管道陰極保護知識陰極保護參數(shù)課件

各種金屬材料在不同的介質(zhì)條件下，具有不同的腐蝕電位、保護電位和保護電流密度。

正確選擇和控制這些參數(shù)是決定保護效果的關(guān)鍵。第三節(jié)陰極保護參數(shù)第1頁/共18頁管道自然腐蝕電位就是金屬管道在未通電保護之前的對地電位，簡稱自然電位。

自然腐蝕電位隨著管道表面狀況(防腐層質(zhì)量、管道腐蝕情況等)和土壤條件的不同而異。

此外，季節(jié)的變化對管道自然腐蝕電位的影響也很大。一、自然腐蝕電位第2頁/共18頁為使腐蝕過程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達到的電位稱為最小保護電位。顯然最小保護電位等于腐蝕原電池陽極的起始電位。

埋地油氣管道的最小保護電位與管材種類、土壤情況有關(guān)。根據(jù)實驗測定，鋼質(zhì)管道在一般土壤中的最小保護電位為一0．85V左右(相對飽和硫酸銅參比電極)。二、最小保護電位第3頁/共18頁

管道通人陰極電流后，管道電位變負，當其負電位提高到一定程度時，H+在陰極表面還原，使得管道表面會析出氫氣，減弱甚至破壞防腐層的粘結(jié)力。所以必須將通電點電位控制在比析氫電位稍正一些的位置。這個電位稱為最大保護電位。最大保護電位應(yīng)經(jīng)過試驗，考慮防腐層的種類及環(huán)境來確定，以不損壞防腐層的粘結(jié)力為準。三、最大保護電位第4頁/共18頁

保護電流密度是指被保護金屬上單位面積所需的保護電流。管道保護電流密度與管材、防腐層狀況、土壤環(huán)境等因素有關(guān)，有時還受到季節(jié)的影響。陰極保護時，使管道停止腐蝕或達到允許程度時所需的電流密度值稱為最小保護電流密度。四、保護電流密度第5頁/共18頁因為保護電流密度不是固定不變的數(shù)值，所以，一般不用它作為陰極保護的控制參數(shù)；只有無法測定電位時，才把保護電流密度作為控制參數(shù)。第6頁/共18頁

對于無防腐層的裸鋼管道，最小保護電流密度可用下列經(jīng)驗公式表達：

i×p=50式中i——最小保護電流密度，μA／m2；

p——土壤電阻率，Ω·m。不同表面狀況的鋼管的最小保護電流密度參見表1—3—3。表1—3—3不同表面狀況的鋼管的最小保護電流密度第7頁/共18頁

從表1—3—3中可以看出：裸管比有防腐層的管道需要的保護電流密度大得多；土壤電阻率越小，需要的保護電流密度越大。

由于在實際工作中很難測定腐蝕電池的陰、陽極的具體位置和面積的大小，故表l一3—3中所列數(shù)據(jù)都是按與電解質(zhì)接觸的整個被保護金屬表面積計算的。第8頁/共18頁

類似的試驗數(shù)據(jù)對于較小的金屬構(gòu)筑物，如油罐的罐底、平臺的樁等是適用的；對于沿途土壤電阻率和防腐層質(zhì)量變化較大的長距離管道，則往往偏差較大。故對于管道的陰極保護，常以最小保護電位和最大保護電位作為衡量標準。第9頁/共18頁

(1)在施加陰極電流的情況下，測得管地電位為一850mV(CSE)或更負。測量中必須排除附加電壓降(IR降)的影響。該指標是一個被廣泛接受的參數(shù)，大量試驗和工程實踐都證明采用該指標時，埋地管道陰極保護效果顯著，安全可靠。五、陰極保護準則SY／T0036--2000提出的陰極保護準則有以下內(nèi)容。

(一)埋地鋼質(zhì)管道陰極保護準則第10頁/共18頁

(2)相對飽和硫酸銅參比電極的管／地極化電位為一850mV或更負。(3)管道表面與土壤接觸的穩(wěn)定的參比電極之間的陰極極化的電位值最小為100mV。這一準則可能用于極化的建立過程中或衰減過程中。第11頁/共18頁

負偏移100mV稱為管道極化偏移電位，它是在中斷保護電流后，測定即時出現(xiàn)的管道／土壤界面問實際的保護電位與自然電位的差值。當此值超過100mV時，可以認為管道受到了良好的陰極保護。本指標用于管道表面是均勻極化而又沒有雜散電流干擾的情況下，判定陰極保護效果是相當準確的。在具有中斷電流測量手段時，推薦采用這個指標。第12頁/共18頁

(1)對于裸鋼表面或涂敷不良的管道，在預(yù)先確定的電流排放點(陽極區(qū))確定凈電流是從電解質(zhì)流向管道表面。(2)當土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0．5％(質(zhì)量百分數(shù))時，通電保護電位應(yīng)達到一950mV或更負。

(二)特殊條件的考慮第13頁/共18頁

在工程實際中也可采用通電情況下管道對地電位較自然電位向負偏移300mV以上的指標。選用這個偏移指標時應(yīng)考慮以下因素：

(1)本指標不能提供完全的保護，但在無雜散電流環(huán)境下，對裸露或防腐層質(zhì)量低劣的管道則是切實可行的手段：第14頁/共18頁

(2)在具有良好防腐絕緣層的管道或受到雜散電流干擾的管道上，使用本指標是浪費的或錯誤的；(3)本指標能有效地停止大部分金屬管道的宏觀腐蝕，但是對停止金屬管道表面上的微觀腐蝕將是有限度的。第15頁/共18頁

在應(yīng)用上述判定指標時，應(yīng)注意測量誤差，因為地下管道陰極保護電位不是在金屬和土壤介質(zhì)接觸界面上的某一點進行測定，而是將參比電極放在位于管道上方或在地面的遙遠點上進行測量，管道金屬和電解質(zhì)溶液界面上的電位差不會完全等同于管道金屬與土壤間的電位差，這是由于電流流經(jīng)管道，金屬界面與參比電極之間的土壤之間產(chǎn)生附加電壓降(IR降)造成的。第16頁/共18頁

它表現(xiàn)為測得的管地電位比實際更負，即地面測量雖已達到保護電位，實際管道并不一定達到了保護電位。這是管道保護