作者：張春林

埋地鋼質管道陰極保護主要分為二類：強制電流陰極保護、犧牲陽極陰極保護，個別管道采用強制電流和犧牲陽極交替保護。當陰極保護系統不能給管道提供足夠的陰極保護電位時，管道外防腐層缺陷處會發生腐蝕；當陰極保護系統給管道提供的陰極保護電位過負時，管道外防腐層會發生析氫剝離。本文就埋地鋼質管道陰極保護系統的檢測方法進行初步的探討。
 
埋地鋼質管道的陰極保護是保障管道使用壽命的關鍵，當管道由于敷設施工、人為破壞、長期運行時，管道防腐層會發生局部破損和缺陷，當陰極保護系統不能正常工作或達不到要求時，管道就會發生腐蝕。發生腐蝕的管段一般屬于局部腐蝕，形成點蝕、坑蝕、小孔腐蝕，向深度發展，管體很快就會泄漏，造成的損失難以估量。特別是輸送易燃、易爆、有毒、高溫、高壓、高粘度的介質的管道，泄漏的危害將會更大。定期對陰極保護系統進行檢測、對系統進行整改是防范這類事故的簡潔高效的方法。
 
一、陰極保護系統的構成
1、強制電流陰極保護系統的構成
管道外防腐層、測試樁、恒電位儀二臺（一臺工作一臺備用）、陽極地床（輔助陽極）、長效參比電極、絕緣法蘭(接頭)等。
 
2、犧牲陽極陰極保護系統的構成
管道外防腐層、測試樁、犧牲陽極、絕緣法蘭(接頭)等。
 
二、陰極保護系統構成要素技術指標
1、管道外防腐層：新敷設的管道絕緣電阻率大于10000歐姆·M²，舊管道絕緣電阻率大于5000歐姆·M²。
 
2、測試樁：平均每公里不少于一個。
3、恒電位儀：根據設計功率滿足要求，均完好。
4、陽極地床：接地電阻、輸出電流符合設計要求。
5、長效參比電極：誤差±10mv。
6、絕緣法蘭（接頭）：電位法、漏電百分率滿足標準要求。
7、犧牲陽極：開路電位、閉路電流應滿足設計要求。
對特殊管道以上要素技術指標參數有所不同，如舊管道的陰極保護系統。
 
三、陰極保護系統的主要評價指標
1、管地電位：使用標準硫酸銅電極在管道上方或旁邊檢測（下同），按有關標準，管道任意點的管地電位小于-0.85V，當土壤含有還原菌，SO₄^2-的濃度大于0.5%時，管道任意點的管地電位小于-0.95V；防腐層為石油瀝青時，管地電位應大于-1.5V，防腐層為煤焦油瓷漆時，管地電位應大于-3.0V，防腐層為環氧粉末時，管地電位應大于-2.0V。
 
2、保護電位：除去IR降后的管地電位，管道任意點的保護電位小于等于-0.85V，當土壤含有還原菌，SO₄^2-的濃度大于0.5%時，管道任意點的保護電位小于-0.95V；防腐層為石油瀝青時，保護電位應大于-1.5V，防腐層為煤焦油瓷漆時，保護電位應大于-3.0V，防腐層為環氧粉末時，保護電位應大于-2.0V。
 
滿足上述要求的陰極保護系統即視為合格。
 
四、陰極保護系統不能正常工作的原因與分析
1、管地電位、保護電位不合格
出現這種情況原因比較復雜，陰極保護系統要素出現問題均可能導致保護電位不合格。
 
2、恒電位儀輸出電流過大
可能的原因有：
①管道防腐層整體質量變差，缺陷多，泄漏的陰保電流多；
②管道兩端或分支未安裝絕緣法蘭（接頭）；
③絕緣法蘭（接頭）失效。
 
3、恒電位儀輸出電壓過大
可能的原因有：
①長效參比電極失效，導致管道電位與實際相差大，使恒電位儀輸出電位高；
②陽極地床接地電阻大；
③接線電阻大。
 
4、保護距離短
可能的原因有：
①絕緣法蘭（接頭）失效：
②長效參比電極失效；
③管道防腐層整體質量變差，缺陷多；
④管道分支未安裝絕緣法蘭（接頭）。
 
以上陰極保護系統不能正常工作的情況之發生可能是一種，也可能是幾種情況同時發生，此時原因將更加復雜。當陰極保護系統運行數年或不能正常工作時，需要對陰極保護系統進行系統地檢測與評價。
 
五、陰極保護系統檢測評價的方法
1、管地電位的檢測
①日常檢測

 
依據防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
②全線檢測

依據防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
2、保護電位的檢測

依據防腐層類型的不同最低電位有所不同。
 
3、長效參比電極檢測

 
4、絕緣法蘭(接頭)檢測

 
5、陽極地床接地電阻檢測

 
六、陰極保護系統主要檢測方法原理
按照SY/T0023-97陰極保護參數檢測標準，絕緣法蘭、參比電極、陽極地床、輔助陽極、犧牲陽極等檢測實際工作中簡單易行，結果準確可靠，而防腐層缺陷、防腐層絕緣電阻率、管地電位、保護電位的檢測在實際工作中紛繁而復雜，是陰極保護系統檢測的難點。
 
1、全線管地電位檢測（密間隔電位法CIPS測量）
此方法適用于強制電流、犧牲陽極保護系統的管道。由管道出露點或測試樁連接一根銅導線，由匹配器連接到檢測主機，銅導線使用漆包線，由匹配器導出，主機具有很高的阻抗（10-100兆Ω），這樣由于導線長度增加而使電阻增加的影響可以忽略，導線可延伸2-4公里，檢測時，銅導線導出時連接計數器，隨主機的行進進行距離的記錄，同時主機連接有標準硫酸銅電極棒，插到管道上方的土壤中，每摁鍵一次主機記錄一次管地電位、距離、該點的GPS坐標，如果每1.5米記錄一次，主機可以儲存100KM的數據。通過傳輸轉換到計算機中，進行數據處理、繪圖，得到全線管地電位檢測的實測圖。
 
2、全線保護電位檢測（密間隔電位法CIPS測量）
普通管地電位的測量方法中含有IR降，實際上管道保護電位是指當電極無限接近管體時的管地電位，一般我們在地表測得的管地電位包含了土壤、防腐層的IR降，管道保護電位小于管地電位，為了檢測管道保護電位，我們用CIPS法進行測量時，用中斷器將陰極保護電流周期性地中斷，中斷器與測量主機通過同時接收衛星時鐘信號（百萬分之一毫秒誤差）達到時間同步，中斷器連接在陰極保護系統恒電位儀和管道之間，每秒為周期瞬間中斷，主機測量瞬間的ON、OFF管地電位，ON電位為管道的管地電位，OFF電位是真正的管道極化電位值。這樣強制電流保護系統的全線管地電位、保護電位就能一次檢測完成。CIPS法沿管道每間隔1.5至2米左右采集一個數據，繪成的管道的連續電位曲線反映了管道的全線電位保護狀況，數據詳實準確。
 
七、適用范圍
陰極保護系統檢測適用于新建管道的陰極保護系統驗收評價、已運行數年的舊管道陰極保護系統評價、陰極保護設計前期管道綜合參數收集等。檢測管道的陰極保護系統可以使用一種方法，也可以多種方法同時使用，以達到更佳的效果。
 
總之，定期對埋地鋼質管道的陰極保護系統進行檢測，可以得到管道陰極保護運行的基本數據，為陰極保護系統異常原因做出判斷，提出整改措施與方案，對管道陰極保護系統進行整改和完善，使管道得到更好的保護，提高陰極保護系統和管道的使用壽命，為國家和企業創造財富。
 

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