阴极保护系统运行、维护管理规定

XX有限公司

阴极保护系统运行、维护管理规定

1总则

1.1为规范燃气管道阴极保护系统的运营管理，降低燃气管道腐蚀失

效，制定本规定。

1.2本规定适用于xx有限公司各部室、管理主体燃气管道阴极保护

系统的验收、运行、维护的管理。

1.3燃气管道的阴吸保护工程应做到技术可靠、经济合理、保护环境，

并应满足腐蚀控制要求。

1.4各单位燃气管道的阴极保护工程除应符合本规定外，尚应符合国

家现行有关标准的规定。

2术语

2.1腐蚀控制

人为改变金属的腐蚀体系要素，以降低金属的腐蚀速率和对环境介质

的影响，保障管道的服役功能。

2.2自腐蚀电位

在开路条件下，处于电介质中的腐蚀金属表面相对于参比电极的电位,

即在没有净电流从金属表面流入或流出时的电极电位，也称为静止电

位、开路电位或自然腐蚀电位。

2.3电绝缘

管道与相邻的其他金属物或环境物质之间，或在管道的不同管段之间

呈电气隔离的状态。

2.4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。

2.5牺牲阳极

与被保护管道偶接而形成电化学电池，并在其中呈低电位的阳极，通

过阳极溶解释放电子以对管道实现阴极保护的金属组元。

2.6牺牲阳极阴极保护

通过与作为牺牲阳吸的金属组元偶接而对管道提供电子以实现阴极

保护的一种电化学保护方法。

2.7强制电流阴极保护

通过外部电源对管道提供电子以实现阴极保护的一种电化学保护方

法，也称为外加电流阴极保护。

2.8辅助阳极

在强制电流阴极保方系统中，与外部电源正极相连并在阴极保护电回

路中起导电作用构成完整电流回路的电极，

2.9参比电极

具有稳定可再现电位的电极，在测量管道电位或其他电极电位值时用

于组成测量电池的电化学半电池，作业电极电位测量的参考基准。

2.10汇流点

阴极电缆与被保护金属管道的连接点，保护电流通过此点流回电源。

2.11测试装置

布设在埋地管道沿线，用于监测与测试管道阴极保护参数的设施。

2.12极化

由于金属和电解质之间有净电流流动而导致的电极电位偏离初始电

位现象，可表征电极界面上电极过程的阻力作用。

2.13TR降

根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间电解质内

产生的电压。

2.14极化电位

不含保护电流或其他电流IR降所实测的管道对电解质界面的电位。

2.15阴极剥离

由于阴极反应产物造成的覆盖物和涂覆盖表面粘结性的破坏。

2.16阴极保护电位

为达到阴极保护目的，在阴极保护电流作用下使管道电位从自然腐蚀

电位负移至某个阴极极化的电位值。

2.17通电电位

阴极保护系统持续运行时测量的金属对电解质电位。

2.18断电电位

断点瞬间测得的金属对电解质电位。

2.19杂散电流

在非制定回路中流动的电流。

2.20干扰

由于杂散电流作用或感应电流作用等对管道产生的有害影响。

2.21排流保护

用电流的或物理的方法把进入管道的杂散电流导出或阻止杂散电流

进入管道，以防止杂散电流腐蚀的保护方法。

2.22CSE

铜/饱和硫酸参比电极。

2.23开路电位

无电流输出时，牺牲阳极的电位。

3基本规定

3.1各单位应根据本规定，编制公司阴极保护系统运行、维护操作规

程。

3.2各单位建立阴极保护系统运行、维护记录和阴极保护系统工程竣

工档案管理。

3.3新建的下列燃气管道应采用外防腐层辅以阴极保护系统的腐蚀

控制措施：

(1)设计压力大于0.4MPa的燃气管道；

(2)公称直径大于或等于100mm,且设计压力大于或等于0.OIMPa。

3.4阴极保护公称应于主体工程同时勘查、设计、施工和投运，当阴

极保护系统在管道埋地六个月内不能投入运行时，应采取临时性阴极

(5)在土壤电阻率为100。-m^lOOOQ・in的环境中，管道阴极保护

电位宜负于-750mV(CSE)；当土壤电阻率大于1000。•m时，管道阴

极保护电位宜负于-650mV(CSE)。

4.1.2特殊考虑

当管道阴极保护电位难以达到-850mV时，可采用阴极极化或去极化

电位差大于lOOmV的判据。

4.2阴极保护参数的测量方法应符合现行国家标准《地埋钢质管道阴

极保护参数测量方法》GB/T21246-2007的有关规定，阴极保护电位

应采用消除IR降的方法进行测试。参照附录1

4.3测试装置

4.3.1阴极保护系统测试装置应与阴极保护系统同步安装，测试装置

应沿管道线路走向进行设置，相邻测试装置间间隔宜1km-3km。在城

镇市区或工业区，相邻的间隔不应大于1km,杂散电流干扰影响区域

内可适当加密。

4.3.2阴极保护系统测试装置应能满足下列项目检测的需要：

(1)被保护管道的电位；

(2)接线箱处阳极或阳极组的工作电流；

(3)电绝缘性能；

(4)阳极的接地电阻；

(5)极化电位(瞬间断电电位)；

4.3.3电位检测点宜安装一只长效参比电极或极化探头，参比电极和

极化探头的设置应靠近管道并避开附近的阳极。

4.3.4每个测试装置中至少有两根电缆与管道连接，电缆应安次区颜

色或采用其他标记法进行区分，并做到全线统一。

4.3.5阴极保护系统测试装置应注明编号、功能，测试装置电缆进线

套管要采取密封措施，防止水汽进入接线盒内。

4.3.6阴极保护系统安装远程数据监控分析系统的，远程监控数据一

般包括①通电电位②断电电位③交流干扰电压④自然腐蚀电位等。

4.3.7阴极保护系统测试装置设置位置宜参照《埋地钢质管道阴极保

护技术规范》GB/T21448中7.L2条款执行。

4.3.8阴极保护系统绝缘接头(法兰)装置的安装参照《埋地钢质管

道阴极保护技术规范》GB/T21448中4.2余款执行。

4.3.9阴极保护系统绝缘接头(法兰)装置的测量参照《埋地钢质管

道阴极保护参数测量方法》GB/T21246中9条款执行。

4.4阴极保护电缆与电缆的连接参照《埋地钢质管道阴极保护技术规

范》GB/T21448中8.5条款执行。

4.5阴极保护系统竣工后，应进行下列参数的测试：

4.5.1强制电流阴极保护系统测试应包括下列参数：

(1)管道沿线土壤电阻率；

(2)管道自腐蚀电位；

(3)辅助阳极接地电阻；

(4)辅助阳极埋设点的土壤电阻率；

(5)绝缘装置的绝缘性能；

(6)管道极化电位；

(7)管道保护电流；

(8)电流输出电流、电压。

4.5.2牺牲阳极阴极保护系统测试应包括下列参数：

(1)阳极开路电位；

(2)阳极闭路电位；

(3)管道自腐蚀电位；

(4)管道极化电位；

(5)单只阳极输出电流；

(6)组合阳极联合输出电流；

(7)单只阳极接地电阻；

(8)组合阳极接地电阻；

(9)阳极埋设点的土壤电阻率；

(10)绝缘装置的绝缘性能。

4.6阳极保护系统竣工后，应提供下列竣工资料：

4.6.1竣工图应包括下列内容：

(1)平面布置图；

(2)阳极地床结构图；

(3)测试装置接线图；

(4)电缆连接和敷设图。

4.6.2设计变更；

4.6.3产品制造厂商提供的说明书、产品合格证、检验证明、安装图

纸等技术文件；

4.6.4安装技术记录；

4.6.5调试实验记录；

4.6.6隐蔽工程记录；

4.6.7本规定4.5条规定的各项参数测试数据记录。

5阴极保护系统的运行和维护

5.1测量仪器与设备

5.1.1测量仪表必须具有满足测试要求的显示速度、准确度和量程,

同时还应具有携带方便、供电方便、适应现场测量环境的特点。对所

用的测量仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行定期校验。

5.1.2为了提高测量的准确度，宜优先选用数字式仪表。

5.1.3配备测量仪表、工具包括：管道防腐层检测仪、接地电阻测试

仪、万用表、CSE(便携式)、数字型电位差计。

5.2电压、电流仪表

5.2.1直流电压表选用原则：

(1)数字式电压表的输入阻抗应不小于10MQ；指针式电压表的内

阻不小于100KQ/Vo

(2)电压表的分辨率应满足被测电压值的精度要求，至少应具有三

位有效数。

(3)数字式电压表的准确度应不低于0.5级；指针式电压表的准确

度应不低于2.5级°

（4）测量受交流干扰的管道的管地电位时，应选用对工频干扰电压

具有足够滤除功能的数字式直流电压表，确保直流电位的显示值中叠

加的交流干扰电压值不超过5mV。或选用指针式电压表。

5.2.2直流电流表选用原则：

（1）电流表的内阻应小于被测电流回路总电阻的5%。

（2）电流表的分辨率应满足被测电流值的精度要求，至少应具有两

位有效数，当只有两位有效数时，首位必须大于L

（3）电流表的准确度应不低于2.5级。

5.3参比电极

5.3.1在进行管地电位测量时，通常情况下，应采用检测合格的CSE

作为参比电极。

5.3.2对不宜使用硫酸铜电极的环境，可采用高纯锌参比电极（纯度

不小于99.995%）替代，相对硫酸铜电极的-850mV电位的换算关系如

下（25℃）：

采用75%石膏、20%膨润土、5%硫酸钠回填料包覆的高纯锌参比电极：

+250mV<>

5.4测量基本要求

5.4.1本标准应在受过阴极保护专业知识培训，并具有相关实践经验

的人员指导下使用C

5.4.2所有测量连接点应保证电接触良好。

5.4.3测量导线应采用铜芯绝缘软线；在有电磁干扰的地区（如高压

输电线附近），应采用屏蔽导线。

5.4.4测量仪表应按使用说明书的有关规定操作。

5.4.5安全守则

（1）在对强制电流阴极保护电源设备进行安装、调试、测量、维修

之前，有关人员应该受过电气安全培训，并掌握相关电气安全知识。

（2）测量接线应采用绝缘线夹和插头，以避免与未知高压电接触，

测量操作中应首先接好仪表回路，然后再连接被测体，测量结束时，

按相反的顺序操作，并执行单手操作法。

（3）在对电隔离设施进行测量之前，应检查是否存在危险电压。

（4）在雷暴天气下，应避免测试。

（5）当测量导线穿越街道、公路等交通繁忙的地段时，应设置安全

警示标志或站立安全监护人员。

（6）在涵洞或隧道中测试时，应首先检查涵洞或隧道的结构安全性

及对有害气体的浓度进行测量，确认是安全的条件下方可进行测量。

5.4.6系统维护

（1）电源设备应每日巡视检查，保证完好，正常运行。

（2）阳极地床定期检查，对失效的阳极地床应及时维修或更换。

（3）测试装置应月度检查，保证完好。

（4）地上绝缘装置应年度进行检测、清扫、防止灰尘、水分等外来

物造成绝缘不良或短路失效。

5.6阴极保护系统的检测数据应记录在案，并应依此绘出电位分布曲

线图和电流分布曲线图。

5.7对阴极保护失效区域应进行重点检测，出现下列故障时应及时排

除：

（1）管道与其他金属构筑物搭接;

（2）失效;

（3）阴极地床故障；

（4）管道防腐层露点；

（5）套管绝缘失效。

5.8阴极保护系统的保护率应为100%,强制电流阴极保护系统的运

行率应大于或等于98虬

（1）阴极保护保护率，指对管道施加阴极保护后，满足阴极保护准

则部分的比率。

管遒总长-未达到有效保护管遒长

保护率二X100%

管道总长

（2）运行率，年度内阴极保护有效投运肘间与全年时间的比率。

年内有效运行时间（

运行率二1h）X100%

全年小时数（8760）

5.9印记保护系统的效果应每年进行评估一次。

附件A：

阴极保护测量技术指引

A.0.1自腐蚀电位

1适用性

本方法适用于未施加阴极保护电流的管道腐蚀电位(自然电位)的测

量。

2测量步骤

(1)测量前，应确认管道是处于没有施加心肌保护的状态下，对已

实施过期阴极保护的管道宜在完全断电24h后进行。

(2)测量时，将硫酸铜电极放置在管顶正上方地表的潮湿土壤上，

应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。

(3)按图1或图2的测量接线方式，将电压表与管道及硫酸铜电极

相连接。

(4)将电压表调至适宜的量程上，读取教据，做好管地电位值及极

性记录，注明该电位值的名称。

A.0.2通电电位

1适用性

本方法适用于施加阴极保护电流时，管道对电解质(土壤、水)电位

的测量。本方法测得的电位时极化电位与回路中所有电压降的和，即

含有除管道金属/电解质界面以外的所有电压降。

2测量步骤

(1)测量前，应确保阴极保护运行正常，管道已充分极化。

(2)测量时，将硫酸铜电极放置在管顶正上方地表的潮湿土壤上，

应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。

(3)管道通电电位测量接线见图1或图2。

(4)将电压表调至适宜的量程上，读取教据，作好管地电位值及极

性记录，注明该电位值的名称。

A.0.3断电电位

1适用性

本方法适用于管道对电解质计划电位的测量。本方法测得的断电电位

(Voff)是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(多组牺牲阳极或其与管道

直接相接，或存在不能被中断的外部强制电流设备)的管道本方法不

适用。

2测量步骤

(1)在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道已充分极化。

(2)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。合理的通/断循环周期和断电时间设置原则是:

断电时间应尽可能的短，以避免管道明显的去极化，但又应有足够长

的时间保证测量采集及在消除冲击电压影响后的读数。为了避免管道

明显的去极化，断电期宜不大于3s,典型的通/断周期设置为：通电

12s,断电3s。

(3)将硫酸铜电极放置在管顶正上方地表的潮湿土壤上，应保证硫

酸铜电极底部与土壤接触良好。

(4)管地断电电位(Voff)测量接线见图A.0.3T或图A.0.3-2。

(5)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。

(6)记录下管道对电解质的通电电位(Von)和断电电位(Voff),

以及相对于硫酸铜电极的极性。所测得的断电电位(Voff),即为硫

酸铜电极安防的管道保护电位。

(7)如果对冲击电压的影响存在怀疑时，应使用脉冲示波器或高速

记录仪对所测结果进行核实。

测量导线

接管道

图A.0.3-1数字万用表管地电位测量接线图

测量导线

接管道

图A.0.3-2指针式电压表管地电位测量接线图

A.0.4密间隔电位

1适用性

密间隔电位测量(CIPS)适用于对管道印记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),结合直流电位梯度法(DCVG)可以全面评价管线阴极保

护系统的状况和查找防腐层破损点及识别腐蚀活跃点。对保护电流不

能同步中断(多组牺牲阳极或其他管道直接相接，或存在不能被中断

的外部强制电流设备)，以及套管内的破损点未被电解质淹没的管道

本方法不适用。另外下列情况会使本方法应用困难或测量结果的准确

性受到影响：

(1)覆盖层导电性很差的管段，如铺砌路面、动土、钢筋混凝土、

含有大量岩石回填物；

(2)剥离防腐层下或绝缘物造成的电屏蔽的位置，如破损点处外包

覆或衬垫绝缘物的管道。

2测量步骤

(1)测量简图见图A.0.4。

(2)在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道已充分极化。

(3)在测量之前，检查测量主机电池电量。

A.0.5消除IR降电位

1适用性

电位准确测量技术适用于防腐层破损点多的管段的断电电位的修正

测试；可识别防腐层破损点位置，并能计算出破损处消除IR降电位。

对防腐层破损点多的管道进行断电电位测试时，仅能消除保护电流所

引起的电压降（1R降）影响，而各破损点间存在极化电位差引起的

平衡电流会使所测得的断电电位被歪曲。

2方法介绍

一种沿管道以最大5nl间隔放置参比电极，采用密间隔电位法（CIPS）

测量管顶上方管地电位，同时测量出相对应的与管道垂直的（间隔

10m）电位梯度，经计算获得消除IR降得管道/土壤界面电位的测量

技术。

3测量方法

（1）电位准确测量技术测量简图见图A.0.5。

图A.0.5电位准确测量技术测最简图

（2）在防腐层破损点多的被测量区域管段，按第5.4密间隔管地电

位测量法采集并记录存储管道正上方（如图A点）的通电电位Von和

断电电位Voff。

（3）采用已校准过的另一支硫酸铜电极，将其置于与管道方向相垂

直，距离管顶测试点（A点）10m位置处（如图B点），测量并记录存

储两点（A、B）间的通电电位梯度VZ\on和断电电位梯度VZ^off。

（4）使用米尺线轴、GPS坐标测量或其他方法，测量管顶测试点（硫

酸铜电极安放处）沿管线的距离，应对沿线的永久性标志、参照物及

他们的位置等信息进行记录，尤其是沿线测量的通/断电位梯度差（V

△on-VAoff）的峰值位置。

（5）依次以密间隔移动两硫酸铜电极进行测量，完成被测量区域管

段的测量。某段的准确测量完成后，若当天不再测量，应通知阴极保

护站恢复为连续供电状态。

4计算方法

管顶测试点管道的消除IR降电位VIR-free按式（1）计算。

△1/

除除V^n^L-口......⑴

式中：VIR-free——A测量点的消除IR降电位（mV）；

Von---A测量点的通电电位（mV）；

Voff——A测量点的断电电位（mV）；

△Von——通电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度

（mV）；

△Voff——断电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度

（mV）；

5数据处理

（1）将现场测量数据下载到计算机中，进