于低土壤电阻率环境下〔土壤电阻率小于100欧姆.米〕的金属构造。如，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要缘由。强制电流保护原理：由外部的直流电源向被保护金属构筑物通以保护电流，使之阴极属构造，如：长输埋地管道，大型罐群等。强制电流保护原理图；阴极保护参数测试要判定管道是否得到了保护，则须通过测得管道所在处的管地电位来判定。为了便于实际应用，通过多年的实践与争论，得出了以下几个推断构造是否得到充分保护得推断准则。NACERP0169建议“在通电的状况下,埋地钢铁构造最小保护电位为-0.85VCSE或更负,在有硫酸盐复原菌存在的状况下，最小保护电位为-0.95VCSE，该电位不含土壤中电压降〔IR降〕”。实际测量时，应依据瞬时断电电位进展推断。目前流行的通电电位测量方法简便易行，但对测量中IR降的含量没有赐予足够重视。其后果是很多认为阴极保护良好的管道发生腐蚀穿孔。这方面的教训是很多的。如：四川气田南干线，认为阴极保护良好，但实际内检测觉察腐蚀深度在壁厚的10-19%的点多达41050%。进展断电电位测量觉察，很多点保护电位〔断电电位〕没有到达-0.85VCSE。有效的方法是实际测量几点的IR0.85+IR降来确定。IR降可以通过通电电位减去瞬时断电电位来获得，也可以用瞬时通电电位减去构造自然电位来获得。瞬时断电电位与自然电位电位之差不得小于100mV0.2-0.5秒内测量断电电位，待构造去极化后〔24或48小时后〕再测量构造电位〔自然电位〕，其差值应不小于100mV。也可以用通电电位〔极化后〕减去瞬时通电电位来计算极化电位。3断电电位不得低于-1.10VCSE。由于受旧标准的影响，很多人还认为阴极保护最大电位不能低于-1.5VCSE。事实上这种观念使错误的，造成的危害也是巨大的。推断阴极保护电位-1.1VCSE〔西欧为-1.15VCSE〕，通电电位再大也没有关系。管地电位是管道与其相邻土壤的电位差。管地电位的测试方法：当承受数字万用表测管地电位时，应将电压表的负接线柱〔COM〕与硫酸铜参比〔硫酸铜参比电极应安放在管道的正上方并确保与大地土壤接触良好〔V〕与管道连接，仪表值指示的是管道相对于参比电极的电位值，正常状况下显示负值；当承受直流指针式电压表测量管地电位时，应将直流指针式电压表的负接线柱〔COM〕与管道连接，正极接线柱〔V〕与硫酸铜参比电极连接〔硫酸铜参比电极应安放在管道的正上方并确保与大地土壤接触良好负号。管地电位的组成IR降：即电流流经涂层管子和土壤接触的界面以及和参比电极之间的土壤时产生IR由管地界面处的电化学变化引起的极化电位；最初的或静态的管地电位，也称自然电位，即无外部电流影响的腐蚀电位；〔在进展阴极保护之前，管子在土壤中所处的平衡电位就是腐蚀电位〕所以最初用数字万用表测得的管地电位不是管道的真正保护电位，而是含有几种因素测量。极化探头使用方法最有效排解IRIR极保护电位的检测与监测，并能同时测量自腐蚀电位。具有长效性、高稳定性特点，并能通90%左右的IR〔12号线为绿色是连接到极化试片，3〕。在测量管地电位时，首先把探头插入被测体四周的土壤中，假设土壤枯燥，应在探21号参比电极线接到万用表的地线，把万用表的正极接到223不要与被测量体相连接，待电位稳定后，即测量到自腐蚀电位。假设要对管道进展长期监测时，就要把电位测量探头作为监测电极长期埋入地下，首先把探头装入牺牲阳极用在填料包内再埋入土壤中，并在探头四周的土壤中浇入纯洁水湿1号红色接线接到万用表的地线，2接，待电位稳定后，读取测量阴极保护电位值。将23号接线接到万用表的正极，同时不要与被测量体连接，待电位稳定后，即测量到自腐蚀电位。测试桩之间阴极保护状况检测防腐层与阴极保护装置是埋地钢质管道的联合保护，保护效果的好坏直接关系到管道的使用寿命，因此对阴极保护系统运行状况的检测与评价也是格外重要的一项内容。管道阴极保护系统有效性检测承受电位进展测试。

密间隔电位法按标准规定间距对管道ON/OFF在埋地管道的阴极保护系统中，被保护的管道每间隔肯定的距离〔例如一公里〕有一个管地电位测试桩，是用导线与管体金属联结，然后引到地面上，并做好与地的绝缘。阴极保护站的工作人员定期用毫伏表沿管线逐个在桩上测量该点的管对地电位加电点开头观看所施加的电压沿管道的衰减状况，用以了解保护的范围和特别衰减的区段。IR降的存在，在每个桩上所测得的管对地电位并不是直接加在破损点管道金属外表与土壤接触界面之间的电位，并不能准确推断对管道保护的效果。CIPS在消退IR降的诸多方法之中，断流法被普遍承受。就是在中断阴极保护电流后的一瞬护作用的电位。通常我们把断流前所测的电位叫做ON电位，断流后所测的电位叫做OFF位。CIPS1/32/3测量从一个阴极保护测试桩开头，将尾线接在桩上，与管道连通，操作员手持探杖，沿管顶每间隔肯定距离测量一个点，记录下每个点的ON/OFF电位。这样就可以得到沿管道的管对地电位的两条曲线，如前所述，OFF相对-850NACE〔美国腐蚀工程师协会〕应的解释标准对CIPSCIPS的应用在对管道阴极保护的有效性评价及觉察防腐层失效范围方面比以前前进了一大步。首先，它的OFF电位曲线是根本消退了IR降的结果，更真实的描述了管道阴极保护的具体的描述。因此CIPS阴极保护站内维护与测试阴极保护站场内的主要是对恒电位仪仪器的自检和对仪器接线的测试，还有就是对绝缘接头〔法兰〕的漏电电阻、长效参比电极进展测试，并测试出关心阳极接地电阻，推断它的接地性能；恒电位仪的特点恒电位仪的特点具体如下：——具有数字显示输出电压、输出电流、电位测量值；——机上装有假负载，便于仪器的自检，便于对仪器的修理；——仪器具有软起动功能、能防止雷击余波、可以阻抗50Hz的工频干扰，还可以进展限流、进展误差的报警等功能；——仪器具有运行状态自动切换的功能，当在无法进展恒电位掌握的时候〔如参比电极回路开路〕先设定的电流值上；当远控给定信号输入时，变压整流器将会受到远控给定掌握。变压整流器的工作原理当仪器处于〔自动〕工作状态时，机内给定信号〔标称电压〕或外控给定信号和经阻大，输出误差掌握信号〔放大的差动电压〕，将此信号送入移相触发器依据该信号的大小，变输出电压、电流的大小，使保护电位等于设定的给定电位，从而实现恒电位保护。变压整流器的自检当仪器需要自检时，应事先将仪器后板的输出阳极连线断开，没有必要断开其他的接线，在进展仪器自检前先将仪器面板上的“输出调整”旋钮反时针旋到底，再将工作方式打到“自动”档位，测量选择到掌握的档位，将仪器的开关扳到“自检”状态，仪器电源的指示灯将亮，各面板表将应均会有显示；顺时针旋动“掌握调整”旋钮，将掌握电位调到调制到想调的值上，此时，仪器工作于“自检”状态，测量选择开关将在“掌握”与“保护”档位之间拔动，电位表显示的值根本上将不会转变，这说明仪器正常。检查仪器的外围连接接线方法在对仪器外围接线进展检查时，应先检查接线的准确性，然后通过参比电极、零位接线是否良好。长效参比电极测试长效参比电极的目的是判定长效参比电极是否失效。在对长效参比电极进展测试时应先测试出长效参比电极的电位，然后测试出校正好的推断长效参比电极是否失效。关心阳极接地电阻关心阳极接地电阻承受接地电阻测量仪测试，测试接线示意图见以下图；当承受图中接线测试时，在土壤电阻率均匀的地区，d12L，d2取L；在土壤不均匀的地区，d13L，d21.7L。在测试过程中，电位极沿关心阳极与电流极的连线移动三次，每次移动的距离为d1的5%左右，假设三次测试值接近，取其平均值作为关心阳极接地电阻率；假设测试值不接近，将电位极往电流极方向移动，直至测试值接近为止。掌握电位的调整在对变压整流器的电位进展调整时，要合理的调整，在进展调整时要将仪器从工作状保护电位的正常值。绝缘接头〔法兰〕绝缘性能我们通常承受的测量方法是电位法，通过使用数字万用表测量绝缘接头〔法兰〕两端的电位，是用来推断其绝缘性能的好坏。1、在被保护管道通电之前，用数字万用表V测试绝缘接头〔法兰〕非保护侧a的管地Va1;2b点的管地电位Vb到达-0.85~-1.50Va点的管地电位Va2；3、假设Va1Va2根本相等，则认为绝缘接头〔法兰〕的绝缘性能良好；假设Va2〉Va1；且Va2接近Vb值，则认为绝缘接头〔法兰〕的绝缘性能可疑；假设关心阳极距绝缘接头〔法兰〕〔法兰〕的绝缘性能很差；机壳接地电阻在有需要的时候将会机壳接地电阻进展测试，在进展接地电阻测试时是通过接地壳接地线，然后关心阳极接地电阻测试方法测试。管线上的维护破坏的〔如泥石流、滑坡、塌崩等自然因素引起的破坏〕，应准时对测试桩四周进展修补保置做好标志，已被测试人员能够准确的查找出具体位置进展测试；人员送往当地公安机关进展改造。附：阴极保护的运行治理一.阴极保护投入前的预备和验收(一)阴极保护投入前对被保护管道的检查1.管道对地绝缘的检查加阴极保护电流前,必需确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘属构筑物有“短接“等故障。管道外表防腐层应无漏敷点,全部施工时期引起的缺陷与损伤,均应在施工验收时使用DCVG检漏仪检测,修补后回填。管道导电性检查对被保护管道应具有连续的导电性能。旧管道对地绝缘状态的检查,应按设计要求处理。对是否修补防腐涂层,排解接地故障(如防静电接地极等),应依据技术经济条件比较确定。对管道导电性的检查,仍需按前述要求进展。(二)对阴极保护施工质量的验收地设施是否完成，并符合图纸设计要求。对阴极保护的站外设置的选材、施工是否与设计全都。对通电点、测试桩、阳极地床、阳极引线的施工与连接应严格符合标准要求。尤其是阳极引线接正极,管道江流点接负极,严禁电极接反。图纸、设计资料齐全完备。二.阴极保护投入运行有一个比较详尽的了解,这些资料均需分别记录整理,存档备用。阴极保护站投入运行依据直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电,使电位保持在-1.30伏左右,待管道阴极极化一段时间(四小时以上)开头测试直流电源输出电流、电压、通电点24小时以上)。再重复第一次测试工作,并做好记录。假设个别管段保护电位过低,则需再适当调整通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。保护电位的掌握各站通电点电位的掌握数值,应能保证相邻两站间的管段保护电位到达-0.85伏,同时,各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调整通电点电位时,管道上相邻阴极保护站间加强联系,保证各站通电点电位均衡。作阶段。三.阴极保护站的日常维护治理1.阴极保护设施的日常维护电气设备定期技术检查。电气设备的检查每周不得少于一次,有以下内容:极保护站的电源导线,以及接至阳极地床、通电点的导线是否完好,接头是否结实。检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好,当沟通回路中的熔断器保险丝被烧毁时,应查明缘由准时恢复供电。观看电气仪表,在专用的表格上记录输出电压、电流、通电点电位数值,与前次记录(或值班记录)比照是否有变化,假设不一样,应查找缘由，实行相应措施,使管道全线到达阴极保护。应定期检查工作接地和避雷器接地,10欧姆,在雷雨季节要留意防雷。搞好站内设备的清洁卫生,留意保持室内枯燥,通电良好,防止仪器过热。2.恒电位仪的维护。阴极保护恒电位仪一般都配置两台,互为备用,因此应按治理要求定时切换使用。改用备用的仪器时，应即时进展一次观测和修理。仪器修理过程中不得带电插、拔各插接件、印刷电路板等。观看全部零件是否正常,元件有无腐蚀,脱焊、虚焊、损坏、各连接点是否牢靠,电路有无故障,各紧固件是否松动,熔断器是否完好,如有熔断，需查清缘由再更换。3)清洁内部,除去外来物。4)觉察仪器故障应准时检修,并投入备用仪器,保证供电。每年要计算开机率。硫酸铜电极的维护。使用定型产品或自制硫酸铜电极,其底部均要求做到渗而不漏,忌污染。使用后应保持清洁,防止溶液大量漏失。作为恒定电位仪信号源的埋地硫酸铜参比电极,在使用过程中需每周查看一次,准时添加饱和硫酸铜溶液。严防冻结和枯槁,影响仪器正常工作。电极中的紫铜棒使用一段时间后,外表会粘附一层兰色污物,应定期擦洗干净,露出铜的本色。配制饱和硫酸铜溶液必需使用纯洁的硫酸铜和蒸馏水。阳极地床的维护。与地床的连接是否结实,地床埋设标志是否完好等。觉察问题准时整改。阳极地床接地电阻每半年测试一次,接地电阻增大至影响恒电位仪不能供给管道所需保护电流时,应当更换阳极地床或进展修理,以减小接地电阻。测试桩的维护。100千欧,用万用表测量,假设小于此值应检查接线柱与外套钢管有无接地,假设有,则需更换或修理。测试桩应每年定期刷漆和编号。防止测试桩的破坏丧失,对沿线城乡居民及儿童作好疼惜国家财产的宣传教育工作。绝缘法兰的维护。定期检测绝缘法兰两侧管地电位,假设与原始记录有差异时,应对其性能好坏作鉴别。如有漏电状况应实行相应措施。对有附属设备的绝缘法兰(如限流电阻、过压保护二极管、防雨护罩等)均应加强维护治理工作,保证完好。保持绝缘法兰清洁、枯燥,定期刷漆。阴极保护治理每条阴极保护管道,都应制符合本管道实际状况的<<阴极保护运行治理规定>>,使阴极保护的日常测试、掌握、调整、修理等方面的工作均按此进展。加强阴极保护的组织、领导。保持室内设备干净,到达无故障、无缺陷、无锈蚀、无外来物。实现三图上墙,即线路走向图、保护电位曲线图、岗位责任制。阴极保护站投产后,电气设备接线不得擅自改动,需要转变的应由主管部门作出方案,经批准前方能执行。每日检查测量通电点电位,填写好运行日志,向生产调度部门汇报阴极保护站运行状况。阴极保护站向管道输送电不得中断。停运一天以上须报主管部门备案。利用管道停23098％以上时间给管道送电。保持通电点电位在规定值,沿管道测定阴极保护电位,此种测量在阴极保护站运行初门。每年在规定时间内测量管道沿线自然电位和土壤电阻率各一次。检查和消退管道接地故障,使全线到达完全的阴极保护。四.牺牲阳极的维护管道牺牲阳极保护日常维护工作量不多,除按外加电流阴极保护的要求进展保护电位测量,测试桩维护保养,绝缘法兰检测,接地故障排解等工作外,建议每月测定各参数。据此分析管道保护状况。假设阳极性能变坏,则需实行相应措施。五.阴极保护系统常见故障的分析1.保护管道绝缘不良,漏电故障的危害在阴极保护站投入运行,或牺牲阳极保护投产一段时间后,消灭了在规定的通电点电位下,输出电流增大,管道保护距离却缩短的现象,或者在牺牲阳极系统中,牺牲阳极组的输出电流量增大,其值已超过管道的保护电流需要,但保护电位仍达不到规定指标的现象。发生上述状况的缘由,主要是被保护金属管道与未被保护的金属构造物“短路“,这种现象称之为阴极保护管道漏电,或者叫做“接地故障“。接地故障,使得被保护管道的阴极保护电流流入非保护金属体,在两管道的“短接“处形成“漏电点“,这就会造成,阴极保护电流的增大;阴极保护电源的过负荷和阴极保护引起的干扰。另外,阳极地床断路,阴极开路,零位接阴断路都会导致阴极保护不能投保。例如:格尔木站,甘森站,93年由于阳极电缆断路,造成阴极保护体系不能正常工作,推断阳极地床连接电缆断路时,可承受:测输出电流,将恒电位仪开启,在恒电位仪阳极输出端串上一电流表,假设电流为零,则说明有断路现象。将恒电位仪机后阳极输出线断开,接入临时地床或其它接地装置,假设有输出电压、电流,则可断定阳极地床连接线断路。在阳极电缆与地床阳极接线处应设置接线用水泥井或标志。2.造成管道漏电的缘由施工不当,穿插管道间距不合标准,即当两条管道,一条为阴极保护的管道,另一条为未保护的管道穿插时,施工要求应保持管道间的垂直净距不小于0.3m,并在穿插点前后肯定长度内将管道作特别绝缘,假设施工时不严格依据上述规定去做,那么在管道埋设一段时间后,在土壤应力的作用下,管道相互可能搭接在一起,会造成绝缘层破损,金属与金属的相连,形成