阴极保护工作原理

在断掉被保护结构得外加电源或牺牲阳极0.2—0。5秒中之内读取得结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构,所以,所测电位为结构得实际极化电位,不含IR降(介质中得电压降)、由于在断开被保护结构阴极保护系统时,结构对地电位受电感影响,会有一个正向脉冲,所以,应选取0、2—０、5秒之内得电位读数。

为了便于实际应用,通过多年得实践与研究,得出了以下几个判断结构就是否得到充分保护得判断准则。1、NＡＣERP0169建议“在通电得情况下,埋地钢铁结构最小保护电位为－０、85VCＳE或更负,在有硫酸盐还原菌存在得情况下,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,应根据瞬时断电电位进行判断。目前流行得通电电位测量方法简便易行,但对测量中IR降得含量没有给予足够重视。其后果就是很多认为阴极保护良好得管道发生腐蚀穿孔。这方面得教训就是很多得。如:四川气田南干线,认为阴极保护良好,但实际内检测发现腐蚀深度在壁厚得１0-19％得点多达410处;个别位置得点蚀深度达到50%、进行断电电位测量发现,很多点保护电位(断电电位)没有达到-0。８5VCSＥ。有效得方法就是实际测量几点得IＲ降,保护电位按0、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结构自然电位来获得、

2、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于100ｍV、在有些情况下,在断开电源0。２—０。5秒内测量断电电位,待结构去极化后(24或４８小时后)再测量结构电位(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、最大保护电位得限制应根据覆盖层及环境确定,以不损坏覆盖层得粘结力为准,一般瞬时断电电位不得低于－1、１0VＣSＥ。由于受旧规范得影响,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得,造成得危害也就是巨大得、判断阴极保护电位就是否过大应以断电电位为判断基础,只要断电电位不低于-1、1VCSＥ(西欧为—1。1５VCSE),通电电位再大也没有关系。

运行维护

1)阴极保护投入前得准备与验收

阴极保护投入前应该对被保护管道进行检查。没有绝缘就没有保护,在施加阴极保护电流之前,必须确保管道各项绝缘措施正确无误,管道表面防腐层应无漏敷点,被保护管道应具有连续性得导电性能、

2)阴极保护站得日常维护管理

检查各电气设备电路连接得牢固性,安装得正确性,电器元件就是否有机械障碍。检查配电盘上熔断器得保险丝就是否按规定接好、观察电器仪表,在专用得表格上记录输出电流、通电电位数值,与之前得记录对照就是否有变化、定期检查工作接地与避雷器接地,并保证其接电电阻不大于10欧姆。搞好站内设备得清洁卫生,注意保持室内干燥,通电良好,做好通风,防止仪器过热。

3)牺牲阳极得维护

1、管道牺牲阳极得保护日常维护工作不多,除按外加电流阴极保护得要求进行保护电位测量,测试桩维护保养,绝缘接头检测,接地故障排除等工作外,建议每年测定各参数。据此分析管道保护状况。若样机性能变坏,则需采取相应得措施。

2、在年度检测时,可以测量牺牲阳极得输出电流,修复断开得电缆。

3、如果阳极输出电流明显减小,而阳极并没有达到其寿命,阳极电缆短路就是常见得原因。可以将电流表串联在阳极电缆中测量阳极输出电流,也可以在阳极电缆中串联一支0。1Ω得电阻,通过测量该电阻上得电压降,计算阳极电流输出。

4、阳极得接地电阻为阳极开路电位减去阳极闭路电位再除以阳极输出电流。 4)阴极保护系统常见故障分析 1、管道绝缘不良,漏电故障得危害

在阴极保护站投入运行,或牺牲阳极保护投产一段时间后,出现了在规定得通电点位下,输出电流增大,管道保护距离却缩短得现象或者在牺牲阳极得系统中,牺牲阳极组得输出电流量增大,其值已超过管道得保护电流需要,但保护点位仍达不到规定得指标得现象。称之为印记保护管道漏电、

2、造成漏电得原因

施工不当、绝缘接头失效或漏电、金属套管穿越处、管道与接地网短路。 3、如何判断管道与接地网短路

判断接地极与管道就是否短路,可采用测量电位得方式。利用参比电极分别测量管道与接地极得电位,短路得接地极电位与管道电位就是一样得。或测量接地极及管道得之间得电位差,如果两者之间电位为零,则可以判断,接地网与管道短路、

４、防腐层漏电点得查找

利用DCＶG查找管道防腐层破损点,从而确定管道得漏电点或短接点得方法。此方法首先将脉冲信号送到被测管道上,如果管道防腐层良好,流入管道得电流很弱,仪表没有显示。如果管道防腐层有破损,电流将从土壤中通过破损处漏入管道,电流得流动会在周围土壤中产生明显得电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时,伏特计奖明信得抖动,当伏特计指针停止抖动时,两个参比电极得中间即为防腐层漏点位置、

５)管道沿线近间距电位测量

通常采用在测试桩上测量点位得方式来检查阴极保护系统工作状况,采用这种方式,即便管道涂层出现漏点,如果该漏漏点距离测试桩较远,就很难通过测试桩电位测量来发现。因此,电位测量建与越近,测量结果越嫩反应管道阴极保护得实际情况。为了消除IR降,在阴极保护电路中装中短器,所有与被检测管道相连得电源都要同时通断,从而测量袋管道得通、断电位。

6)管道防腐层老化检测

电磁法可以反应防腐层得总体状况,管道埋深以及涂层缺陷位置、其原理就是给管道输入一个电压信号,检测器沿管道检测信号得衰减程度。在防腐层均匀得情况下,信号得衰减呈平滑得曲线,当信号有突然得衰减时,说明该管道上有涂层漏点、

7)阴极保护系统中维护种得安全问题

再去工地得路上,不论就是乘车、乘船、乘飞机,都要注意安全。野外测量时,注意毒蛇、猛兽得袭击、在整流器上工作时,断开面板上得开关不代表对设备内部进行操作就安全。应该断开交流电源,并安装安全锁及标签。接触整流器前要用电笔试一下外壳就是否带电、

技术问答

1)什么就是强制电流阴极保护系统?

强制电流阴极保护系统又称为外加电流系统,就是在被保护结构周围同一电解质环境中埋设辅助阳极,通过一直流电源以辅助阳极为阳极,以被保护结构为阴极,构成供电回路,将直流电通向被保护得金属,使被保护金属强制变成阴极以实施阴极保护。

2)什么就是牺牲阳极阴极保护系统?

牺牲阳极法就是用一种电位比所要保护得金属还要负得金属或合金与被保护得金属电性连接在一起,依靠电位比较负得金属不断地腐蚀溶解所产生得电流来保护其它金属得方法、

３)强制电流阴极保护系统得组成有什么？

强制电流阴极保护系统主要由电源、控制柜、辅助阳极、焦炭(碳素)填料、电缆、控制参比电极、电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片、电绝缘装置、电绝缘保护装置。

4)电源得作用就是什么？

电源得作用就是向阴极保护系统不间断提供电流。电源主要有恒流、恒压整流器、恒电位仪、

5)电源得类型主要有哪几种?

从整流形式上主要有可控硅、磁饱与、数控高频开关。可控硅与磁饱与恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差,效率较低(低于７0%)不易实现数字化。磁饱与恒电位仪除了上述不足外,额定功率２0％以下得输出无法控制。数控高频开关恒电位仪体积较小、纹波系数小、控制精度高、效率较高(90％以上)、

6)辅助阳极得作用就是什么？

辅助阳极得作用就是通过介质(如土壤、水)与管道之间形成电回路、通过在阳极表面发生电化学反应,不断向阴极结构提供电子,从而使阴极极化到保护电位。

７)辅助阳极得种类有多少?

辅助阳极根据有废钢、硅铁、石墨、混合氧化物阳极、柔性阳极、贵金属电极等、 8)控制参比电极得有那些？

控制参比电极主要有长寿命饱与硫酸铜参比电极、高纯锌参比电极、银/氯化银参比电极、二氧化钼参比电极。土壤中可使用饱与硫酸铜参比电极与高纯锌参比电极,水介质中使用高纯锌参比电极与银/氯化银参比电极、二氧化钼参比电极主要用于混凝土中。饱与硫酸参比电极得寿命一般小于１０年。其它得参比电极可以根据寿命来设计。

9)为什么需要采用电绝缘？

在阴极保护技术中,要求被保护结构需要电绝缘,主要就是由于如果不绝缘,保护电流会流失到未被保护得金属构筑物上,设计得电流需求量可能不足,保护效果不理想,另外,可能会产生杂散电流得干扰、电绝缘要根据结构得实际情况进行考虑。

10)测试桩得作用就是什么?

测试桩得作用主要就是用于检测阴极保护效果与运行参数。根据作用不同有电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片测试桩桩。

1１)牺牲阳极阴极保护系统得组成有什么?

土壤中,牺牲阳极阴极保护系统主要有牺牲阳极、填包料、与测试桩组成。水环境中,除导线连接外,牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。

1２)牺牲阳极主要有那些?

对于钢铁来说牺牲阳极主要有镁合金牺牲阳极、铝合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极。镁合金牺牲阳极主要应用于高电阻率得土壤环境中。铝合金与锌合金主要用于水环境介质中。锌合金也可用于土壤电阻率小于５Ω？m得环境中。

对于其它金属来说,活性较高得金属都可以用作它得牺牲阳极,如用铁作为牺牲阳极来保护铜。

技术简介

阴极保护技术有两种:牺牲阳极阴极保护与强制电流(外加电流)阴极保护。 1)牺牲阳极阴极保护技术

牺牲阳极阴极保护技术就是用一种电位比所要保护得金属还要负得金属或合金与被保护得

阴极保护材料

金属电性连接在一起,依靠电位比较负得金属不断地腐蚀溶解所产生得电流来保护其它金属、 优点: Ａ: 一次投资费用偏低,且在运行过程中基本上不需要支付维护费用 B: 保护电流得利用率较高,不会产生过保护C: 对邻近得地下金属设施无干扰影响,适用于厂区与无电源得长输管道,以及小 规模得分散管道保护 D: 具有接地与保护兼顾得作用 E: 施工技术简单,平时不需要特殊专业维护管理。缺点: A: 驱动电位低,保护电流调节范围窄,保护范围小 B: 使用范围受土壤电阻率得限制,即土壤电阻率大于5０Ω、m时,一般不宜选 用牺牲阳极保护法 C: 在存在强烈杂散电流干扰区,尤其受交流干扰时,阳极性能有可能发生逆转 D: 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命得限制,需要定期更换

2)强制电流阴极保护技术

强制电流阴极保护技术就是在回路中串入一个直流电源,借助辅助阳极,将直流电通向被保护得金属,进而使被保护金属变成阴极,实施保护、 优点: Ａ: 驱动电压高,能够灵活地在较宽得范围内控制阴极保护电流 输出量,适用于保护范围较大得场合 B: 在恶劣得腐蚀条件下或高电阻率得环境中也适用 Ｃ: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时,可进行长期得阴极保护 D: 每个辅助阳极床得保护范围大,当管道防腐层质量良好时, 一个阴极保护站得保护范围可达数十公里 E: 对裸露或防腐层质量较差得管道也能达到完全得阴极保护 缺点: Ａ: 一次性投资费用偏高,而且运行过程中需要支付电费 B:阴极保护系统运行过程中,需要严格得专业维护管理 Ｃ: 离不开外部电源,需常年外供电 D:对邻近得地下金属构筑物可能会产生干扰作用

方法 强制电流 优点 1、 输出电流连续可调 2、 保护范围大 3、 不受环境电阻率限制 4、 工程越大越经济 5、 保护装置寿命长 缺点 1、 需要外部电源 2、 对邻近金属构筑物干扰大 3、 维护管理工作量大 牺牲阳极 １、 不需要外部电源 2、 对邻近构筑物无干扰或很小 3、 投产调试后可不需管理 ４、 工程越小越经济 5、 保护电流分布均匀、利用率高 1、 高电阻率环境不宜使用 2、 保护电流几乎不可调 3、 覆盖层质量必须好 ４、 投产调试工作复杂 5、 消耗有色金属 1、 对其她构筑物有干扰影响 2、 干扰停运时,保护体得不到保护 3、 易造成过负电位 排流保护 极性排流 强制排流 1、 利用杂散电流保护管道〉管道 2、 经济实用 3、 方法简单,只需简单管理 4、 有杂散电流时,可自动防止杂散电流得腐蚀 1、 保护范围广 2、 电压、电流连续可调 3、 以干扰源得负馈线代替辅助阳极,结构简化 4、 干扰源停运时,保护体仍被保护 ５、 不存在阳极干扰 1、 对其她构筑物有感到影响 ２、 需要外部电源 ３、 排流点易过保护