阴极保护原理讲义.pptx

第一章第一章 绪绪 论论第二章第二章 阴极保护基本原理阴极保护基本原理第三章第三章 阴极保护主要参数阴极保护主要参数第四章第四章 阴极保护准则阴极保护准则第五章第五章 牺牲阳极保护阳极材料牺牲阳极保护阳极材料第六章第六章 外加电流阴极保护阳极材料外加电流阴极保护阳极材料第七章第七章 辅助阳极的选择辅助阳极的选择第八章第八章 恒电位仪操作规定恒电位仪操作规定 第九章第九章 阴极保护参数的测量阴极保护参数的测量第十章第十章 阴极保护的运行管理阴极保护的运行管理第十一章第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题阴极保护中的几个屏蔽问题第十二章第十二章 阴极保护站常见故障处理阴极保护站常见故障处理第1页/共75页第一章 绪 论一、腐蚀的危害1、阻碍新技术的发展2、造成巨大的经济损失3、造成设备的破坏事故4、金属资源和能源的浪费第2页/共75页腐蚀的定义腐蚀的定义1 1：我们把金属与周围的电解质发生我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。腐蚀的定义腐蚀的定义2 2：金属材料金属材料和周围环境发生和周围环境发生化学化学或或电化学电化学的作用而破坏。的作用而破坏。腐蚀过程的本质：金属 金属化合物二、腐蚀的定义第3页/共75页 六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用。三、防腐蚀工程发展概况 我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六十年代在新疆、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。第4页/共75页第二章 阴极保护基本原理一、腐蚀电位或自然电位腐蚀电位（自然电位）：每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子。我们称：失去电子的部位为阳极区。得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。第5页/共75页二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。单，在阴极保护领域中得到广泛采用。土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）被保护结构被保护结构相对于不同参比电极的电位相对于不同参比电极的电位饱和硫酸铜饱和硫酸铜参比电参比电极极氯化银氯化银参比电极参比电极锌锌参比电极参比电极饱和甘汞饱和甘汞参比电参比电极极钢铁（土壤或水中）钢铁（土壤或水中）-0.85-0.85-0.75-0.750.250.25-0.778-0.778钢铁（硫酸盐还原菌）钢铁（硫酸盐还原菌）-0.95-0.95-0.85-0.850.150.15-0.878-0.878第6页/共75页 阴极保护的原理：是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。三、阴极保护 有两种办法可以实现这一目的：1、牺牲阳极阴极保护 2、外加电流阴极保护第7页/共75页 1 1、牺牲阳极阴极保护：、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，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。个较负的相同的电位下。特点：该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰。应用：应用：保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100100欧姆欧姆.米）的米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。金属结构。如：城市管网、小型储罐等。第8页/共75页牺牲阳极保护原理图牺牲阳极保护原理图第9页/共75页 2 2、外加电流阴极保护：、外加电流阴极保护：通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。应用：应用：保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。型罐群等。第10页/共75页外加电流阴极保护原理外加电流阴极保护原理第11页/共75页外加电流阴极保护示意图电流关系:IcIc-Ia外加电流阴极保护阳极区阴极区腐蚀金属阴极阳极IcorIaIc腐蚀电池I直流电源辅助阳极阴极阳极辅助阳极IIcIaIaI-第12页/共75页第三章 阴极保护主要参数 1 1、自然电位、自然电位 金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的腐蚀电位。金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的腐蚀电位。影响自然电位因素：影响自然电位因素：金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素金属结构的材质、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不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在0.40.40.7VCSE0.7VCSE（硫酸铜参比（硫酸铜参比电极）之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护电极）之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护时取平均值时取平均值0.55V0.55V。2 2、最小保护电位：、最小保护电位：金属达到完全保护所需要的、绝对值最小的负电位值金属达到完全保护所需要的、绝对值最小的负电位值（相对于（相对于CSECSE为为0.85V)0.85V)。第13页/共75页 3、最大保护电位：将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位(相对于CSE为1.25V)。（在阴极保护条件下，允许绝对值最大的负电位值）超过最大保护电位时称为过保护。过保护对管道的影响：过保护对管道的影响：保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护保护电位不是愈低愈好，是有限度的，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，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。脆进而发生氢脆断裂。第14页/共75页 4 4、最小保护电流密度：、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，其常用单位为电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/mmA/m2 2表示。表示。5 5、瞬时断电电位：、瞬时断电电位：在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.20.20.50.5秒中之秒中之内读取的结构对地电位。内读取的结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电位为结构的实际极化由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电位为结构的实际极化电位，不含电位，不含IRIR降（介质中的电压降）。降（介质中的电压降）。第15页/共75页第四章 阴极保护准则 1 1、“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85VCSE-0.85VCSE或更负，或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95VCSE-0.95VCSE，该电位不含土，该电位不含土壤中电压降壤中电压降（IRIR降：电流在介质中流动所造成的电阻压降）降：电流在介质中流动所造成的电阻压降）”。2 2、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于100mV100mV。在有些情况下，在断开电源在有些情况下，在断开电源0.2-0.50.2-0.5秒内测量断电电位，待结构去极化后秒内测量断电电位，待结构去极化后（2424或或4848小时后）再测量结构电位（自然电位），其差值应不小于小时后）再测量结构电位（自然电位），其差值应不小于100mV100mV。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。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。第16页/共75页 3 3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于1.10VCSE1.10VCSE。判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位不低于不低于1.1VCSE1.1VCSE，通电电位再大也没有关系。，通电电位再大也没有关系。第17页/共75页第五章 牺牲阳极保护阳极材料 1 1、镁镁牺牺牲牲阳阳极极：镁镁阳阳极极可可用用于于电电阻阻率率在在2020欧欧姆姆.米米到到100100欧欧姆姆.米米的的土土壤壤或或淡淡水水环环境境。高高电电位位镁镁阳阳极极的的电电位位为为-1.75VCSE-1.75VCSE，低低电电位位镁镁阳阳极极的的电电位位为为-1.55VCSE1.55VCSE。2 2、锌牺牲阳极、锌牺牲阳极：锌阳极多用于土壤电阻率小于锌阳极多用于土壤电阻率小于1515欧姆欧姆.米的土壤环境或米的土壤环境或海水环境。电极电位海水环境。电极电位1.1VCSE1.1VCSE。3 3、铝牺牲阳极、铝牺牲阳极：大多用于海水环境金属结构或原油储罐内底板的阴极大多用于海水环境金属结构或原油储罐内底板的阴极保护。其电极电位为保护。其电极电位为-1.05VCSE-1.05VCSE。第18页/共75页 4 4、带状阳极：、带状阳极：为了减小阳极接地电阻，有时会采用带状镁阳极或锌阳极。为了减小阳极接地电阻，有时会采用带状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每阳极带沿被保护结构铺设，使电流分布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每隔一段距离就应该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，截隔一段距离就应该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳极带的电压降，连接间面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳极带的电压降，连接间隔一般不大于隔一般不大于305305米。带状阳极的一般规格为米。带状阳极的一般规格为19x9.5mmx305m19x9.5mmx305m每卷。每卷。5 5、回填料：、回填料：当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。如果将阳极直接当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。如果将阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。率。填料作用：填料作用：一是保持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀一是保持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，提高阳极利用效率。腐蚀，提高阳极利用效率。第19页/共75页 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 辅助阳极：辅助阳极：与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的的电极，是外加电流与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。系统中的重要组成部分。作用：作用：将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。阳极地床：阳极地床：是是由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成。1 1、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：(1)(1)良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；(2)(2)在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗率低，寿命长；在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗率低，寿命长；(3)(3)机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；(4)(4)综合保护费用低。综合保护费用低。第20页/共75页 2 2、目前主要使用的几种阳极材料及性能、目前主要使用的几种阳极材料及性能 废钢铁阳极：废钢铁阳极：是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其来源广泛，价格低廉。是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点由于是溶解性阳极，表面很少析出气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，在土壤中为是消耗速率大，在土壤中为8.4kg/A.a8.4kg/A.a，使用寿命较短，多用于临时性保护或，使用寿命较短，多用于临时性保护或高电阻率土壤中。高电阻率土壤中。石墨阳极：石墨阳极：是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常用石蜡、亚麻油或是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗入，增加机械强度。经浸渍处理后，树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将明显减小。石墨阳极的消耗率将明显减小。石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地床中的应用逐渐减在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地床中的应用逐渐减少。少。第21页/共75页高硅铸铁阳极：高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸水、土壤中。当阳适用于各种环境介质如海水、淡水、咸水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，形成一层薄的极电流通过时，在其表面会发生氧化，形成一层薄的SiO2SiO2多孔保护膜，极多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性耐酸，可阻止基体材料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋在低电阻率土能。除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋在低电阻率土壤中。壤中。高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷作用，但不易机械加工，只能铸高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，搬运和安装时易损坏。造成型，另外脆性大，搬运和安装时易损坏。第22页/共75页 第七章辅助阳极的选择 辅助阳极是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，通过辅助辅助阳极是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化极极化(防止电化学腐蚀防止电化学腐蚀)电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀；而辅助回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。阴保站的电能阴保站的电能6060消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。第23页/共75页1 1、辅助阳极埋设位置的选择、辅助阳极埋设位置的选择 输管道的干线上：一般设在距管道输管道的干线上：一般设在距管道300300500500米之间为宜。米之间为宜。管道较短或油气管道较密集的地区，采用管道较短或油气管道较密集的地区，采用5050300300米之间是合适的。米之间是合适的。选择阳极安装的位置的原则：选择阳极安装的位置的原则：(1)(1)地下水位较高或潮湿低洼处；地下水位较高或潮湿低洼处；(2)(2)土层厚，无块石，便于施工；土层厚，无块石，便于施工；(3)(3)土壤电阻率一般应小于土壤电阻率一般应小于5050欧姆米，特殊地区也应小于欧姆米，特殊地区也应小于100100欧姆米；欧姆米；第24页/共75页(4)(4)对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其它对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其它金属管道；金属管道；(5)(5)考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避免建后可能出现的搬考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避免建后可能出现的搬迁；迁；(6)(6)阳极地床位置与管道汇流点距离适当；阳极地床位置与管道汇流点距离适当；(7)(7)地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，以减小对其它金属地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。构物的干扰又节约用地。第25页/共75页2、辅助阳极的结构 1.1 1.1浅埋式地床结构：浅埋式地床结构：将电极埋入距地表将电极埋入距地表1 15 5米的土层中，这是管道阴极保米的土层中，这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。护一般选用的阳极埋设形式。(1)(1)立式阳极立式阳极:由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，电极由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，电极 间用电缆联接。间用电缆联接。(3)(3)联合式阳极联合式阳极:指采用钢铁材料制成地床，它由上端联接着水平干线的一排指采用钢铁材料制成地床，它由上端联接着水平干线的一排立式阳极所组成。立式阳极所组成。(2)(2)水平式阳极水平式阳极:将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。第26页/共75页2.22.2 深埋式阳极深埋式阳极(深井式深井式)当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制，或者在地下管网当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制，或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能密集区进行区域性阴极保护时，使用深埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井(20(204040米米)、中深井中深井(50(50100100米米)和深井和深井(100(100米米)三种。三种。优点优点:接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电流分布比较理想。接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电流分布比较理想。缺点缺点:施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深度超过施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深度超过100100米的深阳米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它的应用。极，施工需要大钻机，这就限制了它的应用。第27页/共75页3 3、阳极地床填料、阳极地床填料 (1)(1)阳极地床填料的功能阳极地床填料的功能 1)1)增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；2)2)将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长阳极的使用寿命；将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长阳极的使用寿命；3)3)填料可以消除气体堵塞。填料可以消除气体堵塞。(2)(2)对填料的要求对填料的要求 1)1)填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良好的导电性。填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良好的导电性。2)2)填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。4 4、接地电阻、接地电阻 目前接地电阻一般不大于目前接地电阻一般不大于1 1欧左右。欧左右。第28页/共75页第八章 恒电位仪操作规定 一、恒电位仪使用保养一、恒电位仪使用保养1 1、恒恒电电位位仪仪要要保保持持性性能能良良好好，能能够够正正常常开开机机，并并保保持持输输出出电电流流正正常常无无杂杂音音，各各部位无锈蚀、灰尘，机壳表面完好明亮。部位无锈蚀、灰尘，机壳表面完好明亮。2 2、经经常常检检查查电电路路输输入入、阳阳极极和和阴阴极极输输出出线线、参参比比电电极极是是否否接接触触良良好好，是是否否有有干干涸，每月检查一次，每季度测阳极地床电阻一次。涸，每月检查一次，每季度测阳极地床电阻一次。第29页/共75页二、二、KHL-30/40KHL-30/40可控硅恒电位仪可控硅恒电位仪 （一）操作注意事项：（一）操作注意事项：1 1、安装、接线等作业，请务必在切断全部电源后进行；、安装、接线等作业，请务必在切断全部电源后进行；2 2、清扫及拧紧端子须在关闭电源后进行，以防短路及触电；、清扫及拧紧端子须在关闭电源后进行，以防短路及触电；3 3、更换控制板或元器件时须在关闭电源后进行，以防损坏设备。、更换控制板或元器件时须在关闭电源后进行，以防损坏设备。（二）性能参数：（二）性能参数：输入电压：输入电压：22010%VAC22010%VAC，50HZ50HZ 电位控制精度：电位控制精度：5mV5mV 参比电极：使用任意长效电极，极化电位参比电极：使用任意长效电极，极化电位-3V3V-3V3V任选任选第30页/共75页（三）使用说明（三）使用说明KHL-30/40KHL-30/40型可控硅恒电位仪的使用，请遵照以下步骤进行：型可控硅恒电位仪的使用，请遵照以下步骤进行：1 1、连接电缆连接电缆打打开开装装置置的的后后盖盖板板，将将准准备备好好的的电电缆缆按按接接线线端端子子上上的的标标识识，一一一一对对应应接接好好，接线端子图如下：接线端子图如下：第31页/共75页说明：说明：交流输入端子：交流输入端子：交流交流220V220V电源进线；电源进线；输出正端和输出负端：输出正端和输出负端：是恒电位仪的直流输出端，它接阳极和管道（阴极）；是恒电位仪的直流输出端，它接阳极和管道（阴极）；零位：零位：是参比电极的参考零位，接在管道阴极上；是参比电极的参考零位，接在管道阴极上；参比：参比：是参比电极给出的参比电位，接参比电极。是参比电极给出的参比电位，接参比电极。第32页/共75页第33页/共75页2 2、操作方法：手动方法和自动方法、操作方法：手动方法和自动方法2.1 2.1 手动方式手动方式手动方式主要用于检查、调试以及阴极初始极化手动方式主要用于检查、调试以及阴极初始极化时使用，其操作步骤如下：时使用，其操作步骤如下：（1 1）将手动方式转换开关旋至手动方式；）将手动方式转换开关旋至手动方式；（2 2）打开电源开关；打开电源开关；（3 3）顺时针旋转手动输出电流给定电位器，使输）顺时针旋转手动输出电流给定电位器，使输出电流达到所需值。出电流达到所需值。第34页/共75页第35页/共75页2.2 2.2 自动方式自动方式自自动动方方式式用用于于无无人人值值守守时时本本设设备备自自动动将将保保护护电电位位恒恒定定于于设设点点值值。其其操操作作步步骤骤如下：如下：(1)(1)将工作方式（手动将工作方式（手动/自动）转换开关旋至自动方式；自动）转换开关旋至自动方式；(2)(2)打开电源（停打开电源（停/启）开关；启）开关；(3)(3)将（给定将（给定/测量）转换开关旋至给定位置；测量）转换开关旋至给定位置；(4)(4)调调节节（电电位位给给定定）电电位位器器设设定定所所要要的的保保护护电电位位值值（其其值值可可以以从从电电位位指指示示仪仪表中显示出）；表中显示出）；第36页/共75页 第九章 阴极保护参数的测量 一、测量仪器一、测量仪器 (一一)分类分类按测量种类可分为：按测量种类可分为：1 1、电流安培计、电流安培计 单位安培单位安培A A 毫安计毫安计 单位毫安单位毫安mAmA2 2、电压伏特计、电压伏特计 单位伏特单位伏特V V 毫伏计毫伏计 单位毫伏单位毫伏mVmV3 3、电阻欧姆计、电阻欧姆计 单位欧姆单位欧姆 兆欧计兆欧计 单位兆欧单位兆欧MM第37页/共75页二、测量方法二、测量方法 1 1、仪表应具有满足测试要求，显示速度，携带方便，耗电小，坚固耐震，、仪表应具有满足测试要求，显示速度，携带方便，耗电小，坚固耐震，按国家有关规定进行校验。按国家有关规定进行校验。2 2、提高准确度宜选用数字式仪表。、提高准确度宜选用数字式仪表。3 3、管地电位测量应采用铜、管地电位测量应采用铜-饱和硫酸铜的参比电极饱和硫酸铜的参比电极 铜电极采用紫铜铜电极采用紫铜(纯度纯度99.799.7)；CuSO4CuSO4采用化学纯，用蒸馏水配制；采用化学纯，用蒸馏水配制；渗透膜采用渗透率高的微孔材料；渗透膜采用渗透率高的微孔材料；允许电流密度允许电流密度 5A/cm25A/cm2。4 4、连接点接触良好。、连接点接触良好。5 5、导线宜采用铜芯绝缘软线。、导线宜采用铜芯绝缘软线。第38页/共75页三、管地电位测试三、管地电位测试 1 1、地表参比法、地表参比法 a a、用于测量管道自然电位、保护电位和牺牲阳极的开路，闭路电位的、用于测量管道自然电位、保护电位和牺牲阳极的开路，闭路电位的测量。测量。b b、线路连接见图。、线路连接见图。c c、使用高阻电压表，推荐使用数字万用表，如、使用高阻电压表，推荐使用数字万用表，如TD-830TD-830 d d、CSECSE放在管道顶上方潮湿土壤，保证与土壤接触良好。每次采用方放在管道顶上方潮湿土壤，保证与土壤接触良好。每次采用方法应相同，不然测量误差太大造成错误判断。法应相同，不然测量误差太大造成错误判断。e e、电压表拨到合适的量程上。、电压表拨到合适的量程上。2 2、近参比法、近参比法 a a、当土壤、当土壤IRIR降较大时，推荐采用近参比法。降较大时，推荐采用近参比法。b b、沿管顶方向，距测试桩、沿管顶方向，距测试桩1m1m范围内挖一个安放参比电极的探坑，将参比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电极置于距管壁3 35cm5cm处。处。第39页/共75页3 3、断电法、断电法 a a、为消除阴极保护电位中的、为消除阴极保护电位中的IRIR降的影响，宜采用断电法测试管道的保降的影响，宜采用断电法测试管道的保护电位。护电位。b b、断电法通过电流断续器来实现，断续器应串连在阴极保护电流输出、断电法通过电流断续器来实现，断续器应串连在阴极保护电流输出端上。端上。c c、在非测试期间，阴保站处于连续的供电状态；在测试管道保护电位、在非测试期间，阴保站处于连续的供电状态；在测试管道保护电位或防腐层电阻期间，阴保站处于向管道供电或防腐层电阻期间，阴保站处于向管道供电12S12S、停、停3S3S的间歇状态下。同的间歇状态下。同一系统的全部阴极保护站，间歇供电必须同步进行，同步误差不大于一系统的全部阴极保护站，间歇供电必须同步进行，同步误差不大于0.1S0.1S。通电期间用地表法测得的电位，即为参比电极安放到管道处的管道保护。通电期间用地表法测得的电位，即为参比电极安放到管道处的管道保护电位。电位。第40页/共75页第41页/共75页测量步骤：测量步骤：1 1、主要工具：万用表、参比电极、连接电线、纱布、尖嘴钳。、主要工具：万用表、参比电极、连接电线、纱布、尖嘴钳。2 2、把把万万用用表表正正极极接接参参比比电电极极、负负极极接接测测试试桩桩测测试试线线，参参比比电电极极与与大大地地接接触良好，底部不能有岩石，并保持湿土，参比电极必须放在管道上方，触良好，底部不能有岩石，并保持湿土，参比电极必须放在管道上方，3 3、打开仪器电源开关，调到测量所需电位档位。、打开仪器电源开关，调到测量所需电位档位。4 4、待待测测量量稳稳定定3030秒秒钟钟后后，开开始始读读取取较较稳稳定定的的数数值值，此此时时测测的的电电位位为为管管道道的保护电位。的保护电位。第42页/共75页四、绝缘法兰绝缘性能测试四、绝缘法兰绝缘性能测试 1 1、电位法、电位法 a a、用于判断安装在管道上绝缘法兰的绝缘性能。、用于判断安装在管道上绝缘法兰的绝缘性能。b b、在阴极保护通电之前，用数字万用表测量绝缘法兰非保护侧法兰盘、在阴极保护通电之前，用数字万用表测量绝缘法兰非保护侧法兰盘a a的对地电位的对地电位Va1Va1；使保护侧法兰盘的对地位；使保护侧法兰盘的对地位VbVb达到保护电位值达到保护电位值(-0.85(-0.85-1.5V)1.5V)，再测量，再测量a a点的对电位点的对电位Va2Va2，若，若Va2Va2与与Va1Va1基本相同，一般认为绝缘法基本相同，一般认为绝缘法兰绝缘性能良好；若兰绝缘性能良好；若Va2Va1Va2Va1，且，且Va2Va2接近接近VbVb的数值，则一般认为绝缘法兰的数值，则一般认为绝缘法兰绝缘性能很差。绝缘性能很差。管道电绝缘：管道电绝缘：通过在管道中、在管道支撑构筑物上、或在管道附件上装设专通过在管道中、在管道支撑构筑物上、或在管道附件上装设专门的电绝缘装置，避免在管道和其他金属构筑物间形成金属的导电通路。门的电绝缘装置，避免在管道和其他金属构筑物间形成金属的导电通路。第43页/共75页电位法测试接线示意图电位法测试接线示意图第44页/共75页2 2、漏电电阻测试法、漏电电阻测试法 a a、用于已安装到管道上绝缘法兰，采用电位法测试其绝缘性能可疑时，应进行漏电、用于已安装到管道上绝缘法兰，采用电位法测试其绝缘性能可疑时，应进行漏电电阻或漏电百分率测试。电阻或漏电百分率测试。b b、绝缘法兰漏电电阻测试的步骤如下：、绝缘法兰漏电电阻测试的步骤如下：1 1、按照下图接好测试线路，其中、按照下图接好测试线路，其中a a、b b之间的水平距离不小于之间的水平距离不小于D D，bcbc段的长度宜为段的长度宜为3030米。米。2 2、调节强制电源、调节强制电源E E的输出电流的输出电流I1I1，使保护侧的管道达到阴极保护电位值。，使保护侧的管道达到阴极保护电位值。3 3、用数字万用表测定绝缘法兰两侧、用数字万用表测定绝缘法兰两侧d d、e e间的电位差值间的电位差值 V V。4、测定bc段的管内电流I2.5、读取强制电源向管道提供的阴极保护电流I1。第45页/共75页C C、绝缘法兰漏电电阻按照下式计算：、绝缘法兰漏电电阻按照下式计算：RH=RH=V/I1-I2V/I1-I2RHRH绝缘法兰漏电电阻绝缘法兰漏电电阻V V绝缘法兰两侧的电位差绝缘法兰两侧的电位差I1I1强制电源的输出电流强制电源的输出电流I2I2 bc段的管内电流d、绝缘法兰漏电百分率按下式计算：漏电百分率I1-I2/I1100%I1-I2/I1100%若测试结果若测试结果I2I2 I1I1，则认为绝缘法兰的漏电电阻无穷大，漏电百分率为零，绝缘法兰，则认为绝缘法兰的漏电电阻无穷大，漏电百分率为零，绝缘法兰绝缘性能良好。绝缘性能良好。第46页/共75页漏电电阻测试接线示意图漏电电阻测试接线示意图第47页/共75页3 3、绝缘法兰失效或漏电、绝缘法兰失效或漏电绝绝缘缘法法兰兰质质量量欠欠佳佳,在在使使用用一一段段时时间间后后绝绝缘缘零零件件受受损损或或变变质质,使使法法兰兰不不再再绝绝缘缘,从从而而使使得得两两法法兰兰盘盘侧侧不不再再具具有有绝绝缘缘性性能能。漏漏电电点点只只可可能能发发生生在在保保护护管管道道与与非保护管道的交叉点非保护管道的交叉点,或保护管道的绝缘法兰处或保护管道的绝缘法兰处,因此查找漏电点就很容易。因此查找漏电点就很容易。4 4、漏电点的查找、漏电点的查找 绝缘法兰漏电的测定。可分别测量绝缘法兰两侧管段的管地电位绝缘法兰漏电的测定。可分别测量绝缘法兰两侧管段的管地电位,若保护若保护侧为保护电位侧为保护电位,非保护侧为自然电位非保护侧为自然电位,则绝缘法兰正常。也可在非保护侧测法则绝缘法兰正常。也可在非保护侧测法兰端部的对地电位兰端部的对地电位,如果电位比非保护管道的电位要负如果电位比非保护管道的电位要负,则此绝缘法兰漏电。则此绝缘法兰漏电。第48页/共75页五、土壤电阻率的测量五、土壤电阻率的测量 1 1、测试导线与仪器的连接如图：、测试导线与仪器的连接如图：将蓝色导线接测试插口将蓝色导线接测试插口H H，将红色导线接测试插口，将红色导线接测试插口S S，将绿色导线接测试插口，将绿色导线接测试插口ESES，将黑色导线接测试插口，将黑色导线接测试插口E E。第49页/共75页2 2、沿沿直直线线将将四四根根接接地地棒棒打打入入地地下下，间间距距相相等等，接接地地棒棒插插入入地地下下的的深深度度为为a/20a/20。3 3、将四根测试导线按仪器背面的接线图连接。、将四根测试导线按仪器背面的接线图连接。4 4、打开电源开关，将功能选择开关调至、打开电源开关，将功能选择开关调至位置。位置。5 5、按、按DISTDIST键，以米为单位输入接地棒间的距离键，以米为单位输入接地棒间的距离a a，范围从，范围从1 1米到米到1010米。米。6 6、按、按STARTSTART键，显示按公式键，显示按公式=2aR=2aR计算的土壤电阻率计算的土壤电阻率，该土壤电阻率，该土壤电阻率为土壤深度为为土壤深度为a a处的土壤电阻率。按处的土壤电阻率。按SAVESAVE键储存测量值。键储存测量值。第50页/共75页7 7、如需重新读取测量数值，按、如需重新读取测量数值，按RCLRCL键读取储存数值。键读取储存数值。8 8、如想得到不同地方土壤电阻率的平均值，可按以下步骤进行：、如想得到不同地方土壤电阻率的平均值，可按以下步骤进行：9 9、功能选择开关调至、功能选择开关调至AVGAVG位置，按两次位置，按两次CLRCLR键，消除所有的储存数值。键，消除所有的储存数值。1010、功能选择开关调至、功能选择开关调至位置进行土壤电阻率测量。位置进行土壤电阻率测量。1111、按、按MEM AVGMEM AVG储存所有的测量结果（最多可储存储存所有的测量结果（最多可储存1010个测量值）。个测量值）。1212、完完成成所所有有测测量量后后，将将功功能能选选择择开开关关调调至至AVGAVG位位置置，过过一一会会显显示示测测量量次次数数及平均值。及平均值。第51页/共75页六、牺牲阳极输出电流的测量（标准电阻法）六、牺牲阳极输出电流的测量（标准电阻法）将将0.10.1欧姆的标准电阻串联在阳极输出线中，采用准确度欧姆的标准电阻串联在阳极输出线中，采用准确度0.020.02级的数字万用表级的数字万用表测量电压降，除以电阻即可以得到输出电流。测量电压降，除以电阻即可以得到输出电流。七、七、管管/地电位测量（自然电位）地电位测量（自然电位）1 1、接线要求：、接线要求：与电位测试方法相同，但必须在被测管道断开阴极保护并消除极化后方与电位测试方法相同，但必须在被测管道断开阴极保护并消除极化后方可测试，埋地管道的测试通常在断开保护二十四小时后开始。可测试，埋地管道的测试通常在断开保护二十四小时后开始。第52页/共75页八、参比电极的维护八、参比电极的维护1 1、参参比比电电极极硫硫酸酸铜铜溶溶液液的的配配制制：把把化化学学纯纯硫硫酸酸铜铜晶晶体体倒倒入入干干净净的的玻玻璃璃烧烧杯杯中中，然然后后倒倒入入适适量量的的蒸蒸馏馏水水（配配置置用用水水温温度度2525），用用干干净净的的玻玻璃璃棒棒（不不能能用用金金属属棒棒）搅拌溶解，并由部分沉积，至此饱和硫酸铜溶液配成。搅拌溶解，并由部分沉积，至此饱和硫酸铜溶液配成。2 2、打开参比电极上盖，把参比电极中的液体倒出，取下各部件。、打开参比电极上盖，把参比电极中的液体倒出，取下各部件。3 3、检检查查接接点点连连接接是是否否良良好好，接接触触不不良良处处重重新新连连接接。清清除除各各部部位位的的表表面面附附着着物物，特特别别是是铜铜棒棒应应用用砂砂纸纸打打磨磨干干净净。检检查查半半透透膜膜是是否否完完好好，发发现