埋地钢质管道阴极保护测量技术
沈阳龙昌管道检测中心马负
1 前言
埋地钢质管道阴极保护系统一旦投用，就要定期对该系统的性能进行评价，确认阴极保护系统的效果，以判断其是否能够充分控制腐蚀。但是，在实际工作中直接确定管道是否处于腐蚀状态是十分困难和复杂的。且有些技术在工业化的现场条件下是无法实现的，因此必须依赖一些间接的、技术上可行的方法来评估阴极保护系统的有效性。目前我们采用的主要方法是通过测量管道的电位、电流、电阻等相关参数，与选定的判据进行比较以达到评价阴极保护系统有效性的目的。
阴极保护测量技术内涵十分丰富。因为腐蚀是电化学过程，所以是电化学和电学测量技术的结合。为达到测量的规范和统一，最大限度的减少测量误差，国家制定了相关标准。即GB/T 21246—2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》、GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》、GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》。这里我们主要结合国家标准对阴极保护测量技术进行讨论。
2 判据
阴极保护理论研究表明，被保护体达到完全阴极保护的真正判据是被保护体上的各阴极均被极化到被保护体上最活性阳极的开路电位。在这一电位点处腐蚀电流已经停止了，再施加更多的保护电流是不必要的，也是不经济的。在这一点上对真正判据的理解是很容易的，但是应用这个判据去解决实际腐蚀问题却是不可能的，因为被保护体上最活性阳极的开路电位是不可能准确计算的也不可能在现场测量获得。因此，必须有替代的判据。一个替代的阴极保护判据，其目的是提供一个基准点，对某个指定物体施加阴极保护的水平可相对于此基准进行比较。一个好的判据有某些期望特征，包括较广泛的结构体适用性、环境的实用性、便于应用、可靠的科学基础、将腐蚀减轻到可接受水平的极大可能性以及过度保护带来的危害性。
目前我们采用的判据为国家标准GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保
护技术规范》中的4.3 阴极保护准则。具体内容为：
一般情况：
1、管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位，下同）应为-850mV（CSE）或更负。
2、阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1200mV（CSE）更负。
3、对高强度钢（最小屈服强度大于550MPa）和耐蚀合金钢，如马氏体不锈钢，双向不锈钢等极限保护电位则要根据实际析氢电位来确定。其保护电位应比-850mV（CSE）稍正，但在-650mV（CSE）至-750mV的电位范围内，管道处于高pH值SCC的敏感区，应予注意。
4、在厌氧菌或SRB及其它有害菌土壤环境中管道阴极保护电位应为-950mV （CSE）或更负。
5、在土壤电阻率100Ω·m至1000Ω·m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-750mV（CSE）；在土壤电阻率ρ大于1000Ω·m环境中的管道，阴极保护电位宜负于-650mV（CSE）
特殊考虑
当一般情况准则难以达到时，可采用阴极极化或去极化电位差大于100mV 的判据。在高温条件下、SRB土壤中存在杂散电流干扰及异种金属材料偶合的管道中不能采用100mV极化准则。
3 基本测量技术简介
阴极保护参数的测量主要为三个参数：电位、电流和电阻。按GB/T 21246—2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》现分别予以介绍：
3.1、管道电位
⑴、管地电位测量的意义：
①、未加阴极保护的管地电位是衡量土壤腐蚀性的一个参数。（自然电位）
②、施加阴极保护的管地电位是判断阴极保护程度的重要参数。（保护电位）
③、当有干扰时，管地电位的变化是判断干扰影响程度的重要指标。
⑵、测量一般要求：
①、所用电压表内阻要高，通常应大于10MΩ。
②、正确使用参比电极。
测量使用的参比电极应具有下列特点：长期使用时电位稳定，重现性好，不易极化，寿命长，并有一定的机械强度。参比电极的种类很多，管道阴极保护中普遍采用的为饱和硫酸铜电极。其结构如图3.1.1 所示（便携式）。
图3.1.1 参比电极结构示意图
硫酸铜参比电极制作的基本要求是：
●电极采用紫铜棒（纯度不小于99.7%）；
●硫酸铜溶液用蒸馏水和化学纯硫酸铜晶体配制。硫酸铜溶液必须饱和，饱和的标志为在使用过程中，溶液一直存在过剩的硫酸铜晶体。
●流过电极的允许电流密度不大于5μA/ cm2。
③、注意消除IR 降。
⑶、测量方法
①、地表参比法
地表参比法主要用于管道自然电位、保护电位和牺牲阳极开路电位等参数的测试。其测试接线方式见图3.1.2。
图3.1.2地表参比法测试接线示意图
将参比电极放在管道顶部上方的地表潮湿土壤上，保证参比电极与土壤接触良好。
将电压表调至合适的量程上（多用DC20V或DC2V量程），读取数据并做好记录。
②、近参比法
近参比法一般用于防腐层质量差的管道保护电位和牺牲阳极闭路电位的测试。其测试接线方式见图3.1.3。
图3.1.3 近参比法测试接线示意图
在管道（或牺牲阳极）上方，距测试点1m左右挖一个安放参比电极的探坑，将参比电极置于距管壁（或牺牲阳极）3～5cm的土壤上。保证参比电极与土壤
接触良好。
将电压表调至合适的量程上（多用DC20V或DC2V量程），读取数据并做好记录。
③、远参比法
远参比法主要用于强制电流阴极保护受辅助阳极地电场影响的管段和牺牲阳极埋设点附近的管段，测量管道对远方大地的电位，用以计算该点的负偏移电位值。其测试接线方式见图3.1.4。
将硫酸铜参比电极朝远离地电场源的方向逐次安放在地面上，第一个安放点距管道测试点不小于10m，以后逐次移动10m。用数字万用表测试管地电位，当相邻两个安放点测试的管地电位相差小于5mV时，参比电极不再往远方移动。则最远处的管地电位值作为该测试点的管道对远方大地的电位值。
图3.1.4 远参比法测试接线示意图
④、断电法
3.2管道电流
⑴、牺牲阳极输出电流
①、标准电阻法
接线示意图见图3.2.1。
图3.2.1 标准电阻法测试接线示意图
标准电阻的两个电流接线柱分别接到管道和牺牲阳极的接线柱上，两个电位接线柱分别接数字万用表，并将万用表置于DC200mV 量程。
接入导线的总长度不大于1m ，截面积不小于2.5mm 2。
标准电阻的阻值为0.1Ω，准确度为0.02级。
从万用表上读取标准电阻上的电压，按下式计算牺牲阳极的输出电流： I=
R
V △ 式中，I-牺牲阳极输出电流（mA ）；
△V-数字万用表读数（mV ）；
R-标准电阻阻值（Ω）。
②、直测法
直测法即利用数字万用表的电流档直接测量牺牲阳极输出电流。接线示意图见图3.2.2。
图3.2.2 直测法测试接线示意图
直测法操作简便，但应选用五位读数（42
1位）的数字万用表，用DC10A 量程直接读取电流值。
⑵、管内电流
①、电压降法
适用条件：具有良好外防腐层，被测管段无分支、无接地极，已知管径、壁厚和管材的电阻率。
同时具备上述条件的管段可以采用电压降法测量沿管道流动的直流电流。测试接线见图3.2.3。
图3.2.3 电压降法测试接线示意图
测量a 、b 两点之间的管道长度L ab ，误差不大于1%。L ab 的最小长度应根据
管径大小和管内的电流量决定，最小管长应保证a 、b 两点之间的电位差不小于50μV ，一般取L ab 为30m 。
测量时，先用数字万用表判定a 、b 两点的正、负极性并粗测V ab 值，然后将
正极端和负极端分别接到UJ33a 直流电位差计“未知”端的相应接线柱上，细测V ab 值。
ab 管段的管内电流按下式计算：
I=
式中，I-流过ab 段的管内电流（A ）；
V ab -ab 间的电位差（V ）；
D-管道外径（mm ）；
ab
L )-(D · ab V
δ-管道壁厚（mm）；
ρ-管材电阻率（Ω·mm2/m）；
L
ab
-ab间的管道长度（m）。
②、补偿法
适用条件：具有良好外防腐层，被测管段无分支、无接地极，管道内流动的直流电流比较稳定。
同时具备上述条件的管段可以采用补偿法测量沿管道流动的直流电流。测试接线见图3.2.4
图3.2.4 补偿法测试接线示意图
在接线中要注意，L
ac ≥πD，L
db
≥πD，L
cd
的长度宜为20～30m。
按上图接好测试回路，合上开关K，调节电阻器R，当检流计或电位差计G 的指示为零时，电流表A指示的数值即为管内电流I的绝对值。
③、电流环
电流环实际上是一个包括“霍尔效应”的装置的钳形电流表，其产生的输出电压正比于磁场强度，而磁场强度则正比于导体中流过的电流大小。
3.3、接地电阻
⑴、辅助阳极接地电阻
测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.3.1。
图3.3.1 辅助阳极接地电阻测试接线示意图
当采用图17（a）所示接线测试时，在土壤电阻率较均匀的地区，d
13
取2L，
d 12取L；在土壤电阻率不均匀的地区，d
13
取3L，d
12
取1.7L。在测试过程中，电
位极沿辅助阳极与电流极的连线移动三次，每次移动的距离为d
13
的5%左右，若三次测试值接近，取其平均值作为辅助阳极接地电阻值；若测试值不接近，将电位极往电流极方向移动，直到测试值接近为止。
辅助阳极接地电阻也可采用图17（b）所示的三角形布极法测试，此时，d
13=d
12
≥2L。
完成上述接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值。
⑵、牺牲阳极接地电阻
测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.3.2。
图3.3.2 牺牲阳极接地电阻测试接线示意图
注意：测试牺牲阳极接地电阻之前，必须将牺牲阳极与管道断开。
按图18所示沿垂直于管道的一条直线布置电极，d
13取40m，d
12
取20m。
完成上述接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值。
当牺牲阳极的支数较多或为带状牺牲阳极，该组牺牲阳极的对角线长度（或带状牺牲阳极长度）大于8m时，按上述测试辅助阳极接地电阻的方法测试，但
d13不得小于40m，d
12
不得小于20m。
3.4、土壤电阻率
等距法
测试采用ZC-8接地电阻测量仪，测试接线见图3.4.。
图3.4. 土壤电阻率测试接线示意图
按图19将四个电极布置于一条直线上，间距a、b代表测试深度，且a=b，电极入土深度应小于a/20。
完成接线后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至表头指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率为仪器示值R。土壤电阻率按下式计算：
ρ=2πaR
式中，ρ-测量点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率（Ω·ｍ）；
a-相邻两电极之间的距离（m）；
R-接地电阻测量仪示值（Ω）。
3.5、绝缘法兰的绝缘性能
⑴、兆欧表法
适用条件：绝缘法兰（接头）制成但尚未安装到管道上。
测试采用500V兆欧表，测试接线见图3.5.1。
图3.5.1 兆欧表法测试接线示意图
仪器接线时，宜用磁性接头（或夹子）将兆欧表输入端的测量导线压接（或夹接）在绝缘法兰（接头）两侧的裸管上（连接点必须除锈），转动兆欧表手柄达到规定的转速，持续10s，此时兆欧表稳定指示的电阻值即为绝缘法兰（接头）的绝缘电阻值。
一般可用500V兆欧表测试，性能良好的绝缘法兰绝缘电阻为∞，2MΩ以上为合格。
⑵、电位法
适用条件：绝缘法兰（接头）已安装到管道上。
通过测量绝缘法兰（接头）两侧电位判断其绝缘性能。测试接线见图3.5.2。
图3.5.2 电位法测试接线示意图
在被保护管道通电之前，用数字万用表测试绝缘法兰（接头）非保护侧a 的管地电位V a1，调节阴极保护电源，使保护侧b 点的管地电位达到-0.85～-1.50V
之间，再测试a 点的管地电位V a2。若V a1和V a2基本相等，则认为绝缘法兰（接头）
的绝缘性能良好；若│V a2│>│V a1│，且V a2与V b 数值接近，则认为绝缘法兰（接
头）的绝缘性能可疑。若辅助阳极距绝缘法兰（接头）足够远，且判明与非保护侧相连的管道没同保护侧的管道接近或交叉，则可判定为绝缘法兰（接头）的绝缘性能很差（严重漏电或短路），否则应按下述漏电电阻测试法进一步测试。
⑶、漏电电阻测试法
已安装到管道上使用的绝缘法兰（接头），当采用电位法判断其绝缘性能可疑时，可按本方法进行漏电电阻或漏电百分率测试。测试接线见图3.5.3。
按图所示接好测试线路，其中a 、b 之间的水平距离不得小于πD ，bc 段的长度宜为30m 。
图3.5.3 漏电电阻测试法测试接线示意图
调节阴极保护电源E 的输出电流I1，使保护侧的管道达到阴极保护要求电位值。用数字万用表测量绝缘法兰（接头）两侧d 、e 间的电位差△Ｖ。按前述测试管内电流的方法测量bc 段的管内电流I2。读取阴极保护电源向管道提供的阴极保护电流I1。
绝缘法兰（接头）的漏电电阻按下式计算：
R H =
式中，R H -绝缘法兰（接头）的漏电电阻（Ω）；
△Ｖ-绝缘法兰（接头）两侧的电位差（V ）；
I 1-阴极保护电源E 的输出电流（A ）；
I 2-bc 段的管内电流（A ）。
绝缘法兰（接头）的漏电百分率按下式计算：
漏电百分率=%100I I I 1
21?- 若测试结果I 2>I 1，则可认为绝缘法兰（接头）的漏电电阻无穷大，漏电百
分率为零，绝缘法兰（接头）的绝缘性能良好。
4、测量误差及消除
4.1 电位测量原理
电位测量的目的是在测试点准确地测定管道电位。
4.1.1 管地电位定义：管道和相邻土壤介质之间的电位差。
公式表示为：Ep/s=φp –φs
其中φp 为管道的电极电位，φs 为土壤的电极电位。
4.1.2 工程上，通常认为管地电位实际是管道相对临近土壤中参比电极 的电位测量值。
4.1.3 管地电位分为自然电位和保护电位，
4.1.4 保护电位分为通电电位和断电电位。
测量示意图见图4.1.1
测量电路可以表示为等效电路见图4.1.2
2
1V I I -V
图4.1管地电位现场测量示意图
图4.1.2管地电位测量电路示意图
Rm =电压表内阻
Rr,e =参比电极接触电阻
Rp,e =管道对地电阻
Re=土壤电阻
Rt =导线(连接)电阻
Etrue =管地电位真实值
Vm =电压表读数
Im =仪表电流
4.1.5 电路说明：
1.理想上来说，只有管道与参比电极之间的真实电位差应当经过电压表两端。
2.该测量电路是一种串联电路，所以通过电压表的电压降高低将正比于电压表输入电阻与电路总电阻的比值。
用Rz表示电路总电阻，即：
Vm=Etrue·(R m/Rz)
3.按照欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与管道之间土壤内产生的电压降称为IR降。
4.2 测量电路误差源的产生
4.2.1 测量电压表
测量电压表选用原则
⑴.为了提高测量的准确度，宜优先选用数字电压表或记录仪。
⑵.数字电压表的输入电阻应不小于10M?。
⑶.电压表的分辨率应满足被测电压值的精度要求，至少应具有三位有效数。
⑷.数字电压表的准确度应不低于0.5 级。
⑸.测量受到交流干扰的管道的管地电位时，应选用对工频干扰电压具有足够滤除能力的数字直流电压表，确保直流电位的显示值中叠加的交流干扰电压值不超过5mV。
4.2.2 参比电极
参比电极的使用
⑴.首先要保证使用的参比电极自身的性能良好、电位正常，满足测量要求。
⑵.当参比电极置于干燥土壤、碎石、冰冻地面、沥青或混凝土上时，参比电极接触电阻可能成为误差源。为减小误差，可通过润湿参比电极周围区域降低接触电阻。极端情况下，可以钻一个孔，该孔从地表直到永久潮湿层深度，然后将参比电极置于孔内。
⑶.参比电极尽可能位于管道正上方，以减小土壤中的IR降。
参比电极的维护
●保持清洁，避免被污染。
●不使用时在多孔塞上套上塑料/橡胶盖。
●定期清洗多孔塞，防止其被堵塞。
●定期更换硫酸铜并用非金属研磨材料清洁铜棒，例如可用石英砂纸而不是
氧化铝砂纸清洁铜棒。如果溶液变浑浊了，将其清洗掉并更换新的硫酸铜溶液。
●确保溶液中有未溶解的硫酸铜晶体，确保得到一个过饱和溶液，在这种情
况下，电位保持稳定。
●电极在出现污染的情况下（例如盐水）使用后需要进行维护，因为氯化物
污染会改变化学反应。
●最好能保留一个新鲜的电极，用于校准现场测量用的电极。如果现场使用
的电极与校准电极的电位差超过5mV时，则应清洗或更换现场电极。
●校正由于温度引起的变化。如果要进行温度校正，记录读数时的温度是必
须的。当参比电极温度高于或低于室温（一般25℃）时，应该分别加上或减去0.9mV/ ℃的温度校正量。
●测量时遮蔽电极，避免阳光直接照射。置于阳光下的参比电极的电极电位
比置于暗处的电极可降低10~50mV。
4.2.3 导线连接电阻
⑴.除导线破损外，一般情况下，导线本身电阻都很小。
⑵.如果导线连接处电阻过高，比如接线柱外部有污染物包裹，接线柱存在虚焊或虚接等，此时会造成高的连接电阻，这就会造成测量误差。
4.2.4 管道对土壤电阻
⑴. 由于土壤截面比较大，一般情况下，土壤电阻比较小。
⑵.当土壤电阻越高，流过的电流越大时，则土壤中的电压降也越大（IR降越大），可以从几毫伏到几伏。
4.2.5 参比电极对土壤的电阻
参比电极接触电阻成为误差源，
4.3 测量电路之外的电压降误差
4.3.1 在电位测量中由于土壤中电流引起的电压降误差
由于电荷流动于土壤和管道之间，从管道流出或流入，且由于土壤存在电阻，在土壤中出现了电压降，导致在管道周围产生了电压梯度。于是便产生干扰误差。
受到阴极保护电流的裸管周围的等势面和电力线示意图
⑴.电流线代表电流路径，可以形象描述场强的分布。
⑵.沿着电流线的方向电位越来越低。
⑶.电场中电位相同的各点构成的面叫等位面。
干扰的定义：
●杂散电流：设计或规定的回路以外流动的电流。
●杂散电流一旦流入埋地金属体，再从埋地金属体流出进入大地或水中，则
在电流流出部位发生腐蚀。
●流入或流出埋地金属导体的杂散电流称为干扰电流。
●分类：从干扰形式上看，可分为静态干扰和动态干扰；从干扰来源上看，
可分为交流干扰、直流干扰和地电流干扰。
常见干扰源
⑴.交流干扰主要来源于工业用电的传输、感应和馈地。此外 ,在变电站、雷达站、载波电话和有线广播站附近都存在强烈的交流干扰。
⑵.直流干扰主要由直流电气化铁路、直流电机、高压直流输电线以及其他直流用电设备（电焊、电解和电镀）、各类避雷接地装置等引起。
⑶.地电流是由太阳风（太阳发出的高能粒子）、地球磁场和地球表面金属结构之间的相互作用所产生的。
干扰对电位测量的影响
⑴.电流流入部位成为阴极区，流出部位成为阳极区。
⑵.显然，杂散电流干扰影响φsoil ，因而也造成管地电位的偏移。所以管地电位偏移方向和管道附近地电场的变化方向相反。
⑶.在阴极区，相当于有额外电流提供阴极保护，因此在阴极区测试时电位会比正常情况下偏负。
⑷.在阳极区时，电位会比正常情况下偏正。
常见的干扰情况
●交流干扰：电位测量值可能出现一定波动，若为持续交流干扰，则容易观
察到波动有一定的规律性；若为间歇性交流干扰，则不宜观察到这种波动的规律性。
●静态直流干扰：与正常状况下的电位相比出现固定方向的偏移，根据偏移
的方向（更正或更负）和大小，可以判断测试点所处的干扰区和干扰强度。
●动态直流干扰：电位测量值会出现偏移，且偏移的大小和方向不断变化，
呈现频繁波动的情况。
偶然的干扰：有时某次电位测量值出现了波动或偏移，可是之前和之后都没有出现，可能是由于当时大地中有临时性的干扰电流存在，比如地电流变强或周围有供电设施出现故障等。
干扰情况下的测量要求
⑴.用数字电压表测量管地电位时，要选择抗交流干扰能力较强的型号。
⑵.测量时，每个点每次的测量时间要稍微长一点，这样有助于发现电位的偏移或波动情况。
⑶.如果用电压表测量时怀疑某处存在干扰情况，可用记录式电压表在该地方进行较长时间的电位测量加以确认，例如存储式杂散电流测试仪。
4.3.2 在电位测量中由于管道电流引起的电压降误差
电压降也发生于携载电流的金属通道中，如果管道的连接点远离参比电极的位置，则在电位测量中将会出现IR降误差。
4.4 测量误差的消除
绝对的消除测量误差是不现实的，我们只能是最大限度地降低测量误差。
4.4.1 降低测量电路的测量误差
4.4.1.1 测量器件选用高内阻电压表；Vm=Etrue·(R m/Rz)
4.4.1.2 降低参比电极接触电阻；
4.4.1.3 测量接线柱保证导电良好，降低导线(连接)电阻；
4.4.2 降低测量电路之外的电压降误差
4.4.2.1 电流中断法
⑴消除IR降的原理。
IR降是电位测量中的主要误差。衡量阴极保护水平的参数是电位，而电位测量与IR降是密切相关的。IR降是由两个参数（I和R）共同作用的，因此，凡是减小或消除与这两个参数有关的因素均能减小或消除IR降的影响。
为消除IR降，国内外都广泛采用了瞬间断电法，该法基于切断保护电流（即I=0），消除土壤电位梯度。
⑵瞬间断电法
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案 埋地燃气管道防腐系统的综合检测方法 埋地天然气管道埋入地下一段时间后，由于受土壤、降水、微生物、地表植被等各种环境因素的影响，都会出现或多或少的管线腐蚀，必须对这些腐蚀点进行定期的检查或修复，以保障供气管道的安全运行。埋地管道的防腐系统一般采用外防腐绝缘涂层和阴极保护联合措施。所以现行的管道腐蚀防护检测技术也都是以管道的外防腐涂层状态和阴 极保护的保护效果为检测对象。根据是否将管道挖出，检测又具体分为开挖检测和地面无损检测。开挖后对管道直接检测是最直接的手段，但是该种方法又受到诸多实际情况的限制，所以除了少数情况下使用开挖检测之外，主要都是借助于各种仪器在地面进行无损检测。防腐层状况检测分2个方面进行：一方面是测量管道防腐层绝缘电阻，方法有变频一选频法、管内电流法和电位差法3 类; 另一方面是进行管道防腐层缺陷地面检测，有皮尔逊法( P E A R S O N) 、多频管中电流法( PCM) 、直流电位梯度( D C V G ) 和密间隔电位测量( CWS ) 等方法。阴极保护效果主是看保护电位是否能处于有效的保护范围内，是否出现欠保护与过保护的情况。
阴极保护产品、设计、工程施工一站式服务；提供阴极保护完整解决方案在防腐层的检测方法中，电位差法和管内电流法都是通过两点电位的变化和流失的电流量来计算两点问防腐层的绝缘电阻率，都需要开挖出管道，并且要求有管道露铁点作为测量的接触点; 变频选频法、皮尔逊法、P C M法、C I P S / D C V G法都是通过在管道上加载交流或直流信号来完成检测，电位差法、管内电流法、变频选频法只是单一的计算绝缘层电阻率，皮尔逊法能检测管道的走向、埋深和防腐层破损点的位置，操作简单易学，检测速度快，但是操作经验对检测的精确性有很大影响。 P C M法能检测管道的走向、埋深、防腐层破损点的位置和防腐层绝缘电阻率，对操作人员要求较高，检测速度不如皮尔逊法快; C I P S / D C V G法能准确地测量真实的管地电位和防腐层破损点，并能判断破损处是否处于被腐蚀状态，该法只能用于有阴极保护系统的管道，检测速度也较慢。 在综合考虑了以上各种检测方法的优缺点及城市燃气 管道的腐蚀特点的基础上，提出了变频选频法、多频管中电流法( P C M) 和标准管地电位( P / S ) 的组合检测方法。其中变频选频法主要检测防腐层的绝缘电阻，用于防腐层状况的总体评价，多频管中电流法用于防腐层的漏损定
阴极保护技术的应用 摘要 简要说明了阴极保护技术在国内外的发展现状，原理及前景；并分别在钢铁在海水中和钢筋混凝土中说明了阴极保护技术在防腐蚀中的重要作用。 关键词：阴极保护，腐蚀，防腐蚀 阴极保护概述 阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。阴极保护技术分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护，目前该技术已经基本成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器 等金属构筑物的腐蚀控制。 国内外阴极保护的发展 1823 年，英国学者汉·戴维（Davy）接受英国海军部对木制舰船的铜护套的腐蚀的研究，用锡、铁和锌对铜进行保护，并将采用铁和锌对铜保护的相关报告于1824年发表，这就是现代腐蚀科学中阴极保护的起点。虽然戴维采用了阴极保护技术对铜进行保护，但对其工作原理却并不清晰。1834年，电学的奠基人法拉第奠定了阴极保护的原理；1890 年爱迪生根据法拉第的原理，提出了强制电流阴极保护的思路。1902 年，K·柯恩采用爱迪生的思路，使用外加电流成功地
实现了实际的阴极保护。1906 年，德国建立第一个阴极保护厂；1910 年～1919年，德国人保尔和佛格尔用10年的时间，在柏林的材料试验站确定了阴极保护所需要的电流密度，为阴极保护的实际使用奠定了基础。 我国的阴极保护工作开始于1958年。其直接原因是当时一条长输管道（克拉玛依－独山子输油管道）埋地11 个月就开始穿孔漏油，最严重时每天都要穿孔几次。1961年将原管道停产并施加了阴极保护，施加阴极保护后，该管道连续运行了20多年未出现漏油，1986 年有关专家通过考察、分析、评估，认定此管道还可工作20年。 自阴极保护作为一种金属防腐蚀技术开始至今, 阴极保护系统 的设计方法, 大致经历了以单纯依据经验和简单的暴露试验进行阴 极保护系统设计的经验设计方法, 以欧姆定律为基础进行阴极保护 系统设计的传统计算设计方法、应用现代数值计算方法和以计算机作为计算工具进行阴极保护系统设计的现代设计方法的发展阶段。 随着航海业的产生和发展, 大量使用金属材料, 腐蚀问题也随 之而来。人们开始寻求对船舰等各种海上设施进行保护的方法。十九世纪二十年代初, 汉雷弗·戴维爵士从英国海军部接受一项保护舰船铜包层的任务。在实验室里, 他进行了大量的实验后发现可以用锌或铁对铜进行阴极保护。他在另一项研究中发现, 用一定比例的锌或铁能满足船上铜包层的阴级保护的需要。他首次对号舰的表面铜包层进行阴级保护, 并取得了良好了效果。这个时期, 由于缺乏科学的、系统的金属防腐蚀理论基础, 人们对阴极保护系统的设计仅仅是单
埋地长输管道阴极保护施工 行 业 规 范 河南汇龙合金材料有限公司2019年技术部正版
1 工程概况 1.1工程内容 阴极保护工程项目为：-----------有限公司输水管道工程 1.2 开竣工时间 开工时间：总体进度确定开工时间，配合管道安装进行。 工期：配合管道安装确定整个工期 1.3牺牲阳极保护主要工程量 本阴极保护工程安装主要工程量如下： 序号项目名称工程量 1 阳极坑、测试装坑零星土方处 2 阳极的组装与运输支 3 镁合金牺牲阳极安装支 4 管道焊口重防腐涂料补口处 5 阳极安装后水的运输与浇注处 6 测试桩安装根 7 阴极保护检测处 2 施工部署 工程合同签定后，由单位领导主持，组织设立项目部。项目经理及项目部成员由责任心强，业务素质高，专业知识结构合理，现场施工经验丰富的人员组成。以便有能力及时处理施工中遇到的各种问题，从组织上保证工程顺利进行。 项目经理领导下，项目部有关人员均熟悉本工程工艺程序及图纸，并
在施工过程中记录并研究解决工程施工中的重点及难点。项目部设专人负责施工设备、材料进场，按相关程序实施进场验收，施工现场选定合适的库房。 2.1 工程施工规划 2.1.1本工程采用的施工管理措施，配合整体工程施工进度，可同步进行，协同作业。项目部以相关的奖惩制度确保工程进展快速，保质保量。 2.1.2根据设计书、相关标准和施工方案，项目部设专人负责落实施工所需各种原材料、施工设备等。 2.1.3根据项目工艺文件，图纸，由生产部组织实施牺牲阳极、测试桩等生产。 2.1.4项目部管理人员根据设计书、施工方案、施工图组织调度施工组，开展牺牲阳极和测试装置的施工。 2.1.5全部安装完毕后，测量电位数据，测量结果整理并出具测试报告。 2.2 施工技术方案及工艺 为了保证阴极保护系统长期、稳定地运行，施工的前期工作优为重要，严格按产品性能指标验收，保证产品质量，对热收缩套、阳极、参比电极及测试桩的安装严格按照设计要求及有关技术规范进行施工。 2.2.1阳极的组装 阳极的组装在工厂进行，组装后阳极的质量和各项技术指标符
埋地钢管外防腐层直接检测技术与方法 摘要：根据多年检测地下管道外防腐层的实践经验，系统地论述了地下管道外防腐层检测前沿的几种理论方法。通过对这些理论方法和检测技术的分析，以期能对我国油气等埋地管网腐蚀评价的技术规范制定、实际管道腐蚀检测的实施、埋地管网腐蚀评价起到指导和借鉴作用。 关键词：外防腐层直接检测和评价；交流电流法；直流电压法 1埋地钢管的腐蚀类型 ①管道内腐蚀 这类腐蚀影响因素相对来说比较单一，主要受所输送介质和其中杂质的物理化学特性的影响，所发生的腐蚀也主要以电化学腐蚀为主。例如：如果所运输的天然气的湿度和含硫较高时，管道内就容易发生电化学腐蚀。对于这类腐蚀的机理研究比较成熟，管道内腐蚀所造成的结果也基本上可预知，因此处理方法也规范。比如通过除湿和脱硫，或增加缓蚀剂就可消除或减缓内腐蚀的发生。近年来随着管道业主对管道运行管理的加强以及对输送介质的严格要求，内腐蚀在很大程度上得到了控制。目前国内外长输油气管道腐蚀控制主要发展方向是在外防腐方面，因而管道检测也重点针对因外腐蚀造成的涂层缺陷及管道缺陷。
②管道外腐蚀 管道外腐蚀的原因包括外防腐层的外力破损，外防腐层的质量缺陷，钢管的质量缺陷，管道埋设的土壤环境腐蚀。 ③管道的应力腐蚀破裂 管道在拉应力和特定的腐蚀环境下产生的低应力脆性破裂现象称为应力腐蚀破裂(stresscorrosioncracking，scc)，它不仅能影响到管道内腐蚀，也能影响到管道外腐蚀。关于应力腐蚀，有资料表明，截至1993年底，国内某输气公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀事故78起，其中某分公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀破裂事故28起，仅1979年8月至1987年3月间就发生12次硫化物应力腐蚀的爆管事故，经济损失超过700×104元。据国外某国11家公司对1985年至1995年间油气管道事故的统计，应力腐蚀破裂占17％。该国某公司自1977年以来，天然气和液体管道系统发生应力腐蚀破坏事故22起，其中包括12起破裂和10起泄漏事故。这些应力腐蚀为近中性应力腐蚀，是由于聚乙烯外防护层剥离和管道与水分接触造成的。 2埋地钢管的防腐措施 目前管道的腐蚀防护采用了双重措施，即外防腐层和阴极保护。外防腐层是第一道屏障，对埋地钢管腐蚀起到约95％以上的防护作用，一旦发生局部破损或剥离，就必须保证阴
阴极保护测试桩安装和测量方法技术 说 明 文 件 河南邦信防腐材料有限公司 技术部 （欢迎下载，请勿转载）
阴极保护测试桩外观： 阴极保护测试桩说明书： 测试桩又称为测试桩检测桩，阴极保护桩，电位测试桩，电流测试桩。 按材质可分为钢制测试桩、水泥测试桩、塑钢测试桩、碳钢测试桩。按使用环境可分为城网测试桩，埋地管道测试桩等。主要用于埋地管道阴极保护参数的检测，是管道管理维护中必不可少的装置，按测试功能沿线布设。测试桩可用于管道电位、电流、绝缘性能的测试，也可用于覆盖层检漏及交直流干扰的测试。 河南邦信公司根据客户要求设计出防盗、防爆测试桩和防御多功能测试桩、防爆型测试桩，采用最新工艺表面喷塑镀锌，有效防止测试桩在使用中本身的腐蚀。河南邦信公司的测试桩采用无缝焊接技术，经久耐用，美观大方，是阴极保护参数测试桩理想选择。钢管测
试桩的说明： 河南邦信公司生产的钢管测试桩主要有普通钢管测试桩、防雨型钢管测试桩。 常用尺寸如下： 测试桩类型直径长度 钢管测试桩Φ 108 1.5 米－ 3 米 防雨测试桩Φ 108 1.5 米－ 3 米 测试桩的分类: 1、按材质分:钢质测试桩、水泥测试桩、塑料测试桩。钢质测试桩又分为碳钢测试桩和不锈钢测试桩。 2、按功能分: ●电位测试桩:主要用于检测保护电位 ●牺牲阳极测试桩:用于连接牺牲阳极,测量牺牲阳极的性能参数 ●电流测试桩:测量管中电流 ●保护效果测试桩:连接测试片 可根据客户需求生产不同形状、不同规格产品.
阴极保护水泥测试桩生产图片： 阴极保护水泥测试桩内部接线端子图片：
阴极保护钢制电流测试桩（喷塑）图片： 阴极保护钢制电位测试桩内部测试板图片：
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 2021新版埋地钢管外防腐层直接 检测技术与方法
2021新版埋地钢管外防腐层直接检测技术与 方法 导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 摘要：根据多年检测地下管道外防腐层的实践经验，系统地论述了地下管道外防腐层检测前沿的几种理论方法。通过对这些理论方法和检测技术的分析，以期能对我国油气等埋地管网腐蚀评价的技术规范制定、实际管道腐蚀检测的实施、埋地管网腐蚀评价起到指导和借鉴作用。 关键词：外防腐层直接检测和评价；交流电流法；直流电压法 1埋地钢管的腐蚀类型 ①管道内腐蚀 这类腐蚀影响因素相对来说比较单一，主要受所输送介质和其中杂质的物理化学特性的影响，所发生的腐蚀也主要以电化学腐蚀为主。例如：如果所运输的天然气的湿度和含硫较高时，管道内就容易发生电化学腐蚀。对于这类腐蚀的机理研究比较成熟，管道内腐蚀所造成的结果也基本上可预知，因此处理方法也规范。比如通过除湿和脱硫，
管道阴极保护电位检查片 测 试 方 法 及 应 用 河南汇龙合金材料有限公司2018年3月整理 技术部刘珍
摘要 根据相关标准规定，钢制埋地管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。本文详细介绍了管道阴极保护电位检查片的适用范围、设计、安装、测试及分析等内容，通过具体实施案例明确了数据记录的规范性，并验证了测试方法的可行性，为该方法的推广应用奠定实践基础。 引言 钢质埋地管道通常是采用防腐层和阴极保护联合保护的方式，防腐层作为第一层堡垒，利用其良好的绝缘性、抗渗透性及机械性能达到防腐目的；阴极保护系统作为第二道防线，可在防腐层破损或存在微孔处，通过保护电流对管道施加阴极极化，从而减缓或消除管壁腐蚀。根据GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》，管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用GPS 同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。
阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。阴极保护电位检查片是用于模拟被调查管道阴极极化后电位的检查片，将其埋设在管道测试点处，检查片部分裸露，其余部分有防腐层，检查片的埋设状态、材质均与管道相同，通过电缆与管道连接起来，这样检查片的裸露部分就模拟了管道的一个防腐层漏点。当管道处于阴极保护状态时，管道被保护电流极化的同时，检查片也会被极化为与管道相同的程度，只需测量检查片的瞬时断开电位，即可代表管道测量点的断电电位。NACE SP0502-2010《管道外腐蚀直接评价方法》认为检查片的断电电位近似于管道防腐层漏点处的阴极保护电位，能够评估管道阴极保护效果。1适用范围 阴极保护电位检查片能够评价埋地钢制管道阴极保护效果，只要能将检查片连接在管道上便可应用，尤其适用于同步中断法受限制的下列情况： （1）不能同步中断保护系统内多台恒电位仪提供的阴极保护电流； （2）存在外部阴极保护系统影响，难以中断该保护系统的恒电位仪；
阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结 课程：现代阴极保护技术 班级： 学号： 姓名：
目录 1.阴极保护技术介绍 1.1阴极保护技术原理 1.2阴极保护方法 1.2.1牺牲阳极阴极保护技术 1.2.2强制电流阴极保护技术 2. 阴极保护技术在埋地管道上的应用 2.1 阴极保护技术的应用现状 2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性 3.应用实例分析 3.1 西气东输东输管道工程阴极保护 3.1.1 阴极保护设计参数选定 3.1.2 阴极保护站位置的确定 3.1.3 阴极保护系统的构成 3.1.4 管道外防腐涂层与阴极保护的协调问题 3.2 天津渤西油气处理厂管道牺牲阳极保护 3.2.1 保护电位的确定 3.2.2 阳极材料及数量的确定 3.2.3 阳极分布及埋设 3.3 长庆油田靖咸长输管道、靖惠管道、第三采油厂管道的检测与评定 3.4 油气管道阴极保护的现状与展望 参考文献
1.阴极保护技术介绍 1.1阴极保护技术原理 阴极保护是通过阴极电流使金属阴极极化实现。通常采用牺牲阳极或外加电流的方法。系统的检测主要通过每间隔一定的距离所测得的阴极保护数据来准确分析判定管道的阴极保护状态。 1.2阴极保护方法 1.2.1牺牲阳极阴极保护技术 牺牲阳极法是将需要保护的金属结构作为阴极，通过电气连接与电子电位更低的金属或合金连接，使其满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子。牺牲阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通入一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置变成一个大阴极而免遭腐蚀, 而阳极则遭到强烈腐蚀；此时阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而减缓并停止结构腐蚀进程，从而达到保护阴极材料的目的。 1.2.2强制电流阴极保护技术 强制（外加）电流是通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护阴极金属材料的目的。而给辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)施加阳极电流，构成一个腐蚀电池，也可使金属结构得到保护。 2.阴极保护技术在埋地管道上的应用 2.1 阴极保护技术的应用现状 目前，在西方发达国家，金属阴极保护防腐得到广泛应用，并取得了明显的效果。国内埋地管网阴极保护做得较好，一般都要求埋地的新建金属管道必须采用阴极保护储罐和钢质管道在改造时应逐步采用阴极保护。近年来，国内的阴极保护技术发展较快，阳极材料、保护参数的遥控遥测、保护电源等技术日趋完善。 2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性 输送油、气的钢质管道大都处于复杂的土壤环境中，输送的介质也具有腐蚀性。因此，管道的内壁和外壁均可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔，造成油、气漏失，不仅使运输中断，还会污染环境，并可能引发火灾。防止埋地管道的被腐蚀，是管道工程的重要任务，埋地管道的腐蚀，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。 3.应用实例分析 3.1 西气东输东输管道工程阴极保护 3.1.1阴极保护设计参数选定 在西气东输管道工程阴极保护设计过程中，对于设计基本参数的选取，进行了认真细致的核实。结合三层PE防腐层的结构和特点、以及国内该防腐层的生产加工能力和技术水平，同时对比分析了相关的国内外标准，最终选定阴极保护参数如下：最小保护电流密度Js=3-5μA/m2,最小保护电位V=-0.85V或更负（相对饱和Cu/CuSO4参比电极，下同），最大保护电位（通电状态下）V=-1.25V。考虑西气东输管道工程最大站间距仅为217km,最小间距141km,按双侧保护间距和Js=4μA/m2的电流密度计算，保护电流约为：2Imax=5.54A ,2Imin=3.60A。
施工组织设计 一、工程概况 1、小河、天赐湾—乔沟湾—榆炼原油管道输送工程全长60.17公里，阴极保护工程全长60.17公里。设计年输油量70万吨。设计压力6.4MPa，钢管选用20#无缝钢管。 2、施工技术要求和执行标准 2.1执行标准：《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90、《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023-97、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003、《埋地钢质硬质聚氨脂泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415-96。 2.2施工技术要求：执行设计施工图和设计变更技术文件。 二、编制依据 1.《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007-1999 2.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000 3.《阴极保护管道的电绝缘规范》SY/T 0086-2003 4.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ36-89 5.《埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法》SYJ29-87 6.《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T0019-1997 7.《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90 三、施工准备 1、技术准备 1.1本项榆炼原油管道防腐保护施工应具有完整齐全的施工图纸和设计文件。 1.2备齐设计单位明确提出本项榆炼原油管道防腐保护施工的技术规范要求和标准。 1.3项目部结合工程实际情况提出施工方案，并进行技术交底。
1.4所用原材料应具有出厂合格证及检验资料，并抽样检查，抽样率不少于3%。 1.5制定详细的安全生产操作规程，做好防火、防毒工作，并制定出具体措施。 1.6制定文明施工措施，坚持绿色环保施工，确保环境安全卫生。 1.7结合甲方安排，准备针对本工程的开工报告，办理榆炼原油管道阴极保护施工工作票，施工记录，质量检验表格。 1.8准备齐全施工记录、自检记录、气象记录、施工日记等。 2、组织准备 2.1施工准备框架图（下见图） 2.2原材料准备 2.2.1我公司按ISO9001质量体系标准，建立了完善的质量保证体系，我们选择了国内外多个原材料供应厂家作为合格的分供商。与此对应，建立了可靠的原材料供应网络以及相应的原材料接、检、保制度。 2.2.2储备充足的施工用材料，主要包括：恒电位仪、高硅铸铁阳极块、参比电极、测试桩等。 3、人力资源配置 本工程我公司拟投入精干的熟练技工（人力资源配置如下表）参加本项施工。施工过程中可根据施工进度及业主要求随时调整劳动力的供应，及时满足施工需要，保证高质量按工期完成施工任务。 3.1开工前所有劳保用品要齐全，施工人员的食宿要安排好。 3.2开工前结合本工程的特点，对所有参加本工程施工的人员进行设备的技术操作培训，必要时进行技术安全考试，文明施工教育，不合格者不得上岗工作。 3.3组织专业施工队伍，以项目经理为主体，并和施工队长、质量检查员、安全监督员、工程技术人员、材料员组成管理层，应少而精。 3.4对施工人员定岗定责，基本固定施工作业区，按区明确作业责任区，坚持
检测埋地钢质管道防腐层损伤的方法 【摘要】本文简述雷迪音频检漏仪仪器结构、工作原理，用于检测埋地钢质管道防腐层损伤的操作程序、检测结果评定及注意事项。同时指出雷迪音频检漏仪性能方面存在的不足。建议音频检漏这一无损检测技术，纳入无损检测行业管理并尽快编制、发布音频检漏相关的标准。 【关键词】音频检漏；埋地钢质管道；漏点；衰减 Method for detection of buried steel pipeline coating damage 【Abstract】This paper outlines the study of the Reddy audio leak detector, such like the apparatus structure, working principle, the detection of buried steel pipeline coating damage in operating procedures, test results evaluation and precautions.It also points out the shortcomings of the Reddy audio leak detector performance, and recommends the audio leak of this non-destructive testing technique into the non-destructive testing industry management.The standards of this audio leak should be compiled and published as soon as possible. 【Key words】Audio leak;Buried steel pipeline;Leak;Attenuation 1. 前言 埋地钢质管道在安装前都进行了外层PE防腐，主要目的在于防止钢管的腐蚀和降低钢管的腐蚀速率。在管线安装施工过程中，应注意保护防腐层，防止起吊、运输、埋设过程中对防腐层碰撞、挤压和擦伤。在管道下沟前，应对防腐层做全面的电火花检测，找出损伤点，进行修补，使其完好如初。由于操作不当，在管沟回填过程中，如在山区石方地段，石块的砸伤，管道底部石块的顶伤，都会造成防腐层新的损伤（漏点）。这些损伤点在地下水、酸、碱、盐等介质作用下，将使钢管发生腐蚀，造成钢管表面点状或面状的腐蚀甚至穿孔。 音频检漏可以在地面上对不同的管径、不同防腐绝缘材料、不同环境的埋地钢质管道进行检测，发现漏点，开挖补伤。 图1 音频检漏仪 2. 雷迪RD-PCM音频检漏仪结构、工作原理 RD-PCM音频检漏仪包括一个便携式发射机、手持式接收机、A字架、电源和GDWFF软件（图1）。 PCM是Pipeline Current Mapper的简称，即为管中电流法，主要是测量管道外电流衰减梯度，因此也称为电流梯度法。 音频检漏仪工作原理是：发射机向钢质管道施加某一频率的脉冲信号，钢质管道向周围辐射出电磁场，A字架两个测试足上方活接头内的线圈产生感应电流，经地面接收机处理后以信号衰减值（dB）显示。当管道防腐层有损伤时，相当于钢管与大地短路，地面接收机接受到信号发生突变，形成电流衰减梯度。管道防腐层有损伤的地方衰减值（dB）大，无损伤的地方衰减值（dB）小。从而判断埋地管道防腐层损伤情况，并能进行损伤点的定位、定量。同时能确定管道的位置、走向、分支点和埋深。 该仪器可用于检测新建管道和在役管道防腐层状况；亦可用于提供管道阴极保护效果评估的数据。因此音频检漏仪在管道施工过程和在役运行管道检验中得到了广泛应用（图2）。
埋地钢质管道阴极保护测量技术 沈阳龙昌管道检测中心马负 1 前言 埋地钢质管道阴极保护系统一旦投用，就要定期对该系统的性能进行评价，确认阴极保护系统的效果，以判断其是否能够充分控制腐蚀。但是，在实际工作中直接确定管道是否处于腐蚀状态是十分困难和复杂的。且有些技术在工业化的现场条件下是无法实现的，因此必须依赖一些间接的、技术上可行的方法来评估阴极保护系统的有效性。目前我们采用的主要方法是通过测量管道的电位、电流、电阻等相关参数，与选定的判据进行比较以达到评价阴极保护系统有效性的目的。 阴极保护测量技术内涵十分丰富。因为腐蚀是电化学过程，所以是电化学和电学测量技术的结合。为达到测量的规范和统一，最大限度的减少测量误差，国家制定了相关标准。即GB/T 21246—2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》、GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》、GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》。这里我们主要结合国家标准对阴极保护测量技术进行讨论。 2 判据 阴极保护理论研究表明，被保护体达到完全阴极保护的真正判据是被保护体上的各阴极均被极化到被保护体上最活性阳极的开路电位。在这一电位点处腐蚀电流已经停止了，再施加更多的保护电流是不必要的，也是不经济的。在这一点上对真正判据的理解是很容易的，但是应用这个判据去解决实际腐蚀问题却是不可能的，因为被保护体上最活性阳极的开路电位是不可能准确计算的也不可能在现场测量获得。因此，必须有替代的判据。一个替代的阴极保护判据，其目的是提供一个基准点，对某个指定物体施加阴极保护的水平可相对于此基准进行比较。一个好的判据有某些期望特征，包括较广泛的结构体适用性、环境的实用性、便于应用、可靠的科学基础、将腐蚀减轻到可接受水平的极大可能性以及过度保护带来的危害性。 目前我们采用的判据为国家标准GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保
阴极保护系统的运行与维护 (一) 阴极保护投入前的准备与验收 1. 阴极保护投入前对管道系统的检查 (1) 管道对地绝缘的检查 从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等应与土壤有良好的绝缘，管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。 管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。 (2) 管道导电性检查 对被保护管道应具有连续的导电性能。 2. 对阴极保护施工质量的验收 (1) 对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成并符合要求与图纸设计一致。 (2) 对阴极保护的站外设置的选材、施工是否与设计一致。对通电点、测试桩、阳极地床、阳极引线的施工与连接严格符合规范。 (3) 图纸、设计资料齐全完备。 (二) 阴极保护投入运行 (1) 组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、各站阳极地
床接地电阻。同时对管道环境有一个比较详尽的了解，这些资料均需分别记录整理，存档备用。 (2) 阴极保护站投入运行按照直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电，使电位保持在-1.30V左右，待管道阴极极化一段时间(4h以上)开始测试直流电源输出电流、电压、通电点电位、管道沿线保护电位、保护距离等。然后根据所测保护电位，调整通电点电位至规定值，继续给管道送电使其完全极化(通常在24h以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若个别管段保护电位过低，则需再适当调节通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。 (3) 保护电位的控制各站通电点电位的控制数值，应能保证相邻两站间的管段保护电位达到-O.85V，同时，各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调节通电点电位时，管道上相邻阴极保护站间加强联系，保证各站通电点电位均衡。 (4) 当管道全线达到最小阴极保护电位指标后，投运操作完毕。各阴极保护站进入正常连续工作阶段。 (三) 阴极保护站的日常管理 工业发达国家的阴极保护站大多数已无人值守，由控制中心遥测、遥控，几乎所有的站都是先由人工调整好，再自动恒定电位。阴极站每一个月派人去检查维护一次。 长输管道阴极保护系统的人工检测是很费人力的。其难易与管道设施所经过的地区有关。美国HARC0公司发展并完善了管线的航空监视体系，能自动监视和记录阴极保护系统的数据。此系统成功的关
埋地钢质管道阴极保护参数测试方法 、八— 前言 本标准是根据中国石油天然气总公司（96）中油技监字第 52 号文《关于印发“一九九六年石油天然气国家标准、行业标准制修订项目计划”的通知》对《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SYJ 23-86 进行修订而成的。该标准经十年的使用证明，多数方法能够满足现场测试要求。本次修订是在广泛征求使用者意见的基础上进行的，除保留原标准中行之有效的方法外，主要的变动内容如下： 1 在“管地电位测试”一章中，增加了“断电法”和“辅助电极法” 。 2 在“牺牲阳极输出电流测试”一章中，取消了“双电流表法”。 3 在“土壤电阻率测试”一章中，增加了“不等距法” 。 4 在“管道外防腐层电阻测试”一章中，取消了“间歇电流法”。 在执行本标准过程中，如发现需要修改和补充之处，请将意见及有关资料寄送四川石油管理局勘察设计研究院（地址：四川省成都市小关庙后街28 号，邮政编号： 610017）。 本标准主编单位：四川石油管理局勘察设计研究院。 本标准主要起草人龚树鸣黄春蓉 1总则 1.0.1 为了统一埋地钢质管道（以下管称管道）外壁阴极保护参数的现场测试方法，使测试数据准确、可靠，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于管道外壁阴极保护参数的现场测试。 2术语 2.0.1 管地电位 pipeline-earth electrical potential 管道与其相邻土壤的电位差。 2.0.2 地表参比法 surface reference electrode method 将参比电极置放于被测管道附近地面测试管 地电位的方法。 2.0.3 近参比法 reference electrode method close to pipeline 将参比电极置放于贴近被测管道的 土壤中测试管地电位的方法。 2.0.4 远参比法 reference electrode method remote from pipeline 将参比电极置放于距被测管道 较远--地电位趋于零的地面测试管地电位的方法。 2.0.5 辅助电极法 auxiliary electrode method 测试与管道相连、有一定裸露面积并与管道材质相同试片的保护电位，模拟管道保护电位的方法。 3 基本规定 3.0.1 测试仪表必须具有满足测试要求的显示速度、准确度，同时还应具有携带方便、耗电小、适应测试环境的特点。对所用的测试仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行校验。 3.0.2 为了提高测试的准确度，宜选用数字式仪表。 3.0.3 直流电压表选用原则： 1指针式电压表的内阻应不小于100k Q/V;数字式电压表的输入阻抗应不小于1M Q。 2 电压表的灵敏阈（分辨率）应满足被测电压值，至少应具有两位有效数；当只有两位有效数时，首位数必须大于 1 。 3 电压表的准确度应不低于 2.5 级。 3.0.4 直流电流表选用原则： 1 电流表的内阻应小于被测电流回路总内阻的 5%。 2 电流表的灵敏阈（分辨率）应满足被测电流值，至少应具有两位有效数；当只有两位
埋地管道泄漏监测检测技术 沈功田，李光海。景为科左延田 （中国特种设备检测研究中心，北京１０００１３）（中国石油大学，北京１０２２４９） 摘要：综述了埋地管道泄漏监测与泄漏检测的各种无损检测技术，并讨论了各种方法的原理、适用范围、优点和缺点等。介绍的埋地管道泄漏监测技术包括流量平衡法、负压波法、声波法、实时瞬态模型（ＲＴＭ）法、监控与数据采集（ＳＣＡＤＡ）法、激光光导纤维法和电缆传感法等，泄漏检测技术包括声波法、红外热成像法、激光扫描法和可燃气体敏感法等。 关键词：埋地管道；泄漏监测；泄漏检测；综述；声波 中图分类号：ＴＧｌｌ５．２８文献标识码：Ａ文章编号：１０００—６６５６（２００６）０５—０２６卜０４ ＬｅａｋａｇｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＢｕｒｉｅｄＰｉｐｅｌｉｎｅｓ ＳＨＥＮＧｏｎｇ－ｔｉａｎ。ＬＩＧｕａｎｇ－ｈａｉ，ＪＩＮＧＷｅｉ－ｋｅ （ＣｈｉｎａＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ） ＺＵｏＹａｎ－ｔｉａｎ （ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｅｄｂｙｌｅａｋａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｓｃｏｐｅ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｆｌｕｘｅｑｕｉｔｙ，ｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅ，ｓｏｕｎｄｗａｖｅ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅｍｏｄｅｌ（ＲＴＭ），ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ（ＳＣＡＤＡ），ｌａｓｅｒｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｒｅａｎｄｃａｂｌｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｓｏｕｎｄｗａｖｅ－ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇ－ｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇａｎｄｆｌａｍｍａｂｌｅｇａｓｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＢｕｒｉｅｄＰｉｐｅｌｉｎｅ；Ｌｅａｋａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；Ｉ。ｅａｋａｇｅｔｅｓｔｉｎｇ；Ｒｅｖｉｅｗ；Ｓｏｕｎｄｗａｖｅ 对埋地管道泄漏的探测分为监测和检测两种。埋地管道泄漏监测主要是对管道从不漏到突然发生泄漏的过程的监测，一般是采用固定的装置对管道进行实时监测，一旦发生泄漏立即报警，使有关人员能够进行及时处理。其相应监测传感器和仪器设备一般在管道建设中已经安装好，其缺点是对已经产生的稳定的泄漏源无法检测到。根据传感器安装的具体部位，监测技术又分为内部和外部监测两种。 对管道泄漏的检测是从地上或外部定期进行，采用仪器从管道的外表面来发现泄漏点，以采取堵漏措施。检测仪器设备一般采用移动式，其优点是无需事先安装固定的传感器和检测设备，对埋地管道不会产生任何破坏或影响其正常生产，对已经稳 收稿日期：２００６—０４—０４定的和新发生的泄漏都可以进行识别。 １埋地管道泄漏内监测技术‘１￣４］ １．１流量平衡法 流量平衡法监测管道泄漏的原理为通过测量一段管道入口端与出口端的流量差来进行。在单位时间里，人口端的流量可能与出口端的流量不等。没有泄漏发生时流量差满足下面公式 Ｑｉ。一Ｑｏ。。ｌ≤ｄＱ。＋警 Ｕ‘ 式中Ｑ．。——入口端流量 Ｑ。。。——出口端流量 ｄＱ。——流量测量的误差范围 ｄＶ。／ｄｆ——流量变化率 如果有泄漏发生，则以上关系式将不成立，即 ２００６年第２８卷第５期２６１
管道阴极保护基本知识
管道阴极保护基本知识 内容提要： ◆阴极保护系统管理知识 ◆阴极保护系统测试方法 ◆恒电位仪的基本操作 一、阴保护系统管理知识 （一）阴极保护的原理 自然界中，大多数金属是以化合状态存在的，通过炼制被赋予能量，才从离子状态转变成原子状态，为此，回归自然状态是金属固有本性。我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位, 称之为该金属的腐蚀电位（自然电位），腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子, 我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，而阴极区得到电子受到保护。 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极法 将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。 在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护，如图1—3。
牺牲阳极材料有高钝镁，其电位为-1.75V；高钝锌，其电位为-1.1V；工业纯铝，其电位为-0.8V（相对于饱和硫酸铜参比电极）。 2、强制电流法（外加电流法） 将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。其方式有：恒电位、恒电流、恒电压、整流器等。如图1-4示。 图1-4恒电位方式示意图 外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，使腐蚀受到抑制。而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应，因此，辅助阳极本身存在消耗。 阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀，需要保护的金属体，提供足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。两种方法的差别只在于产生保护电流的方式和“源”不同。一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直
华东管道设计研究院 设计证书编号设计证书编号：：A132006476A132006476 阴极保护技阴极保护技术规格书术规格书 设计阶段设计阶段：：基础基础设计设计设计 日期日期：： 2020111-1010--1010 第 1 页 共 6 页 A 版 目 录 1.范围 ................................................................................................................ 2 2.定义 ................................................................................................................ 2 3.工程概况 ........................................................................................................ 2 4.采用标准采用标准、、规范和技术规定 ........................................................................ 2 5.阴极保护技术要求 . (3) 5.1 恒电位仪 ..................................................................................................................... 3 5.2 高硅铸铁阳极 ............................................................................................................. 5 5.3 锌合金阳极 ................................................................................................................. 5 5.4 镁合金阳极 ................................................................................................................. 6 5.5 硫酸铜参比电极 (6) 6.质量保证 ........................................................................................................ 6 7.现场服务与培训 ............................................................................................ 6 8.供方提供图纸与数据 (6)