陰極保護講義1課件

陰極保護講義1ppt課件陰極保護講義1ppt課件1第一章緒論第二章陰極保護基本原理第三章陰極保護主要參數(shù)第四章陰極保護準則第五章犧牲陽極保護陽極材料第六章外加電流陰極保護陽極材料第七章輔助陽極的選擇第八章恒電位儀操作規(guī)定

第九章陰極保護參數(shù)的測量第十章陰極保護的運行管理第十一章陰極保護中的幾個屏蔽問題第十二章陰極保護站常見故障處理第一章緒論2第一章緒論一、腐蝕的危害1、阻礙新技術的發(fā)展2、造成巨大的經(jīng)濟損失3、造成設備的破壞事故4、金屬資源和能源的浪費第一章緒論一、腐蝕的危害1、阻礙新技術的發(fā)展3陰極保護講義1課件4陰極保護講義1課件5第二章陰極保護基本原理一、腐蝕電位或自然電位腐蝕電位（自然電位）：每種金屬浸在一定的介質中都有一定的電位，稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子。我們稱：失去電子的部位為陽極區(qū)。

得到電子的部位為陰極區(qū)。

陽極區(qū)由于失去電子（如，鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕，陰極區(qū)得到電子受到保護。第二章陰極保護基本原理一、腐蝕電位或自然電位腐蝕電位（6二、參比電極

為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有一個公共的參比電極。飽和硫酸銅參比電極電極，其電極電位具有良好的重復性和穩(wěn)定性，構造簡單，在陰極保護領域中得到廣泛采用。土壤中或浸水鋼鐵結構最小陰極保護電位（V）被保護結構相對于不同參比電極的電位飽和硫酸銅參比電極氯化銀參比電極鋅參比電極飽和甘汞參比電極鋼鐵（土壤或水中）-0.85-0.750.25-0.778鋼鐵（硫酸鹽還原菌）-0.95-0.850.15-0.878二、參比電極為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須

陰極保護的原理：是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。三、陰極保護

有兩種辦法可以實現(xiàn)這一目的：

1、犧牲陽極陰極保護

2、外加電流陰極保護陰極保護的原理：是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬81、犧牲陽極陰極保護：是將電位更負的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的相同的電位下。特點：該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾。

應用：保護小型或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結構。如：城市管網(wǎng)、小型儲罐等。1、犧牲陽極陰極保護：是將電位更負的金屬與被保護金屬9犧牲陽極保護原理圖犧牲陽極保護原理圖10

2、外加電流陰極保護：通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境。

應用：保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構，如：長輸埋地管道，大型罐群等。2、外加電流陰極保護：通過外加直流電源以及輔助陽極，11外加電流陰極保護原理外加電流陰極保護原理12外加電流陰極保護示意圖電流關系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia外加電流陰極保護陽極區(qū)陰極區(qū)腐蝕金屬陰極陽極IcorIaIc腐蝕電池－＋I直流電源輔助陽極陰極陽極輔助陽極I－－＋IcIaIaI-外加電流陰極保護示意圖電流關系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia外加13第三章陰極保護主要參數(shù)1、自然電位金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的腐蝕電位。影響自然電位因素：金屬結構的材質、表面狀況和土質狀況，含水量等因素不同而異，一般有涂層埋地管道的自然電位在－0.4～－0.7VCSE（硫酸銅參比電極）之間，在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負，一般新管道設計陰極保護時取平均值－0.55V。2、最小保護電位：金屬達到完全保護所需要的、絕對值最小的負電位值（相對于CSE為－0.85V)。第三章陰極保護主要參數(shù)1、自然電位金屬埋入14

3、最大保護電位：將電位控制在比析氫電位稍高的電位值，此電位稱為最大保護電位(相對于CSE為－1.25V)。（在陰極保護條件下，允許絕對值最大的負電位值）超過最大保護電位時稱為"過保護"。

過保護對管道的影響：保護電位不是愈低愈好，是有限度的，過低的保護電位會造成管道防腐層漏點處大量析出氫氣，造成涂層與管道脫離，即，陰極剝離，不僅使防腐層失效，而且電能大量消耗，還可導致金屬材料產(chǎn)生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂。3、最大保護電位：將電位控制在比析氫電位稍高的電位值154、最小保護電流密度：使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度，稱作最小保護電流密度，其常用單位為mA/m2表示。

5、瞬時斷電電位：在斷掉被保護結構的外加電源或犧牲陽極0.2—0.5秒中之內(nèi)讀取的結構對地電位。由于此時沒有外加電流從介質中流向被保護結構，所測電位為結構的實際極化電位，不含IR降（介質中的電壓降）。

4、最小保護電流密度：使金屬腐蝕下降到最低程度或停16第四章陰極保護準則

1、“在通電的情況下，埋地鋼鐵結構最小保護電位為-0.85VCSE或更負，在有硫酸鹽還原菌存在的情況下，最小保護電位為-0.95VCSE，該電位不含土壤中電壓降（IR降：電流在介質中流動所造成的電阻壓降）”。

2、瞬時斷電電位與自然電位之差不得小于100mV。

在有些情況下，在斷開電源0.2-0.5秒內(nèi)測量斷電電位，待結構去極化后（24或48小時后）再測量結構電位（自然電位），其差值應不小于100mV。也可以用通電電位（極化后）減去瞬時通電電位來計算極化電位。第四章陰極保護準則1、“在通電的情況下，埋地鋼173、最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結力為準，一般瞬時斷電電位不得低于－1.10VCSE。

判斷陰極保護電位是否過大應以斷電電位為判斷基礎，只要斷電電位不低于－1.1VCSE，通電電位再大也沒有關系。3、最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不18第五章犧牲陽極保護陽極材料

1、鎂犧牲陽極：鎂陽極可用于電阻率在20歐姆.米到100歐姆.米的土壤或淡水環(huán)境。高電位鎂陽極的電位為-1.75VCSE，低電位鎂陽極的電位為-1.55VCSE。2、鋅犧牲陽極

：鋅陽極多用于土壤電阻率小于15歐姆.米的土壤環(huán)境或海水環(huán)境。電極電位－1.1VCSE。3、鋁犧牲陽極

：大多用于海水環(huán)境金屬結構或原油儲罐內(nèi)底板的陰極保護。其電極電位為-1.05VCSE。第五章犧牲陽極保護陽極材料1、鎂犧牲陽極：鎂陽極可用于電194、帶狀陽極：

為了減小陽極接地電阻，有時會采用帶狀鎂陽極或鋅陽極。陽極帶沿被保護結構鋪設，使電流分布更加均勻。當陽極帶沿管道鋪設時，每隔一段距離就應該與管道連接一次。間距不應太大，因為隨著陽極的消耗，截面積不斷減小，陽極帶電阻會逐步增大。為了減少沿陽極帶的電壓降，連接間隔一般不大于305米。帶狀陽極的一般規(guī)格為19x9.5mmx305m每卷。

5、回填料：

當使用填料時，陽極的電流輸出效率提高。如果將陽極直接埋入土壤，由于土壤的成分不均勻，會造成陽極自身腐蝕，從而降低陽極效率。填料作用：一是保持水分，降低陽極的接地電阻，二是使陽極表面均勻腐蝕，提高陽極利用效率。4、帶狀陽極：

為了減小陽極接地電阻，有時會采用帶狀20

第六章外加電流陰極保護陽極材料輔助陽極：與強制電流電源的正極相連，僅限于導電為目的的電極，是外加電流系統(tǒng)中的重要組成部分。作用：將保護電流經(jīng)過介質傳遞到被保護結構物表面上。陽極地床：

是由輔助陽極和其周圍的填充碳質回填料而構成。1、理想的埋地用輔助陽極應當具有如下性能：

(1)良好的導電性能，工作電流密度大，極化??；

(2)在苛刻的環(huán)境中，有良好的化學和電化學穩(wěn)定性，消耗率低，壽命長；

(3)機械性能好，不易損壞，便于加工制造，運輸和安裝；

(4)綜合保護費用低。第六章外加電流陰極保護陽極材料輔助陽極：與強制電流212、目前主要使用的幾種陽極材料及性能

廢鋼鐵陽極：是早期外加電流陰極保護常用陽極材料，其來源廣泛，價格低廉。由于是溶解性陽極，表面很少析出氣體，因而地床中不存在氣阻問題。其缺點是消耗速率大，在土壤中為8.4kg/A.a，使用壽命較短，多用于臨時性保護或高電阻率土壤中。

石墨陽極：是由碳素在高溫加熱后形成的晶體材料，通常用石蠟、亞麻油或樹脂進行浸漬處理，以減少電解質的滲入，增加機械強度。經(jīng)浸漬處理后，石墨陽極的消耗率將明顯減小。石墨陽極價格較低，并易于加工，但軟而脆，在運輸和安裝時易損壞，隨著新的陽極材料出現(xiàn)，其在地床中的應用逐漸減少。2、目前主要使用的幾種陽極材料及性能廢鋼鐵陽極：是早期外高硅鑄鐵陽極：適用于各種環(huán)境介質如海水、淡水、咸水、土壤中。當陽極電流通過時，在其表面會發(fā)生氧化，形成一層薄的SiO2多孔保護膜，極耐酸，可阻止基體材料的腐蝕，降低陽極的溶解速率，具有良好的導電性能。除用于焦碳地床中以外，高硅鑄鐵陽極有時也可直接埋在低電阻率土壤中。高硅鑄鐵硬度很高，耐磨蝕和沖刷作用，但不易機械加工，只能鑄造成型，另外脆性大，搬運和安裝時易損壞。高硅鑄鐵陽極：適用于各種環(huán)境介質如海水、淡水、咸水、土壤中。23

第七章輔助陽極的選擇

輔助陽極是強制電流陰極保護中不可缺少的重要組成部分，通過輔助陽極把保護電流送入土壤，經(jīng)土壤流入被保護的管道，使管道表面進行陰極極化(防止電化學腐蝕)電流再由管道流入電源負極形成一個回路，這一回路形成了一個電解池，管道為負極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕；而輔助陽極進行氧化反應，遭受腐蝕，也可能是周圍電解質被氧化。

陰保站的電能60％消耗在陽極接地電阻上，故陽極材料的選擇和埋設方式、場所的選擇，對減小電阻節(jié)約電能是至關重要的。第七章輔助陽極的選擇輔助陽極是強制電流陰極保護1、輔助陽極埋設位置的選擇

輸管道的干線上：一般設在距管道300～500米之間為宜。管道較短或油氣管道較密集的地區(qū)，采用50～300米之間是合適的。選擇陽極安裝的位置的原則：

(1)地下水位較高或潮濕低洼處；

(2)土層厚，無塊石，便于施工；

(3)土壤電阻率一般應小于50歐姆米，特殊地區(qū)也應小于100歐姆米；1、輔助陽極埋設位置的選擇輸管道的干線上：一般設在距管道325(4)對鄰近的地下金屬構筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不得有其它金屬管道；

(5)考慮陽極附近地域近期發(fā)展規(guī)劃及管道發(fā)展規(guī)劃以避免建后可能出現(xiàn)的搬遷；

(6)陽極地床位置與管道匯流點距離適當；(7)地面金屬構筑物較多，用地狹窄時，可采用深井陽極，以減小對其它金屬構物的干擾又節(jié)約用地。

(4)對鄰近的地下金屬構筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之262、輔助陽極的結構

1.1淺埋式地床結構：將電極埋入距地表1～5米的土層中，這是管道陰極保護一般選用的陽極埋設形式。(1)立式陽極:由一根或多根垂直埋入地中的陽極排列構成，電極間用電纜聯(lián)接。(3)聯(lián)合式陽極:指采用鋼鐵材料制成地床，它由上端聯(lián)接著水平干線的一排立式陽極所組成。(2)水平式陽極:將陽極以水平方向埋入一定深度的地層中。2、輔助陽極的結構1.1淺埋式地床結構：將電極埋入2.2

深埋式陽極(深井式)

當陽極地床周圍存在干擾、屏蔽、地床位置受到限制，或者在地下管網(wǎng)密集區(qū)進行區(qū)域性陰極保護時，使用深埋式陽極，可獲得淺埋式陽極所不能得到的保護效果。深埋式地床根據(jù)埋設深度不同可分為淺深井(20～40米)、中深井(50～100米)和深井(>100米)三種。優(yōu)點:接地電阻小，對周圍干擾小，消耗功率低，電流分布比較理想。缺點:施工復雜技術要求高，單井造價貴。尤其是深度超過100米的深陽極，施工需要大鉆機，這就限制了它的應用。2.2

深埋式陽極(深井式)

當陽極地床周圍存在干3、陽極地床填料

(1)陽極地床填料的功能

1)增大陽極與土壤的接觸，從而降低地床接地電阻；

2)將陽極電極反應轉移到填料與土壤之間進行，延長陽極的使用壽命；

3)填料可以消除氣體堵塞。

(2)對填料的要求

1)填料顆粒必須是導電體，以保證陽極與土壤之間良好的導電性。

2)填料應成本低，來源廣，具有較連續(xù)的接觸表面。4、接地電阻目前接地電阻一般不大于1歐左右。3、陽極地床填料(1)陽極地床填料的功能

1)增大29第八章恒電位儀操作規(guī)定

一、恒電位儀使用保養(yǎng)1、恒電位儀要保持性能良好，能夠正常開機，并保持輸出電流正常無雜音，各部位無銹蝕、灰塵，機殼表面完好明亮。2、經(jīng)常檢查電路輸入、陽極和陰極輸出線、參比電極是否接觸良好，是否有干涸，每月檢查一次，每季度測陽極地床電阻一次。第八章恒電位儀操作規(guī)定一、恒電位儀使用保養(yǎng)30二、KHL-30/40可控硅恒電位儀

（一）操作注意事項：1、安裝、接線等作業(yè)，請務必在切斷全部電源后進行；2、清掃及擰緊端子須在關閉電源后進行，以防短路及觸電；3、更換控制板或元器件時須在關閉電源后進行，以防損壞設備。（二）性能參數(shù)：輸入電壓：220±10%VAC，50HZ

電位控制精度：≤±5mV

參比電極：使用任意長效電極，極化電位-3V~3V任選二、KHL-30/40可控硅恒電位儀（一）操作注意事項：31（三）使用說明KHL-30/40型可控硅恒電位儀的使用，請遵照以下步驟進行：1、

連接電纜打開裝置的后蓋板，將準備好的電纜按接線端子上的標識，一一對應接好，接線端子圖如下：（三）使用說明1、連接電纜32說明：交流輸入端子：交流220V電源進線；輸出正端和輸出負端：是恒電位儀的直流輸出端，它接陽極和管道（陰極）；零位：是參比電極的參考零位，接在管道陰極上；參比：是參比電極給出的參比電位，接參比電極。

說明：33陰極保護講義1課件342、操作方法：手動方法和自動方法2.1手動方式手動方式主要用于檢查、調試以及陰極初始極化時使用，其操作步驟如下：（1）將手動方式轉換開關旋至手動方式；（2）

打開電源開關；（3）順時針旋轉手動輸出電流給定電位器，使輸出電流達到所需值。

2、操作方法：手動方法和自動方法2.1手動方式陰極保護講義1課件362.2自動方式自動方式用于無人值守時本設備自動將保護電位恒定于設點值。其操作步驟如下：(1)將工作方式（手動/自動）轉換開關旋至自動方式；(2)打開電源（停/啟）開關；(3)將（給定/測量）轉換開關旋至給定位置；(4)調節(jié)（電位給定）電位器設定所要的保護電位值（其值可以從電位指示儀表中顯示出）；2.2自動方式37

第九章陰極保護參數(shù)的測量

一、測量儀器

(一)

分類

按測量種類可分為：

1、電流安培計單位安培A

毫安計單位毫安mA

2、電壓伏特計單位伏特V

毫伏計單位毫伏mV

3、電阻歐姆計單位歐姆Ω

兆歐計單位兆歐MΩ第九章陰極保護參數(shù)的測量一、測量儀器(一)

分類

按38二、測量方法

1、儀表應具有滿足測試要求，顯示速度，攜帶方便，耗電小，堅固耐震，按國家有關規(guī)定進行校驗。

2、提高準確度宜選用數(shù)字式儀表。

3、管地電位測量應采用銅--飽和硫酸銅的參比電極

①銅電極采用紫銅(純度>99.7％)；

②CuSO4采用化學純，用蒸餾水配制；

③滲透膜采用滲透率高的微孔材料；

④允許電流密度≤5μA/cm2。

4、連接點接觸良好。

5、導線宜采用銅芯絕緣軟線。二、測量方法

1、儀表應具有滿足測試要求，顯示速度，39三、管地電位測試

1、地表參比法

a、用于測量管道自然電位、保護電位和犧牲陽極的開路，閉路電位的測量。

b、線路連接見圖。

c、使用高阻電壓表，推薦使用數(shù)字萬用表，如TD-830

d、CSE放在管道頂上方潮濕土壤，保證與土壤接觸良好。每次采用方法應相同，不然測量誤差太大造成錯誤判斷。

e、電壓表撥到合適的量程上。2、近參比法

a、當土壤IR降較大時，推薦采用近參比法。

b、沿管頂方向，距測試樁1m范圍內(nèi)挖一個安放參比電極的探坑，將參比電極置于距管壁3～5cm處。三、管地電位測試1、地表參比法

a、用于測量管道自403、斷電法

a、為消除陰極保護電位中的IR降的影響，宜采用斷電法測試管道的保護電位。

b、斷電法通過電流斷續(xù)器來實現(xiàn)，斷續(xù)器應串連在陰極保護電流輸出端上。

c、在非測試期間，陰保站處于連續(xù)的供電狀態(tài)；在測試管道保護電位或防腐層電阻期間，陰保站處于向管道供電12S、停3S的間歇狀態(tài)下。同一系統(tǒng)的全部陰極保護站，間歇供電必須同步進行，同步誤差不大于0.1S。通電期間用地表法測得的電位，即為參比電極安放到管道處的管道保護電位。3、斷電法

a、為消除陰極保護電位中的IR降的影響，41陰極保護講義1課件42測量步驟：1、主要工具：萬用表、參比電極、連接電線、紗布、尖嘴鉗。2、把萬用表正極接參比電極、負極接測試樁測試線，參比電極與大地接觸良好，底部不能有巖石，并保持濕土，參比電極必須放在管道上方，3、打開儀器電源開關，調到測量所需電位檔位。4、待測量穩(wěn)定30秒鐘后，開始讀取較穩(wěn)定的數(shù)值，此時測的電位為管道的保護電位。測量步驟：43四、絕緣法蘭絕緣性能測試

1、電位法

a、用于判斷安裝在管道上絕緣法蘭的絕緣性能。

b、在陰極保護通電之前，用數(shù)字萬用表測量絕緣法蘭非保護側法蘭盤a的對地電位Va1；使保護側法蘭盤的對地位Vb達到保護電位值(-0.85～-1.5V)，再測量a點的對電位Va2，若Va2與Va1基本相同，一般認為絕緣法蘭絕緣性能良好；若Va2>Va1，且Va2接近Vb的數(shù)值，則一般認為絕緣法蘭絕緣性能很差。管道電絕緣：通過在管道中、在管道支撐構筑物上、或在管道附件上裝設專門的電絕緣裝置，避免在管道和其他金屬構筑物間形成金屬的導電通路。四、絕緣法蘭絕緣性能測試1、電位法

a、用于判斷安裝在44電位法測試接線示意圖電位法測試接線示意圖452、漏電電阻測試法

a、用于已安裝到管道上絕緣法蘭，采用電位法測試其絕緣性能可疑時，應進行漏電電阻或漏電百分率測試。

b、絕緣法蘭漏電電阻測試的步驟如下：

1、按照下圖接好測試線路，其中a、b之間的水平距離不小于D，bc段的長度宜為30米。

2、調節(jié)強制電源E的輸出電流I1，使保護側的管道達到陰極保護電位值。

3、用數(shù)字萬用表測定絕緣法蘭兩側d、e間的電位差值△V。

4、測定bc段的管內(nèi)電流I2.5、讀取強制電源向管道提供的陰極保護電流I1。2、漏電電阻測試法

a、用于已安裝到管道上絕緣法蘭，采用46C、絕緣法蘭漏電電阻按照下式計算：RH=△V/I1-I2RH－絕緣法蘭漏電電阻△V－絕緣法蘭兩側的電位差I1－強制電源的輸出電流I2－bc段的管內(nèi)電流d、絕緣法蘭漏電百分率按下式計算：漏電百分率＝I1-I2/I1×100%若測試結果I2＞I1，則認為絕緣法蘭的漏電電阻無窮大，漏電百分率為零，絕緣法蘭絕緣性能良好。C、絕緣法蘭漏電電阻按照下式計算：47漏電電阻測試接線示意圖漏電電阻測試接線示意圖483、絕緣法蘭失效或漏電絕緣法蘭質量欠佳,在使用一段時間后絕緣零件受損或變質,使法蘭不再絕緣,從而使得兩法蘭盤側不再具有絕緣性能。漏電點只可能發(fā)生在保護管道與非保護管道的交叉點,或保護管道的絕緣法蘭處,因此查找漏電點就很容易。4、漏電點的查找絕緣法蘭漏電的測定?？煞謩e測量絕緣法蘭兩側管段的管地電位,若保護側為保護電位,非保護側為自然電位,則絕緣法蘭正常。也可在非保護側測法蘭端部的對地電位,如果電位比非保護管道的電位要負,則此絕緣法蘭漏電。3、絕緣法蘭失效或漏電49五、土壤電阻率的測量

1、測試導線與儀器的連接如圖：

將藍色導線接測試插口H，將紅色導線接測試插口S，將綠色導線接測試插口ES，將黑色導線接測試插口E。

五、土壤電阻率的測量1、測試導線與儀器的連接如圖：將藍色502、沿直線將四根接地棒打入地下，間距相等，接地棒插入地下的深度為a/20。3、將四根測試導線按儀器背面的接線圖連接。4、打開電源開關，將功能選擇開關調至ρ位置。5、按DIST鍵，以米為單位輸入接地棒間的距離a，范圍從1米到10米。

6、按START鍵，顯示按公式ρ=2πaR計算的土壤電阻率ρ，該土壤電阻率為土壤深度為a處的土壤電阻率。按SAVE鍵儲存測量值。

2、沿直線將四根接地棒打入地下，間距相等，接地棒插入地下的深517、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。8、如想得到不同地方土壤電阻率的平均值，可按以下步驟進行：9、功能選擇開關調至AVG位置，按兩次CLR鍵，消除所有的儲存數(shù)值。10、功能選擇開關調至ρ位置進行土壤電阻率測量。11、按MEMAVG儲存所有的測量結果（最多可儲存10個測量值）。12、完成所有測量后，將功能選擇開關調至AVG位置，過一會顯示測量次數(shù)及平均值。7、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。52六、犧牲陽極輸出電流的測量（標準電阻法）

將0.1歐姆的標準電阻串聯(lián)在陽極輸出線中，采用準確度0.02級的數(shù)字萬用表測量電壓降，除以電阻即可以得到輸出電流。七、管/地電位測量（自然電位）

1、接線要求：與電位測試方法相同，但必須在被測管道斷開陰極保護并消除極化后方可測試，埋地管道的測試通常在斷開保護二十四小時后開始。

六、犧牲陽極輸出電流的測量（標準電阻法）

將0.1歐姆的標53八、參比電極的維護1、參比電極硫酸銅溶液的配制：把化學純硫酸銅晶體倒入干凈的玻璃燒杯中，然后倒入適量的蒸餾水（配置用水溫度25℃），用干凈的玻璃棒（不能用金屬棒）攪拌溶解，并由部分沉積，至此飽和硫酸銅溶液配成。2、打開參比電極上蓋，把參比電極中的液體倒出，取下各部件。3、檢查接點連接是否良好，接觸不良處重新連接。清除各部位的表面附著物，特別是銅棒應用砂紙打磨干凈。檢查半透膜是否完好，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換，如發(fā)現(xiàn)堵塞應用熱水認真浸泡清洗。4、倒入配置好的飽和硫酸銅溶液，使之淹沒銅棒的三分之二以上，擰緊上蓋，檢查底部半透膜應有溶液滲出，但不能有溶液漏出，否則應更換半透膜。八、參比電極的維護54九、管線內(nèi)電流的測量

1、主要工具：蓄電池、可調電阻器、電位差計、電流表、連接電線、紗布、尖嘴鉗。2、按圖連接測量線路，確保蓄電池流出電流與管內(nèi)電流方向相反。3、緩慢調整可調電阻器阻值，增大回路電流，同時注意觀察電位差計示值變化。4、當電位差計示值為零時，讀取電流表讀數(shù)，恢復可調電阻器至最大電阻值。5、重復步驟3、4兩次，取三次電流表讀數(shù)平均值即為管內(nèi)電流數(shù)值。九、管線內(nèi)電流的測量1、主要工具：蓄電池、可調電阻器、電位陰極保護講義1課件561、陽極地床接地電阻的測量通常采用接地電阻三線測量法。2、測試導線與儀器的連接如圖：十、陽極地床接地電阻的測量將藍色導線接測試插口H，將紅色導線接測試插口S，將黑色導線接測試插口E。1、陽極地床接地電阻的測量通常采用接地電阻三線測量法。十、陽3、打開電源開關，將功能選擇開關調至EARTH3WIRES位置，將測試導線短路。4、按SAVE鍵，顯示字母K。接著按START鍵，首先顯示導線電阻值，然后顯示0.00，表示儀器已校準，可以進行接地電阻測量。如更換測試導線，須重新校正。5、將電壓探棒和電流探棒分別插入距陽極地床20米、40米的土壤中，要求電壓探棒與電流探棒連線與陽極地床垂直。金屬探棒插入位置土壤應潮濕，否則應加水潤濕。金屬探棒插入地面深度0.2米左右為宜。6、將藍色導線接電流探棒，將紅色導線接電壓探棒，將黑色導線接陽極地床，同時將陽極地床與陰極保護系統(tǒng)斷開。7、按START鍵開始測量并讀取讀數(shù)，該數(shù)值即為陽極地床接地電阻值。按SAVE鍵儲存測量值。

8、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。

3、打開電源開關，將功能選擇開關調至EARTH3WIRES位第十章陰極保護的運行管理

一、陰極保護投入前的準備和驗收(一)

陰極保護投入前對被保護管道的檢查

為了確保陰極保護的正常運行，在施加陰極保護電流前，必須確保管道的各項絕緣措施正確無誤。應檢查管道的絕緣法蘭的絕緣性能是否正常；管道沿線布置的設施如閥門等與土壤有良好的絕緣；管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應有正確有效的絕緣處理措施。管道在地下不應與其它金屬構筑物有“短接”等故障，管道表面防腐層應無漏敷點。第十章陰極保護的運行管理一、陰極保護投入前的準備和驗收((二)

對陰極保護施工質量的驗收

1、對陰極保護間內(nèi)所有電氣設備的安裝是否符合《電氣設備安裝規(guī)程》的要求，各種接地設施是否完成，并符合圖紙設計要求。

2、對陰極保護的站外設置的選材、施工是否與設計一致。對通電點、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連接應嚴格符合規(guī)范要求。尤其是陽極引線接正極，管道匯流點接負極，嚴禁電極接反。

3、圖紙、設計資料齊全完備。

(二)

對陰極保護施工質量的驗收

1、對陰極保護間二、陰極保護投入運行

1、組織人員測定全線管道自然電位、土壤電阻率、各站陽極地床接地電阻。同時對管道環(huán)境有一個比較詳盡的了解，這些資料均需分別記錄整理，存檔備用。

2、陰極保護站投入運行

按照直流電源恒電位儀操作程序給管道送電，使電位保持在-1.30伏左右，待管道陰極極化一段時間(四小時以上)開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點電位、管道沿線保護電位、保護距離等。然后根據(jù)所測保護電位，調整通電點電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化(通常在24小時以上)。再重復第一次測試工作，并做好記錄。若個別管段保護電位過低，則需再適當調節(jié)通電點電位至滿足全線陰極保護電位指標為止。二、陰極保護投入運行1、組織人員測定全線管道自然電613、保護電位的控制

各站通電點電位的控制數(shù)值，應能保證相鄰兩站間的管段保護電位達到-0.85伏，同時，各站通電點最負電位不允許超過規(guī)定數(shù)值。調節(jié)通電點電位時，管道上相鄰陰極保護站間加強聯(lián)系，保證各站通電點電位均衡。

4、當管道全線達到最小陰極保護電位指標后，投運操作完畢。各陰極保護站進入正常連續(xù)工作階段。

3、保護電位的控制

各站通電點電位的控制三、陰極保護站的日常維護管理1、陰極保護設施的日常維護

電氣設備定期技術檢查。電氣設備的檢查每周不得少于一次，有下列內(nèi)容：1)檢查各電氣設備電路接觸的牢固性，安裝的正確性，個別元件是否有機械障礙。檢查接接陰極保護站的電源導線，以及接至陽極地床、通電點的導線是否完好，接頭是否牢固。

2)檢查配電盤上熔斷器的保險絲是否按規(guī)定接好，當交流回路中的熔斷器保險絲被燒毀時，應查明原因及時恢復供電。三、陰極保護站的日常維護管理1、陰極保護設施的日常維護

3)觀察電氣儀表，在專用的表格上記錄輸出電壓、電流、通電點電位數(shù)值，與前次記錄(或值班記錄)對照是否有變化，若不相同，應查找原因，采取相應措施，使管道全線達到陰極保護。

4)應定期檢查工作接地和避雷器接地，并保證其接地電阻不大于10歐姆，在雷雨季節(jié)要注意防雷。

5)搞好站內(nèi)設備的清潔衛(wèi)生，注意保持室內(nèi)干燥，通電良好，防止儀器過熱。3)觀察電氣儀表，在專用的表格上記錄輸出電壓、642、恒電位儀的維護

1)陰極保護恒電位儀一般都配置兩臺，互為備用，因此應按管理要求定時切換使用。改用備用的儀器時，應即時進行一次觀測和維修。儀器維修過程中不得帶電插、拔各插接件、印刷電路板等。

2)觀察全部零件是否正常，元件有無腐蝕，脫焊、虛焊、損壞、各連接點是否可靠，電路有無故障，各緊固件是否松動，熔斷器是否完好，如有熔斷，需查清原因再更換。

3)清潔內(nèi)部，除去外來物。

4)發(fā)現(xiàn)儀器故障應及時檢修，并投入備用儀器，保證供電。每年要計算開機率。

全年小時數(shù)-全年停機小時數(shù)

開機率=──────────────

全年小時數(shù)2、恒電位儀的維護

1)陰極保護恒電位儀一般都配653、硫酸銅電極的維護

1)使用定型產(chǎn)品或自制硫酸銅電極，其底部均要求做到滲而不漏，忌污染。使用后應保持清潔，防止溶液大量漏失。

2)作為恒定電位儀信號源的埋地硫酸銅參比電極，在使用過程中需每周查看一次，及時添加飽和硫酸銅溶液。嚴防凍結和干涸，影響儀器正常工作。

3)電極中的紫銅棒使用一段時間后，表面會粘附一層蘭色污物，應定期擦洗干凈，露出銅的本色。配制飽和硫酸銅溶液必須使用純凈的硫酸銅和蒸餾水。3、硫酸銅電極的維護

1)使用定型產(chǎn)品或自制硫酸664、陽極地床的維護

1)陽極架空線：每月檢查一次線路是否完好，如電桿有無傾斜，瓷瓶、導線是否松動，陽極導線與地床的連接是否牢固，地床埋設標志是否完好等。發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

2)陽極地床接地電阻每半年測試一次，接地電阻增大至影響恒電位儀不能提供管道所需保護電流時，應該更換陽極地床或進行維修，以減小接地電阻。4、陽極地床的維護

1)陽極架空線：每月檢查一675、絕緣法蘭的維護

定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位，若與原始記錄有差異時，應對其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應采取相應措施。6、陰極保護管理

1)每條陰極保護管道，都應制符合本管道實際情況的《陰極保護運行管理規(guī)定》，使陰極保護的日常測試、控制、調整、維修等方面的工作均按此進行。

2)保持室內(nèi)設備整潔，達到無故障、無缺陷、無銹蝕、無外來物。實現(xiàn)三圖上墻，即線路走向圖、保護電位曲線圖、崗位責任制。5、絕緣法蘭的維護

定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位，683)陰極保護站投產(chǎn)后，電氣設備接線不得擅自改動，需要改變的應由主管部門作出方案，經(jīng)批準后方能執(zhí)行。

4)每日檢查測量通電點電位，填寫好運行日志，向生產(chǎn)調度部門匯報陰極保護站運行情況。

5)陰極保護站向管道輸送電不得中斷，保證全年98％以上時間給管道送電。

6)保持通電點電位在規(guī)定值，沿管道測定陰極保護電位，此種測量在陰極保護站運行初期每周一次，以后每兩周或一月測量一次。

7)每年在規(guī)定時間內(nèi)測量管道沿線自然電位和土壤電阻率各一次。

8)檢查和消除管道接地故障，使全線達到完全的陰極保護。3)陰極保護站投產(chǎn)后，電氣設備接線不得擅自改動，需要改69第十一章陰極保護中的幾個屏蔽問題

一、金屬結構對管道的屏蔽

1、管道穿越公路，鐵路，以及河流時套管的屏蔽

在管道穿越公路，鐵路，以及河流時，經(jīng)常需要將輸油管放在金屬套管中。以對管道進行附加保護，并認為，套管與輸送管充分絕緣。采用套管時，將有以下情況發(fā)生：(1)輸送管與套管完全絕緣，套管與輸送管的環(huán)型空間內(nèi)沒有電解液存在。在這種情況下，陰極保護電流被完全屏蔽，但輸送管僅受大氣腐蝕。第十一章陰極保護中的幾個屏蔽問題一、金屬結構對管道的屏蔽70(2)輸送管與套管之間沒有電氣連接，但套管內(nèi)有電解液或泥土，此時，陰極保護電流從土壤中經(jīng)過套管到達輸送管，在這種情況下，輸送管以及套管的外壁會得到陰極保護，而套管的內(nèi)壁因為排放電流而加快腐蝕。

(3)套管與輸送管短路，一旦套管與輸送管發(fā)生短路，陰極保護電流沿套管通過接觸點返回到輸送管，此時，如果套管與輸送管之間有電解液，輸送管將發(fā)生嚴重腐蝕，即使沒有電解液，如果套管防腐層較差，也會泄漏大量電流，使套管附近的一段管道得不到充分保護。

因此，在設計中，應該盡量避免采用套管，而靠提高輸送管的壁厚來提高強度。在必須使用套管的情況下，應采取必要的密封措施，防止電解液進入，并保證套管與輸送管的絕緣。(2)輸送管與套管之間沒有電氣連接，但套管內(nèi)有電712、固定墩鋼筋的屏蔽

當固定墩內(nèi)的鋼筋與輸送管發(fā)生意外接觸時，其影響相當于一個短路的套管。陰極保護電流通過鋼筋并通過接觸點返回管道。盡管鋼筋之間存在間隙，但密布的鋼筋仍能阻斷大部分陰極保護電流，使固定敦內(nèi)的管道得不到充分保護。因此，在設計中應減小鋼筋與套管短路的可能性。在施工中也要經(jīng)常檢測鋼筋與輸送管的電阻。2、固定墩鋼筋的屏蔽

當固定墩內(nèi)的鋼筋與輸送管發(fā)生72第十二章陰極保護站常見故障處理

序號故障現(xiàn)象可能原因措施1整機無直流電流和電壓指示交、直流熔斷器燒壞更換熔斷器2無輸出控制板上無±15V晶閘管壞或快熔燒損晶閘管門極無觸發(fā)脈沖檢查變壓器和控制板更換損壞元件檢查控制板脈沖發(fā)生電路3整機工作中嗡嗡發(fā)響，無直流輸出整流器半導體元件被擊穿更換同規(guī)格的半導體元件4整機正常工作時，直流電流突然無指示直流輸出熔斷器燒壞陰、陽極導線斷路更換熔斷器檢查維修陰、陽極線路5直流輸出電流慢慢下降，電壓上升輔助陽極腐蝕嚴重、“氣阻”或回路電阻增加更換或檢修輔助陽極，檢修回路各接頭使之接觸良好，察看導線有無破損第十二章陰極保護站常見故障處理序號故障現(xiàn)象可能原因措736陰極保護電流短時間內(nèi)增加較大，保護距離縮短管線上絕緣裝置漏電或與非保護管道連接修理或更換絕緣法蘭，或排除保護管道漏電點7電壓、電流偏大（偏?。┖汶娢蛔儔罕壤缓线m調整恒電位儀變壓比例8電壓、電流正常，但電位波動頻繁雜散電流干擾采取排流措施9故障指示燈亮輸出電流高于設定值而保護關機，停數(shù)秒后再開機10輸出電流未達到要求值，故障燈亮過流保護設定值太低調節(jié)控制板上電位器W8，提高設定值11保護電位不能控制參比電極電阻大測量參比電極電阻與電位，必要時更換12修理整機后送電管地電位反號恒電位儀輸出正負極接反，正極與管道相連立即停電，改正接線6陰極保護電流短時間內(nèi)增加較大，保護距離縮短管線上絕緣裝置漏74謝謝大家！

不妥之處，敬請各位領導和同事，多多指正、多提寶貴意見！

最后祝各位領導和同事身體健康，萬事如意！

謝謝大家！不妥之處，敬請各位領導和同事，多多75陰極保護講義1ppt課件陰極保護講義1ppt課件76第一章緒論第二章陰極保護基本原理第三章陰極保護主要參數(shù)第四章陰極保護準則第五章犧牲陽極保護陽極材料第六章外加電流陰極保護陽極材料第七章輔助陽極的選擇第八章恒電位儀操作規(guī)定

第九章陰極保護參數(shù)的測量第十章陰極保護的運行管理第十一章陰極保護中的幾個屏蔽問題第十二章陰極保護站常見故障處理第一章緒論77第一章緒論一、腐蝕的危害1、阻礙新技術的發(fā)展2、造成巨大的經(jīng)濟損失3、造成設備的破壞事故4、金屬資源和能源的浪費第一章緒論一、腐蝕的危害1、阻礙新技術的發(fā)展78陰極保護講義1課件79陰極保護講義1課件80第二章陰極保護基本原理一、腐蝕電位或自然電位腐蝕電位（自然電位）：每種金屬浸在一定的介質中都有一定的電位，稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子。我們稱：失去電子的部位為陽極區(qū)。

得到電子的部位為陰極區(qū)。

陽極區(qū)由于失去電子（如，鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕，陰極區(qū)得到電子受到保護。第二章陰極保護基本原理一、腐蝕電位或自然電位腐蝕電位（81二、參比電極

為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有一個公共的參比電極。飽和硫酸銅參比電極電極，其電極電位具有良好的重復性和穩(wěn)定性，構造簡單，在陰極保護領域中得到廣泛采用。土壤中或浸水鋼鐵結構最小陰極保護電位（V）被保護結構相對于不同參比電極的電位飽和硫酸銅參比電極氯化銀參比電極鋅參比電極飽和甘汞參比電極鋼鐵（土壤或水中）-0.85-0.750.25-0.778鋼鐵（硫酸鹽還原菌）-0.95-0.850.15-0.878二、參比電極為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須

陰極保護的原理：是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。三、陰極保護

有兩種辦法可以實現(xiàn)這一目的：

1、犧牲陽極陰極保護

2、外加電流陰極保護陰極保護的原理：是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬831、犧牲陽極陰極保護：是將電位更負的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的相同的電位下。特點：該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾。

應用：保護小型或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結構。如：城市管網(wǎng)、小型儲罐等。1、犧牲陽極陰極保護：是將電位更負的金屬與被保護金屬84犧牲陽極保護原理圖犧牲陽極保護原理圖85

2、外加電流陰極保護：通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境。

應用：保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構，如：長輸埋地管道，大型罐群等。2、外加電流陰極保護：通過外加直流電源以及輔助陽極，86外加電流陰極保護原理外加電流陰極保護原理87外加電流陰極保護示意圖電流關系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia外加電流陰極保護陽極區(qū)陰極區(qū)腐蝕金屬陰極陽極IcorIaIc腐蝕電池－＋I直流電源輔助陽極陰極陽極輔助陽極I－－＋IcIaIaI-外加電流陰極保護示意圖電流關系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia外加88第三章陰極保護主要參數(shù)1、自然電位金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的腐蝕電位。影響自然電位因素：金屬結構的材質、表面狀況和土質狀況，含水量等因素不同而異，一般有涂層埋地管道的自然電位在－0.4～－0.7VCSE（硫酸銅參比電極）之間，在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負，一般新管道設計陰極保護時取平均值－0.55V。2、最小保護電位：金屬達到完全保護所需要的、絕對值最小的負電位值（相對于CSE為－0.85V)。第三章陰極保護主要參數(shù)1、自然電位金屬埋入89

3、最大保護電位：將電位控制在比析氫電位稍高的電位值，此電位稱為最大保護電位(相對于CSE為－1.25V)。（在陰極保護條件下，允許絕對值最大的負電位值）超過最大保護電位時稱為"過保護"。

過保護對管道的影響：保護電位不是愈低愈好，是有限度的，過低的保護電位會造成管道防腐層漏點處大量析出氫氣，造成涂層與管道脫離，即，陰極剝離，不僅使防腐層失效，而且電能大量消耗，還可導致金屬材料產(chǎn)生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂。3、最大保護電位：將電位控制在比析氫電位稍高的電位值904、最小保護電流密度：使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度，稱作最小保護電流密度，其常用單位為mA/m2表示。

5、瞬時斷電電位：在斷掉被保護結構的外加電源或犧牲陽極0.2—0.5秒中之內(nèi)讀取的結構對地電位。由于此時沒有外加電流從介質中流向被保護結構，所測電位為結構的實際極化電位，不含IR降（介質中的電壓降）。

4、最小保護電流密度：使金屬腐蝕下降到最低程度或停91第四章陰極保護準則

1、“在通電的情況下，埋地鋼鐵結構最小保護電位為-0.85VCSE或更負，在有硫酸鹽還原菌存在的情況下，最小保護電位為-0.95VCSE，該電位不含土壤中電壓降（IR降：電流在介質中流動所造成的電阻壓降）”。

2、瞬時斷電電位與自然電位之差不得小于100mV。

在有些情況下，在斷開電源0.2-0.5秒內(nèi)測量斷電電位，待結構去極化后（24或48小時后）再測量結構電位（自然電位），其差值應不小于100mV。也可以用通電電位（極化后）減去瞬時通電電位來計算極化電位。第四章陰極保護準則1、“在通電的情況下，埋地鋼923、最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結力為準，一般瞬時斷電電位不得低于－1.10VCSE。

判斷陰極保護電位是否過大應以斷電電位為判斷基礎，只要斷電電位不低于－1.1VCSE，通電電位再大也沒有關系。3、最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不93第五章犧牲陽極保護陽極材料

1、鎂犧牲陽極：鎂陽極可用于電阻率在20歐姆.米到100歐姆.米的土壤或淡水環(huán)境。高電位鎂陽極的電位為-1.75VCSE，低電位鎂陽極的電位為-1.55VCSE。2、鋅犧牲陽極

：鋅陽極多用于土壤電阻率小于15歐姆.米的土壤環(huán)境或海水環(huán)境。電極電位－1.1VCSE。3、鋁犧牲陽極

：大多用于海水環(huán)境金屬結構或原油儲罐內(nèi)底板的陰極保護。其電極電位為-1.05VCSE。第五章犧牲陽極保護陽極材料1、鎂犧牲陽極：鎂陽極可用于電944、帶狀陽極：

為了減小陽極接地電阻，有時會采用帶狀鎂陽極或鋅陽極。陽極帶沿被保護結構鋪設，使電流分布更加均勻。當陽極帶沿管道鋪設時，每隔一段距離就應該與管道連接一次。間距不應太大，因為隨著陽極的消耗，截面積不斷減小，陽極帶電阻會逐步增大。為了減少沿陽極帶的電壓降，連接間隔一般不大于305米。帶狀陽極的一般規(guī)格為19x9.5mmx305m每卷。

5、回填料：

當使用填料時，陽極的電流輸出效率提高。如果將陽極直接埋入土壤，由于土壤的成分不均勻，會造成陽極自身腐蝕，從而降低陽極效率。填料作用：一是保持水分，降低陽極的接地電阻，二是使陽極表面均勻腐蝕，提高陽極利用效率。4、帶狀陽極：

為了減小陽極接地電阻，有時會采用帶狀95

第六章外加電流陰極保護陽極材料輔助陽極：與強制電流電源的正極相連，僅限于導電為目的的電極，是外加電流系統(tǒng)中的重要組成部分。作用：將保護電流經(jīng)過介質傳遞到被保護結構物表面上。陽極地床：

是由輔助陽極和其周圍的填充碳質回填料而構成。1、理想的埋地用輔助陽極應當具有如下性能：

(1)良好的導電性能，工作電流密度大，極化小；

(2)在苛刻的環(huán)境中，有良好的化學和電化學穩(wěn)定性，消耗率低，壽命長；

(3)機械性能好，不易損壞，便于加工制造，運輸和安裝；

(4)綜合保護費用低。第六章外加電流陰極保護陽極材料輔助陽極：與強制電流962、目前主要使用的幾種陽極材料及性能

廢鋼鐵陽極：是早期外加電流陰極保護常用陽極材料，其來源廣泛，價格低廉。由于是溶解性陽極，表面很少析出氣體，因而地床中不存在氣阻問題。其缺點是消耗速率大，在土壤中為8.4kg/A.a，使用壽命較短，多用于臨時性保護或高電阻率土壤中。

石墨陽極：是由碳素在高溫加熱后形成的晶體材料，通常用石蠟、亞麻油或樹脂進行浸漬處理，以減少電解質的滲入，增加機械強度。經(jīng)浸漬處理后，石墨陽極的消耗率將明顯減小。石墨陽極價格較低，并易于加工，但軟而脆，在運輸和安裝時易損壞，隨著新的陽極材料出現(xiàn)，其在地床中的應用逐漸減少。2、目前主要使用的幾種陽極材料及性能廢鋼鐵陽極：是早期外高硅鑄鐵陽極：適用于各種環(huán)境介質如海水、淡水、咸水、土壤中。當陽極電流通過時，在其表面會發(fā)生氧化，形成一層薄的SiO2多孔保護膜，極耐酸，可阻止基體材料的腐蝕，降低陽極的溶解速率，具有良好的導電性能。除用于焦碳地床中以外，高硅鑄鐵陽極有時也可直接埋在低電阻率土壤中。高硅鑄鐵硬度很高，耐磨蝕和沖刷作用，但不易機械加工，只能鑄造成型，另外脆性大，搬運和安裝時易損壞。高硅鑄鐵陽極：適用于各種環(huán)境介質如海水、淡水、咸水、土壤中。98

第七章輔助陽極的選擇

輔助陽極是強制電流陰極保護中不可缺少的重要組成部分，通過輔助陽極把保護電流送入土壤，經(jīng)土壤流入被保護的管道，使管道表面進行陰極極化(防止電化學腐蝕)電流再由管道流入電源負極形成一個回路，這一回路形成了一個電解池，管道為負極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕；而輔助陽極進行氧化反應，遭受腐蝕，也可能是周圍電解質被氧化。

陰保站的電能60％消耗在陽極接地電阻上，故陽極材料的選擇和埋設方式、場所的選擇，對減小電阻節(jié)約電能是至關重要的。第七章輔助陽極的選擇輔助陽極是強制電流陰極保護1、輔助陽極埋設位置的選擇

輸管道的干線上：一般設在距管道300～500米之間為宜。管道較短或油氣管道較密集的地區(qū)，采用50～300米之間是合適的。選擇陽極安裝的位置的原則：

(1)地下水位較高或潮濕低洼處；

(2)土層厚，無塊石，便于施工；

(3)土壤電阻率一般應小于50歐姆米，特殊地區(qū)也應小于100歐姆米；1、輔助陽極埋設位置的選擇輸管道的干線上：一般設在距管道3100(4)對鄰近的地下金屬構筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不得有其它金屬管道；

(5)考慮陽極附近地域近期發(fā)展規(guī)劃及管道發(fā)展規(guī)劃以避免建后可能出現(xiàn)的搬遷；

(6)陽極地床位置與管道匯流點距離適當；(7)地面金屬構筑物較多，用地狹窄時，可采用深井陽極，以減小對其它金屬構物的干擾又節(jié)約用地。

(4)對鄰近的地下金屬構筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之1012、輔助陽極的結構

1.1淺埋式地床結構：將電極埋入距地表1～5米的土層中，這是管道陰極保護一般選用的陽極埋設形式。(1)立式陽極:由一根或多根垂直埋入地中的陽極排列構成，電極間用電纜聯(lián)接。(3)聯(lián)合式陽極:指采用鋼鐵材料制成地床，它由上端聯(lián)接著水平干線的一排立式陽極所組成。(2)水平式陽極:將陽極以水平方向埋入一定深度的地層中。2、輔助陽極的結構1.1淺埋式地床結構：將電極埋入2.2

深埋式陽極(深井式)

當陽極地床周圍存在干擾、屏蔽、地床位置受到限制，或者在地下管網(wǎng)密集區(qū)進行區(qū)域性陰極保護時，使用深埋式陽極，可獲得淺埋式陽極所不能得到的保護效果。深埋式地床根據(jù)埋設深度不同可分為淺深井(20～40米)、中深井(50～100米)和深井(>100米)三種。優(yōu)點:接地電阻小，對周圍干擾小，消耗功率低，電流分布比較理想。缺點:施工復雜技術要求高，單井造價貴。尤其是深度超過100米的深陽極，施工需要大鉆機，這就限制了它的應用。2.2

深埋式陽極(深井式)

當陽極地床周圍存在干3、陽極地床填料

(1)陽極地床填料的功能

1)增大陽極與土壤的接觸，從而降低地床接地電阻；

2)將陽極電極反應轉移到填料與土壤之間進行，延長陽極的使用壽命；

3)填料可以消除氣體堵塞。

(2)對填料的要求

1)填料顆粒必須是導電體，以保證陽極與土壤之間良好的導電性。

2)填料應成本低，來源廣，具有較連續(xù)的接觸表面。4、接地電阻目前接地電阻一般不大于1歐左右。3、陽極地床填料(1)陽極地床填料的功能

1)增大104第八章恒電位儀操作規(guī)定

一、恒電位儀使用保養(yǎng)1、恒電位儀要保持性能良好，能夠正常開機，并保持輸出電流正常無雜音，各部位無銹蝕、灰塵，機殼表面完好明亮。2、經(jīng)常檢查電路輸入、陽極和陰極輸出線、參比電極是否接觸良好，是否有干涸，每月檢查一次，每季度測陽極地床電阻一次。第八章恒電位儀操作規(guī)定一、恒電位儀使用保養(yǎng)105二、KHL-30/40可控硅恒電位儀

（一）操作注意事項：1、安裝、接線等作業(yè)，請務必在切斷全部電源后進行；2、清掃及擰緊端子須在關閉電源后進行，以防短路及觸電；3、更換控制板或元器件時須在關閉電源后進行，以防損壞設備。（二）性能參數(shù)：輸入電壓：220±10%VAC，50HZ

電位控制精度：≤±5mV

參比電極：使用任意長效電極，極化電位-3V~3V任選二、KHL-30/40可控硅恒電位儀（一）操作注意事項：106（三）使用說明KHL-30/40型可控硅恒電位儀的使用，請遵照以下步驟進行：1、

連接電纜打開裝置的后蓋板，將準備好的電纜按接線端子上的標識，一一對應接好，接線端子圖如下：（三）使用說明1、連接電纜107說明：交流輸入端子：交流220V電源進線；輸出正端和輸出負端：是恒電位儀的直流輸出端，它接陽極和管道（陰極）；零位：是參比電極的參考零位，接在管道陰極上；參比：是參比電極給出的參比電位，接參比電極。

說明：108陰極保護講義1課件1092、操作方法：手動方法和自動方法2.1手動方式手動方式主要用于檢查、調試以及陰極初始極化時使用，其操作步驟如下：（1）將手動方式轉換開關旋至手動方式；（2）

打開電源開關；（3）順時針旋轉手動輸出電流給定電位器，使輸出電流達到所需值。

2、操作方法：手動方法和自動方法2.1手動方式陰極保護講義1課件1112.2自動方式自動方式用于無人值守時本設備自動將保護電位恒定于設點值。其操作步驟如下：(1)將工作方式（手動/自動）轉換開關旋至自動方式；(2)打開電源（停/啟）開關；(3)將（給定/測量）轉換開關旋至給定位置；(4)調節(jié)（電位給定）電位器設定所要的保護電位值（其值可以從電位指示儀表中顯示出）；2.2自動方式112

第九章陰極保護參數(shù)的測量

一、測量儀器

(一)

分類

按測量種類可分為：

1、電流安培計單位安培A

毫安計單位毫安mA

2、電壓伏特計單位伏特V

毫伏計單位毫伏mV

3、電阻歐姆計單位歐姆Ω

兆歐計單位兆歐MΩ第九章陰極保護參數(shù)的測量一、測量儀器(一)

分類

按113二、測量方法

1、儀表應具有滿足測試要求，顯示速度，攜帶方便，耗電小，堅固耐震，按國家有關規(guī)定進行校驗。

2、提高準確度宜選用數(shù)字式儀表。

3、管地電位測量應采用銅--飽和硫酸銅的參比電極

①銅電極采用紫銅(純度>99.7％)；

②CuSO4采用化學純，用蒸餾水配制；

③滲透膜采用滲透率高的微孔材料；

④允許電流密度≤5μA/cm2。

4、連接點接觸良好。

5、導線宜采用銅芯絕緣軟線。二、測量方法

1、儀表應具有滿足測試要求，顯示速度，114三、管地電位測試

1、地表參比法

a、用于測量管道自然電位、保護電位和犧牲陽極的開路，閉路電位的測量。

b、線路連接見圖。

c、使用高阻電壓表，推薦使用數(shù)字萬用表，如TD-830

d、CSE放在管道頂上方潮濕土壤，保證與土壤接觸良好。每次采用方法應相同，不然測量誤差太大造成錯誤判斷。

e、電壓表撥到合適的量程上。2、近參比法

a、當土壤IR降較大時，推薦采用近參比法。

b、沿管頂方向，距測試樁1m范圍內(nèi)挖一個安放參比電極的探坑，將參比電極置于距管壁3～5cm處。三、管地電位測試1、地表參比法

a、用于測量管道自1153、斷電法

a、為消除陰極保護電位中的IR降的影響，宜采用斷電法測試管道的保護電位。

b、斷電法通過電流斷續(xù)器來實現(xiàn)，斷續(xù)器應串連在陰極保護電流輸出端上。

c、在非測試期間，陰保站處于連續(xù)的供電狀態(tài)；在測試管道保護電位或防腐層電阻期間，陰保站處于向管道供電12S、停3S的間歇狀態(tài)下。同一系統(tǒng)的全部陰極保護站，間歇供電必須同步進行，同步誤差不大于0.1S。通電期間用地表法測得的電位，即為參比電極安放到管道處的管道保護電位。3、斷電法

a、為消除陰極保護電位中的IR降的影響，116陰極保護講義1課件117測量步驟：1、主要工具：萬用表、參比電極、連接電線、紗布、尖嘴鉗。2、把萬用表正極接參比電極、負極接測試樁測試線，參比電極與大地接觸良好，底部不能有巖石，并保持濕土，參比電極必須放在管道上方，3、打開儀器電源開關，調到測量所需電位檔位。4、待測量穩(wěn)定30秒鐘后，開始讀取較穩(wěn)定的數(shù)值，此時測的電位為管道的保護電位。測量步驟：118四、絕緣法蘭絕緣性能測試

1、電位法

a、用于判斷安裝在管道上絕緣法蘭的絕緣性能。

b、在陰極保護通電之前，用數(shù)字萬用表測量絕緣法蘭非保護側法蘭盤a的對地電位Va1；使保護側法蘭盤的對地位Vb達到保護電位值(-0.85～-1.5V)，再測量a點的對電位Va2，若Va2與Va1基本相同，一般認為絕緣法蘭絕緣性能良好；若Va2>Va1，且Va2接近Vb的數(shù)值，則一般認為絕緣法蘭絕緣性能很差。管道電絕緣：通過在管道中、在管道支撐構筑物上、或在管道附件上裝設專門的電絕緣裝置，避免在管道和其他金屬構筑物間形成金屬的導電通路。四、絕緣法蘭絕緣性能測試1、電位法

a、用于判斷安裝在119電位法測試接線示意圖電位法測試接線示意圖1202、漏電電阻測試法

a、用于已安裝到管道上絕緣法蘭，采用電位法測試其絕緣性能可疑時，應進行漏電電阻或漏電百分率測試。

b、絕緣法蘭漏電電阻測試的步驟如下：

1、按照下圖接好測試線路，其中a、b之間的水平距離不小于D，bc段的長度宜為30米。

2、調節(jié)強制電源E的輸出電流I1，使保護側的管道達到陰極保護電位值。

3、用數(shù)字萬用表測定絕緣法蘭兩側d、e間的電位差值△V。

4、測定bc段的管內(nèi)電流I2.5、讀取強制電源向管道提供的陰極保護電流I1。2、漏電電阻測試法

a、用于已安裝到管道上絕緣法蘭，采用121C、絕緣法蘭漏電電阻按照下式計算：RH=△V/I1-I2RH－絕緣法蘭漏電電阻△V－絕緣法蘭兩側的電位差I1－強制電源的輸出電流I2－bc段的管內(nèi)電流d、絕緣法蘭漏電百分率按下式計算：漏電百分率＝I1-I2/I1×100%若測試結果I2＞I1，則認為絕緣法蘭的漏電電阻無窮大，漏電百分率為零，絕緣法蘭絕緣性能良好。C、絕緣法蘭漏電電阻按照下式計算：122漏電電阻測試接線示意圖漏電電阻測試接線示意圖1233、絕緣法蘭失效或漏電絕緣法蘭質量欠佳,在使用一段時間后絕緣零件受損或變質,使法蘭不再絕緣,從而使得兩法蘭盤側不再具有絕緣性能。漏電點只可能發(fā)生在保護管道與非保護管道的交叉點,或保護管道的絕緣法蘭處,因此查找漏電點就很容易。4、漏電點的查找絕緣法蘭漏電的測定?？煞謩e測量絕緣法蘭兩側管段的管地電位,若保護側為保護電位,非保護側為自然電位,則絕緣法蘭正常。也可在非保護側測法蘭端部的對地電位,如果電位比非保護管道的電位要負,則此絕緣法蘭漏電。3、絕緣法蘭失效或漏電124五、土壤電阻率的測量

1、測試導線與儀器的連接如圖：

將藍色導線接測試插口H，將紅色導線接測試插口S，將綠色導線接測試插口ES，將黑色導線接測試插口E。

五、土壤電阻率的測量1、測試導線與儀器的連接如圖：將藍色1252、沿直線將四根接地棒打入地下，間距相等，接地棒插入地下的深度為a/20。3、將四根測試導線按儀器背面的接線圖連接。4、打開電源開關，將功能選擇開關調至ρ位置。5、按DIST鍵，以米為單位輸入接地棒間的距離a，范圍從1米到10米。

6、按START鍵，顯示按公式ρ=2πaR計算的土壤電阻率ρ，該土壤電阻率為土壤深度為a處的土壤電阻率。按SAVE鍵儲存測量值。

2、沿直線將四根接地棒打入地下，間距相等，接地棒插入地下的深1267、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。8、如想得到不同地方土壤電阻率的平均值，可按以下步驟進行：9、功能選擇開關調至AVG位置，按兩次CLR鍵，消除所有的儲存數(shù)值。10、功能選擇開關調至ρ位置進行土壤電阻率測量。11、按MEMAVG儲存所有的測量結果（最多可儲存10個測量值）。12、完成所有測量后，將功能選擇開關調至AVG位置，過一會顯示測量次數(shù)及平均值。7、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。127六、犧牲陽極輸出電流的測量（標準電阻法）

將0.1歐姆的標準電阻串聯(lián)在陽極輸出線中，采用準確度0.02級的數(shù)字萬用表測量電壓降，除以電阻即可以得到輸出電流。七、管/地電位測量（自然電位）

1、接線要求：與電位測試方法相同，但必須在被測管道斷開陰極保護并消除極化后方可測試，埋地管道的測試通常在斷開保護二十四小時后開始。

六、犧牲陽極輸出電流的測量（標準電阻法）

將0.1歐姆的標128八、參比電極的維護1、參比電極硫酸銅溶液的配制：把化學純硫酸銅晶體倒入干凈的玻璃燒杯中，然后倒入適量的蒸餾水（配置用水溫度25℃），用干凈的玻璃棒（不能用金屬棒）攪拌溶解，并由部分沉積，至此飽和硫酸銅溶液配成。2、打開參比電極上蓋，把參比電極中的液體倒出，取下各部件。3、檢查接點連接是否良好，接觸不良處重新連接。清除各部位的表面附著物，特別是銅棒應用砂紙打磨干凈。檢查半透膜是否完好，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換，如發(fā)現(xiàn)堵塞應用熱水認真浸泡清洗。4、倒入配置好的飽和硫酸銅溶液，使之淹沒銅棒的三分之二以上，擰緊上蓋，檢查底部半透膜應有溶液滲出，但不能有溶液漏出，否則應更換半透膜。八、參比電極的維護129九、管線內(nèi)電流的測量

1、主要工具：蓄電池、可調電阻器、電位差計、電流表、連接電線、紗布、尖嘴鉗。2、按圖連接測量線路，確保蓄電池流出電流與管內(nèi)電流方向相反。3、緩慢調整可調電阻器阻值，增大回路電流，同時注意觀察電位差計示值變化。4、當電位差計示值為零時，讀取電流表讀數(shù)，恢復可調電阻器至最大電阻值。5、重復步驟3、4兩次，取三次電流表讀數(shù)平均值即為管內(nèi)電流數(shù)值。九、管線內(nèi)電流的測量1、主要工具：蓄電池、可調電阻器、電位陰極保護講義1課件1311、陽極地床接地電阻的測量通常采用接地電阻三線測量法。2、測試導線與儀器的連接如圖：十、陽極地床接地電阻的測量將藍色導線接測試插口H，將紅色導線接測試插口S，將黑色導線接測試插口E。1、陽極地床接地電阻的測量通常采用接地電阻三線測量法。十、陽3、打開電源開關，將功能選擇開關調至EARTH3WIRES位置，將測試導線短路。4、按SAVE鍵，顯示字母K。接著按START鍵，首先顯示導線電阻值，然后顯示0.00，表示儀器已校準，可以進行接地電阻測量。如更換測試導線，須重新校正。5、將電壓探棒和電流探棒分別插入距陽極地床20米、40米的土壤中，要求電壓探棒與電流探棒連線與陽極地床垂直。金屬探棒插入位置土壤應潮濕，否則應加水潤濕。金屬探棒插入地面深度0.2米左右為宜。6、將藍色導線接電流探棒，將紅色導線接電壓探棒，將黑色導線接陽極地床，同時將陽極地床與陰極保護系統(tǒng)斷開。7、按START鍵開始測量并讀取讀數(shù)，該數(shù)值即為陽極地床接地電阻值。按SAVE鍵儲存測量值。

8、如需重新讀取測量數(shù)值，按RCL鍵讀取儲存數(shù)值。

3、打開電源開關，將功能選擇開關調至EARTH3WIRES位第十章陰極保護的運行管理

一、陰極保護投入前的準備和驗收(一)