陰極保護工程技術(shù)手冊-基礎(chǔ)知識

1、陰極保護工程技術(shù)手冊-基礎(chǔ)知識篇一、陰極保護簡介： 每種金屬浸在一定的介質(zhì)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）受到腐蝕而陰極區(qū)得到電子受到保護。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。實現(xiàn)這一目的的方法有兩種：一種是犧牲陽極陰極保護，一種是外加電流陰極保護。犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被

2、保護金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)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電位下。此方法廣泛應(yīng)用于保護小型（電流一般小于1安培）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(jié)構(gòu)。如，城市管網(wǎng)、小型儲罐等。外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從陽極體經(jīng)過土壤流向被保護金屬，使被保護金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)，如：長輸埋地管道，大型罐群等。二、陰極保護相關(guān)定義：1、自然電位：自然電位是金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的對地電位。自然電位隨著金屬結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、表面狀況和土質(zhì)狀

3、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-0.4V0.7V(CSE)之間，在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負，一般取平均值-0.55V。2、保護電位： 保護電位是指陰極保護時使金屬腐蝕停止時所需要的電位值。3、保護電流密度： 保護電流密度系指被保護構(gòu)筑物單位面積上所需的保護電流。4、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。處于土壤中的裸露金屬，最小保護電流密度一般取10mA/m2。5、最大保護電位如前所述，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

4、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(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂，所以必須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，超過最大保護電位時稱為“過保護”。6、瞬時斷電電位：在斷掉被保護結(jié)構(gòu)的外加電源或犧牲陽極0.20.5秒中之內(nèi)讀取得結(jié)構(gòu)對地電位。由于此時沒有外加電流從介質(zhì)中流向被保護結(jié)構(gòu)，所以，所測電位為結(jié)構(gòu)的實際極化電位，不含IR降（介質(zhì)中的電壓降）。由于在斷開被保護結(jié)構(gòu)陰極保護系統(tǒng)時，結(jié)構(gòu)對地電位受電感影響，會有一個正向脈沖，所以，應(yīng)選取0.20.5秒之內(nèi)的電位讀數(shù)。三、陰極保護材料-犧牲陽極 1、鎂陽極：鎂的密度為.74/cm3

5、 ，開路電位：-1.56V，但土壤中電流效率低，只有50左右。標準電極電位：2.37V，海水中的穩(wěn)定電位為：-1.45  E=0.7V在土壤電阻率小于.m 的地方可選用鎂陽極。高純鎂如果加工成帶狀陽極，可把應(yīng)用范圍擴大到1170.m的環(huán)境中。裸陽極                帶填包料陽極            &#

6、160;  帶狀鎂陽極型鎂陽極:主要應(yīng)用在土壤環(huán)境中。鎂陽極形狀、尺寸詳細數(shù)據(jù)見陰極保護工程手冊第72頁帶狀鎂陽極形狀及性能截面（A×B）9.5 ×19mm鋼芯直徑單重，kg/m3.2mm0.37電流輸出海水土壤（5000.cm）淡水(15000.cm)2.4A/m102、鋅陽極：鋅的密度為7.14/cm3，開路電位：1.03V，土壤中電流效率大于  E=0.2V通常應(yīng)用在小于500.cm電阻率的水中。在小于15.m土壤電阻率的土壤中也可用鋅陽極。高純鋅通常用來制造擠壓的帶狀陽極或作為固定參比電極、接地電池用。鋅也可做成鐲式陽極，主要應(yīng)用在水下和海底管道

7、上，一種是作成塊狀然后焊接在鋼支架上形成一個圓形，還有直接做成半環(huán)狀，直接扣在管道上。尺寸：25.4×28.5mm    15.8×22.2mm   12.7×14.2mm   8.7×11.9mm   3.9mm鋅帶                    不加填包料的鋅接地電池

8、特殊用途：鋅接地極，參比電極，接地電池，防交流干擾(陰極保護工程手冊78頁)3、鋁陽極： 鋁的密度為2.7/cm3，開路電位：.05V左右，電流效率大于70% ，E=0.25V通常應(yīng)用在小于150.cm電阻率的水中，鋁陽極通常不在土壤中使用。各種犧牲陽極的規(guī)格可以參照陰極保護工程手冊第71頁        儲罐用鋁陽極                 

9、60;   鋁合金陽極犧牲陽極種類的應(yīng)用選擇： 水中土壤中可選陽極種類 電阻率，.cm可選陽極種類電阻率，.cm鋁鋅鎂150500500帶狀鎂陽極鎂（-1.7v ）鎂鎂（-1.5V）鎂（-1.5V），鋅鋅或AL-ZN-IN-SI10060-10040-6040155（含CL）陰極保護材料外加電流1、可溶性金屬和合金：鋼鐵：優(yōu)點是運行時電極上析出氣體很少，因而不存在“氣阻”問題，因無氯氣析出，所有在封閉的容器中可應(yīng)用鋼陽極。埋設(shè)方式：一、豎向立式埋設(shè)，橫向電纜連接。二、豎向立式埋設(shè)，橫向仍用鋼鐵（扁鋼、圓鋼或鋼管）連接。三、深井式地床，為了起到深井陽極地床的作用，在整體形鋼管

10、陽極的上部，如15m以內(nèi)，要進行防腐絕緣。鋼鐵陽極已很少應(yīng)用，不過在高電阻率環(huán)境中，仍是首選材料。 有色金屬：鋁的腐蝕產(chǎn)物無毒，無色，工作時不析出氯氣，所以可以用于封閉的容器和淡水儲罐中的保護。而用鋁作輔助陽極，其產(chǎn)物還可起到一定的降垢和緩蝕作用。通常使用20mm直徑的長條型擠壓陽極，海水中最好用純鋁。2、整體非金屬導(dǎo)體磁性氧化鐵，本身受制造工藝的限制，現(xiàn)在還不能制造大型的電極，僅制作熱水器等水中構(gòu)筑物的電化學(xué)用輔助陽極。碳素陽極， 主要是石墨陽極和碳兩種。碳素回填料主要是為了避免“氣阻”，延長陽極壽命。通常的冶金焦炭渣便可滿足。3、部分鈍化的金屬和合金高硅鑄鐵：可單獨使用也可和碳素填料一起使

11、用，后者情況和石墨陽極情況相似。高硅鑄鐵的電纜接頭過渡電阻小于0.01歐，脫出拉力大于陽極體自重的兩倍。對于高硅鑄鐵可以做成預(yù)制式陽極體、深井陽極體。 單支高硅鑄鐵                      預(yù)包裝高硅鑄鐵陽極體4、完全鈍化的金屬鍍鉑鈦：可以加工成各種形狀。還有鍍鉑鈮和鍍鉑鉭兩種材料形式。鍍鉑陽極對電流波紋很敏感，當(dāng)通以50HZ交流電時，鉑的表面會形成褐色的氧化物，產(chǎn)生鉑

12、的高腐蝕率。鍍鉑陽極在1KA/m2的高電流密度下應(yīng)用，因陰極析氫，也會導(dǎo)致表面膜的破壞，原因可能是氫滲入到鈦基中的后果。鍍鉑型陽極的基體：1、鈦：在陰極保護領(lǐng)域中，鍍鉑型陽極的基體多選用鈦。同樣也可以做成預(yù)制陽極體和深井陽極體。 2、鈮和鉭：價格比鍍鉑鈦貴，但它具有良好的電導(dǎo)性和較高的擊穿電壓。這兩種金屬主要用于海洋構(gòu)筑物中，當(dāng)用于高電阻率水，需要較高激勵電壓的船舶上選擇陽極，以及固定構(gòu)筑物上陽極距離較遠且電流較大時，這時選用鈮就比鉭經(jīng)濟。管狀硅金屬氧化物陽極            &

13、#160;預(yù)制式深井陽極體             貴金屬氧化物陽極帶鍍鉑型陽極的選用：陰極保護大量應(yīng)用鍍鉑型陽極防止與海水接觸的鋼構(gòu)筑物的腐蝕。而在淡水中雖然鍍鉑陽極的溶解速度在淡水中比在海水中高出倍，但鍍鉑型陽極在這一領(lǐng)域還是合適的。5、柔性陽極：柔性陽極用導(dǎo)電塑料制成，把導(dǎo)電塑料包覆在銅芯上，美國瑞侃公司生產(chǎn)帶有碳粉填包的柔性陽極。強制電流的電源輸出的電能約有80%消耗在陽極地床上，所以陽極的數(shù)量和敷設(shè)方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。陽極數(shù)量少，地床電阻高、耗電量大，雖然建設(shè)費

14、用低，但運行費用高，反之，陽極數(shù)量多，地床電阻小，耗電量減少，建設(shè)費用雖高，但運行費用低，根據(jù)設(shè)計給定的保護電流和土壤電阻率選取最佳的陽極數(shù)量。陰極保護材料介紹配套材料1、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，其電極電位具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性，構(gòu)造簡單，在陰極保護領(lǐng)域中得到廣泛采用。參比電極根據(jù)其材質(zhì)的不同分為:銅/硫酸銅參比電極（Cu/CuSO4）、鋅參比（ZN）、銀/氯化銀參比（Ag/AgCL）,鋅參比主要應(yīng)用在海水中，在土壤中應(yīng)用鋅參比時，其土壤成分應(yīng)是氯化物類型。長效硫酸銅參比電極    

15、60;     高純鋅參比電極               便攜式參比電極現(xiàn)在陰極保護工程中通常采用硫酸銅參比電極。硫酸銅參比電極分：長效硫酸銅參比電極（單陶型和雙陶型），便攜式參比電極。土壤中或浸水鋼鐵結(jié)構(gòu)最小陰極保護電位（V） 被保護結(jié)構(gòu)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）-0.95-0.8

16、50.15-0.8782、測試樁測試樁用于陰極保護參數(shù)的檢測，是管道管理維護中必不可少的裝置，按照測試功能沿線布設(shè)。通常測試樁每公里設(shè)置一支，電流測試樁通常5-8公里設(shè)置一支。特殊地段可根據(jù)情況增加。 現(xiàn)在的測試樁有水泥測試樁，鋼管測試樁，玻璃鋼測試樁，塑料測試樁等。根據(jù)測試樁的類型分為：電位測試樁和電流測試樁，以及套管測試樁，絕緣連接測試樁，犧牲陽極測試樁及其他測試樁。普通鋼管測試樁               防雨型測試樁   &#

17、160;          絲扣型測試樁3、鋅接地電池：在交流干擾影響范圍內(nèi)以及雷電多發(fā)區(qū)里，為了防止強電流沖擊引起的破壞，需要在絕緣裝置兩側(cè)或電力接地體與管道之間裝設(shè)由犧牲陽極構(gòu)成的鋅接地電池，這一要求在NACE  RP01-77和SY/T0086-95中都有規(guī)定。預(yù)包裝好的鋅接地電池                 

18、;   鋅接地電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)它由兩支或四支犧牲陽極（多采用鋅陽極）用塑料墊塊隔開并成雙的綁在一起，陽極材料尺寸；40mm×40mm×500mm，裝在填滿導(dǎo)電性填包料的袋子里。由被隔開的犧牲陽極各引出一根導(dǎo)線接至相鄰的兩側(cè)，一旦有強電沖擊，強大的電涌將通過填料的低電阻傳到另一側(cè)，而不損壞被保護構(gòu)筑物。四、犧牲陽極與外加電流陰極保護方法比較： 方法優(yōu)點缺點強制電流、輸出電流連續(xù)可調(diào)、保護范圍大、不受環(huán)境電阻率影響、工程越大越經(jīng)濟、保護裝置壽命長、需要外部電源、對鄰近金屬構(gòu)筑物干擾大、維護管理工作量大犧牲陽極、不需要外部電源、對鄰近構(gòu)筑物無干擾或很小、投產(chǎn)調(diào)試后

19、可不需管理、工程越小越經(jīng)濟、保護電流分布均勻，利用率高、高電阻率環(huán)境中不宜使用、保護電流幾乎不可調(diào)、覆蓋層質(zhì)量必須好、投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜、消耗有色金屬排流保護極性排流、利用雜散電流保護管道、經(jīng)濟實用、方法簡單，只需簡單管理、有雜散電流時，可自動防止雜散電流腐蝕、對其他構(gòu)筑物有干擾影響、干擾源停運時，保護體得不到保護、易造成過負電位強制排流、保護范圍廣、電壓、電流連續(xù)可調(diào)、以干擾源的負饋線代替輔助陽極，結(jié)構(gòu)簡單、干擾源停運時，保護體仍被保護、不存在陽極干擾、對其他構(gòu)筑物有干擾影響、需要外部電源、排流點易過保護五、鋼質(zhì)構(gòu)筑物所需陰極保護電流密度 鋼構(gòu)筑物覆蓋層狀況保護電流密度，mA /埋地管道、容器

20、、儲罐、電纜、導(dǎo)管凱裝電纜套管、接地極塑料瀝青玻璃布瀝青羊毛氈油浸黃麻無覆蓋層0.001-0.010.01-0.050.3-7.03-1710-100淡水橋梁、上、下水構(gòu)筑物閘門，水壩水罐，水井熱交換器，鍋爐良好涂覆層舊涂覆層無涂覆無涂覆0.05-0.60.5-85-13100-600海水浮標，船底航行中的船舶碼頭設(shè)施，浮橋，浮筒鋼板樁，壓載艙良好涂覆舊涂覆層舊涂覆層無涂覆層0.2-2020-100050-1000100-1000 六、陰極保護參數(shù)的測量：1、測量儀器(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

21、兆歐計單位兆歐M(4)、電功率P=VI單位mW、W、kW2、測量方法(1)、儀表應(yīng)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(guān)規(guī)定進行校驗。(2)、提高準確度宜選用數(shù)字式儀表。(3)、直流電流表選用原則3.1、內(nèi)阻應(yīng)小于被測回路總電阻的5；陰極保護基礎(chǔ)知識3.2電流表的靈敏閥應(yīng)小于被測電流值的5；3.3電流表準確度應(yīng)不低于2.5級。（4）、直流電壓表選用原則4.1、內(nèi)阻100K/V；4.2靈敏閥應(yīng)小于被測電壓值的5；4.3準確度應(yīng)不低于2.5級。（5）、管地電位測量應(yīng)采用銅-飽和硫酸銅的參比電極5.1銅電極采用紫銅(純度99.7)；5.2CuSO4采用化學(xué)純，用蒸餾水配制

22、；5.3滲透膜采用滲透率高的微孔材料；5.4允許電流密度5A/cm2。（6）、連接點接觸良好（7）、導(dǎo)線宜采用銅芯絕緣軟線，若有電磁干擾時宜選用屏蔽導(dǎo)線。 3、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、線路連接見照片。c、使用高阻電壓表。推薦使用數(shù)字萬用表，如TD-830d、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(yīng)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(dāng)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

23、極置于距管壁35cm處。4、絕緣法蘭絕緣性能測試（1)、兆歐表法用于在安裝之前測量絕緣電阻值，用磁性接頭將500V兆歐表輸入端的測量導(dǎo)線壓接在絕緣法蘭的短管上，轉(zhuǎn)動兆歐表手柄，使手搖發(fā)電機達到規(guī)定轉(zhuǎn)速,并在此轉(zhuǎn)速下保持10秒鐘，此時兆歐表指針穩(wěn)定指示的電阻即為絕緣法蘭的絕緣電阻值。（2）、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(cè)法蘭盤a的對地電位Va1；使保護側(cè)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Va2Va1，且Va2接近V

24、b的數(shù)值，則一般認為絕緣法蘭絕緣性能很差。5、土壤電阻率的測量1、四極法測量步驟（1)在測量區(qū)沿直線等距離插入四根金屬電極，電極彼此相距S米，S米為測量深度，插入地表深度為1/20S為宜。（2)將儀表穩(wěn)定平放地面，調(diào)整儀表指針在標準黑線上。（3)打開C2和P2連接片，四根導(dǎo)線分別連接到相應(yīng)的電極上。（4)倍率開關(guān)置于X10檔，轉(zhuǎn)動手搖發(fā)電極(120轉(zhuǎn)/分)同時旋轉(zhuǎn)測量標度盤旋紐使指針對準標準黑線，如小于1，倍率減小一擋，(倍率標度在3擋X10，X1，X0.1)至得到準確值，R=倍率檔值X測量標度盤讀數(shù)。（5)計算=2sR      

25、為Sm深土壤電阻率。6、犧牲陽極輸出電流的測量將標準電阻串聯(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。7、接地電阻測量1)輔助陽極接地電阻測量.采用三極法，土壤電阻率均勻時，遠電極距陽極2L，中間極距陽極L，測量接地電阻。測量過程中，移動3次中間極，移動距離為10%L。如3次測量的數(shù)據(jù)接近，則取此電阻值。其中L為陽極長度，測量方向與陽極方向垂直。2)測量犧牲陽極接地電阻時，方法與上述類似，間距分別為20米和40米。注意應(yīng)把陽極與管道斷開。（參見“埋地鋼制管道陰極保護參數(shù)測試方法，SYJ23-86”）8、雜散電流干擾下電位的測量：存在雜散電流的地方，

26、必須進行多次測量，它們隨時間連續(xù)變化，同時相互之間也是不斷變化的。在雜散電流的地方，雜散電流排流點通常建在管道的管地電位最正的地方。當(dāng)雜散電流排流被切斷時，迅速建立雜散電流流出的過正電位，該電位不是無IR降的。在遠處，將測量到一個雜散電流流入的過負電位，它也不是無IR降的。只有當(dāng)雜散電流源不工作時，才有可能在雜散電流地區(qū)測定無IR降的管地電位。為了避免發(fā)生比保護電位更正的電位，在雜散電流地區(qū)應(yīng)將管地電位設(shè)定為比沒有雜散電流的地方的裝置負的多，這樣做更安全。根據(jù)記錄，能夠確定當(dāng)雜散電流源不工作時，應(yīng)當(dāng)在什么地方測量無IR降的管地電位。加入在這些點上實際測量的電位比保護電位更負，能夠設(shè)想已有足夠的

27、陰極保護了。為了估計陰極保護的管道在雜散電流發(fā)生源工作期間的無IR降的管地電位，借助極化探頭能夠獲得真實的極化狀態(tài)。七、陰極保護工程手冊中關(guān)于測量技術(shù)的介紹：1、電位測量：1.1、一般原則：管地電位的測量有3種意義：1.1.1、加陰極保護的管地電位是衡量土壤腐蝕性的一個參數(shù)。1.1.2、施加陰極保護的管地電位是判斷干擾程度的重要指標。1.1.3、當(dāng)有干擾時，管地電位的變化是判斷干擾程度的重要指標。按電化學(xué)保護的真實含義來分析管地電位，測量的管地保護電位應(yīng)該是純極化電位，不應(yīng)含有土壤IR降，為了保證電位測量的可靠性，測量所用電壓表應(yīng)是高內(nèi)阻的，通常應(yīng)大于100KV，靈敏閥應(yīng)小于被測電壓值的5%。

28、消除IR降的測量方法很多，其中斷電法是最常用的，注意采用斷電法測量管地極化電位時，要考慮管道的極化時間對測量結(jié)果的影響。1.2、參比電極：電位測量中要注意的另一問題是參比電極的精度，內(nèi)阻和測量流過的電流。測量用參比電極應(yīng)具有下列特點：長期使用時電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，不易極化，壽命長，并有一定的機械強度。參比電極種類很多，常用的有甘汞、銀氯化銀、銅硫酸銅電極、工程中固定設(shè)置的還有鋅參比電極和長效銅硫酸銅電極。1.2.1、銀氯化銀電極：氯化銀的溶解度很小，所以有效的銀氯化銀電極要求銀與氯化銀之間具有緊密的接觸。當(dāng)在水中使用銀氯化銀電極時，電極的電位會隨著水的含鹽量而變化。當(dāng)氯離子濃度變化10倍時，電

29、極的電位大約變化60mV，因此，如果用這類電極測量含鹽量變化的水或土中金屬構(gòu)筑物的電位時，則應(yīng)以一只不穿孔的容器內(nèi)盛飽和氯化鉀溶液，而將電極浸入該溶液中通過一個多孔的滲透膜與環(huán)境接觸。不用時，電極中的溶液應(yīng)該倒掉，或者吧電極放置在氯化鉀的飽和溶液中。1.2.2、銅硫酸銅電極：銅硫酸銅電極是由銅和飽和硫酸銅溶液所組成。銅硫酸銅電極的結(jié)構(gòu)如圖所示：陰極保護工程手冊第296頁制作銅硫酸銅電極的基本要求是電極必須用電解銅，以保證銅的純度，其次是硫酸銅溶液必須是飽和的。用蒸餾水和化學(xué)純硫酸銅晶體配置。飽和的標志是在使用過程中，溶液中一直保持有過剩的硫酸銅晶體。為了防止測量過程中電極的極化，制作時要保證銅

30、電極和硫酸銅溶液的接觸面足夠大，使電極工作時的電流密度5Acm2.，參比電極的內(nèi)阻和接地電阻是影響精度的一個因素.1.2.3、極化探頭：測試探頭是由鋼盤、參比電極和電解質(zhì)組成，外部用絕緣性隔離，只留一個多孔塞子（滲透膜）作為測量通路，這樣的結(jié)構(gòu)可避免外界電流的干擾，使參比電極和鋼盤之間的電阻壓降最小。鋼盤用和管道相同的材質(zhì)制成，并用導(dǎo)線與管道相連。極化探頭使用于雜散電流區(qū)域內(nèi)的電位測量，用探頭測得的電位平滑，可靠，真實。不受干擾的影響。1.3、測量方法：1.3.1、地表參比法：該方法是埋地金屬構(gòu)筑物的常規(guī)測量方法，該法的測試要點是將參比電極放在地下金屬構(gòu)筑物的頂部地面上，并確保參比電極和土壤電

31、接觸良好。用從金屬構(gòu)筑物上引出地面的測試導(dǎo)線的參比電極引線同時接入高阻電壓表，直接測取讀數(shù)。該法可用于測試樁處的定點測量，也可用于管道頂部的長距離閉路測量，測量所得的數(shù)據(jù)代表了正對參比電極處的管地電位。1.3.2近參比法：為了更精確的測得管地電位，盡可能的減少土壤電阻壓降成分，可將參比電極盡量靠近被測管道表面。此法的測量要點是把參比電極（通常用長效硫酸銅電極或測試探頭）盡量靠近被測構(gòu)筑物表面，如果被測表面帶有良好的覆蓋層，參比電極對應(yīng)處應(yīng)該覆蓋層的露鐵點，否則意義不大。1.3.3滑動參比法：此法主要用于大型儲罐地板外壁陰極保護電位分布的測量。對于新建儲罐，一般可不用滑動參比法，而是在設(shè)計期間，

32、在罐底中心及半徑上每5-10m布置一支參比電極（通常用長效硫酸銅電極或帶填料的鋅參比電極），如同近參比法，測知罐底板的電位分布，對于已建儲罐，滑動參比法可能是一種可行的方案?；瑒訁⒈确ㄊ窃诒粶y儲罐的罐底預(yù)埋上一支通至罐中心的硬塑料管，在對應(yīng)的罐底板的位置上鉆上6的孔眼，并用沙網(wǎng)包纏以防地下泥沙流入堵塞管子。測量時，管內(nèi)注滿水，用一支帶有海綿的參比電極在管內(nèi)滑動，測取相應(yīng)的電位。1.4、電位測量中的IR降及其消除：所謂IR降系指電流在介質(zhì)中流動所形成的電阻壓降，在管地電位測量中，IR降屬于有害成分，應(yīng)予去除。IR降由參數(shù)I和R共同作用，通常多在幾十毫伏到幾百毫伏之間，當(dāng)電阻率高時，幾千毫伏有時也

33、會出現(xiàn)，。由于IR降在陰極保護電位測量中難以避免，所以消除IR降的測量技術(shù)就成了各國腐蝕專家的首要任務(wù)。1.4.1瞬間斷電法：這是最普遍的方法，斷電意味著I=0，因而IR=0，斷電之后，管道電位立即降落下來，然后再慢慢衰減。電位的瞬間降落就是IR降成分。有關(guān)“瞬間”概念的數(shù)量級，取決于濃差極化的程度和可能產(chǎn)生擴散的速率，一般在沙質(zhì)透氣性土壤中為s級或更小。瞬間斷電法要求管道上所有相連的接地保護、犧牲陽極均須斷開，管道上多元保護裝置也要同時斷開，在測試點處不應(yīng)有雜散電流的干擾，測量中應(yīng)使用響應(yīng)速度極快的自動記錄儀。有時，由于管道覆蓋層缺陷大小不同，導(dǎo)致極化程度的不一致，斷電后，這種極化程度的不一

34、致又會導(dǎo)致產(chǎn)生局部宏電池，使得斷電后電位中仍含有IR降成分。1.4.2試片斷電法：管道瞬間斷電法固然能消除IR降成分，但由于上述諸多因素限制，使得測量精度難以保證，為此推出試片斷電法。做法是在測試點處埋設(shè)一裸試片，其材質(zhì)、埋設(shè)狀態(tài)和管道相同，試片和管道通過電纜連接，這樣就模擬了一個覆蓋層缺陷，由管道的保護電流進行極化。測量時，只需斷開試片和管道的連接導(dǎo)線，就可測得試片的斷電電位，從而避免了切斷管道主保護電流及其他電連接的麻煩，雜散電流的影響亦小，可忽略不計，而且不存在斷電后的極化率差異的宏電池作用。不過由于試片要泄漏電流，故管道上不宜裝設(shè)太多，可在電流測試樁處設(shè)置，即5-10公里設(shè)一處。2、電

35、流測量：和電位測量相反，電流測量中要求儀表的內(nèi)阻盡可能的小，應(yīng)在被測回路總電阻的5%以內(nèi)。電流表的靈敏閥應(yīng)小于被測電流值的5%2.1、犧牲陽極輸出電流：2.1.1、標準電阻法：在犧牲陽極保護回路中串入一個標準電阻（R），通常選用阻值為0.1歐，精度為0.02級的標準電阻，再用高阻電壓表測取標準電阻兩端的電壓（V），通過歐姆定律計算出犧牲陽極輸出電流（I）。I=V/R犧牲陽極電流測量時要注意不應(yīng)造成回路斷路，否則影響測量結(jié)果的準確性。2.1.2雙電流表法：選擇兩只相同型號的電流表（可選數(shù)字萬用表），將一只電流表串入測量回路，讀取電流值1，然后再將第二只電流表，用相同量程串入測量回路，讀取兩只表的

36、電流值1和2，取它們的平均值為2。然后，按下式計算犧牲陽極輸出電流： ,此法測量時要注意兩只電流表型號、量程均應(yīng)相同。2.2、管線內(nèi)電流的測量：2.2.1電壓降法：長線線路內(nèi)流動的電流（如電纜金屬護套或管道）可根據(jù)歐姆定律，測取一段線路上的電壓降，再通過計算得出電流值。I=Vab/Rab對于DN700以下的管道，電流測量若選取管長30m，管段電阻約為0.3m，當(dāng)選用精確的電壓表，可測出0.1mV的電壓，所以測量的精確度0.3A。對于大于DN700的管道，電流測量段一般以50m為宜。由于壁厚的變化及難以得到鋼的準確電導(dǎo)率，所以，在測量時盡量采用較長的管道長度。管徑大于1m時，測量長度100m是合

37、適的，為便于地面測量，在設(shè)計中，設(shè)有電流測試樁時，對測量段長度應(yīng)有規(guī)定。通常電流測試樁內(nèi)接有4條導(dǎo)線，可按電阻測量方法，對ab段的電阻進行實測標定，這樣作可以免去長度和電導(dǎo)率等因素帶入的誤差。2.2.2、補償法：補償法的測量管段的長度要求和電壓降法一樣。在電流測試樁中引出4根導(dǎo)線，可供該法接線用。測量時，合上開關(guān)E，調(diào)節(jié)可變電阻器R，當(dāng)檢流計G（或用電位差計）指示為零時，電流表A中的讀數(shù)即為管內(nèi)電流。此法優(yōu)點是測量精度高，不要求知道管內(nèi)電阻。此法測得的電流與實際管內(nèi)電流方向相反。3、電阻測量：3.1、土壤電阻率測量3.1.1土壤箱法：本方法實際應(yīng)用不是很多，具體可參考陰極保護工程手冊第304頁

38、。3.1.2、原位測量法：原位測量法中四極法具有數(shù)據(jù)可靠，原理簡單，操作方便的特點。測量時要求四探針一字形分布，間距相等，探針插入地下的深度為120a,通過C1、C2兩極間的電流I和P1、P2兩極間的電位，測得電阻R=V/I,然后通過下式計算出電阻率：=2R。此方法中針式電極會導(dǎo)致測量誤差，為了避免誤差不超過5%，電極的插入深度必須小于a/5,而電極直徑必須小于a/25,當(dāng)凍土厚度20cm以上時，不宜進行測量。為了避免極化對數(shù)值準確度的影響，可將P1、P2兩探針改用硫酸銅電極，進一步的改進是將電源改用交流電。3.2、接地電阻：接地電阻的測量通常采用三極法，測量電流是由被測接地體和輔助接地極饋入

39、的，在被測接地體和輔助探針之間進行電位測量，按歐姆定律換算成電阻。如圖一所示。當(dāng)L值較小時，取d13為2L，d12為L。對于犧牲陽極，d13取40m,d12取20m。當(dāng)L值較大時，可選用圖二接線方式，此時d12=d13=2L,由此可知，當(dāng)L為電纜或管道時，這種測量方法在實際中是做不到的。通常測量所用儀表為ZC-8型接地電阻測量儀。八、管道陰極保護測試項目及要求：管道陰極保護管理測試項目中，以測量管地電位為主。通過測得數(shù)據(jù)，可作如下的分析：評估陰極保護系統(tǒng)的有效性提供常規(guī)的管道陰極保護運行數(shù)據(jù)判明保護水平不適當(dāng)?shù)膮^(qū)域確認可能受到施工、雜散電流干擾或其他異常環(huán)境條件有害影響的位置。選定可供定期檢測的區(qū)域。當(dāng)管道覆蓋層老化或質(zhì)量太差，所需保護電流過大時，應(yīng)進行線路電流測試，判斷保護電位水平、電流大小、電流方向。對于局部漏電嚴重的地方應(yīng)重點檢測。1、犧牲陽極系統(tǒng)：1.1測試項目：a:土壤電阻率b:陽極接地電阻c：陽極開路電位d：陰極開路電位e：陽極輸出電流f：保護電位1.2測試時間間隔要求：a：投產(chǎn)測試應(yīng)在埋地15天以后進行。b：管理測試應(yīng)每年進行一次。c：日常管理，應(yīng)在每月進行一次保護電位測試，地面設(shè)施的觀察和維護。1.3犧牲陽極