管道阴极保护系统
一．原理
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。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电位更负的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体阴极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。
牺牲阳极材料有高纯镁，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，辅助阳极接到电源正极，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、恒电流等。如图
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。
阴极保护两种方法的对比：
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，另一种则利用直流电源。
强制电流阴极保护驱动电压高，输出电流大，有效保护范围广，适用于被保护面积大的长距离、大口径管道。
牺牲阳极阴极保护不需外部电源，维护管理经济，简单，对邻近地下金属构筑物干扰影响小，适用于短距离、小口径、分散的管道。
二．阴极保护的基本参数
1、最小保护电流密度
使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度,称作最小保护电流密度。新建沥青管道最小保护电流密度为30—50μA/m2，环氧粉末的管道一般为10--30μA/m2，新建储罐罐底板最小保护电流密度为1--5mA/m2表示，老罐为5—10mA/m2。
2、最小保护电位
为使腐蚀过程停止，金属经阴极极化后所必须达到的绝对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。
最小保护电位也与金属的种类、腐蚀介质的组成、温度、浓度等有关。最小保护电位值常常是用来判断阴极保护是否充分的基准。因此该电位值是监控阴极保护的重要参数。
实验测定在土壤中的最小保护电位为－0.85V（相对饱和硫酸铜参比电极）。
3、最大保护电位
在阴极保护中，所允许施加的阴极极化的绝对值最大的负电位值，在此电位下管道的防腐层不受到破坏。此电位值就是最大保护电位。
阴极保护电位越大，防腐程度越高，单站保护距离也越长，但是过大的电位将使被保护管道的防腐绝缘层与管道金属表面的粘接力受到破坏，产生阴极剥离，严重时可以出现金属“氢破裂”。同时太大的电位将消耗过多的保护电流，形成能量浪费。
三．牺牲阳极阴极保护
（一）常见的牺牲阳极材料
1.镁合金阳极
根据形状以及电极电位的不同，镁合金阳极可用于电阻率在 20欧姆.米到100欧姆.米的土壤或淡水环境。高电位镁合金阳极的电位为-1.75V (CSE)；低电位镁阳极的电位为-1.55V(CSE)。
2.锌合金阳极
锌合金阳极多用于土壤电阻率小于15 欧姆.米的土壤环境或海水环境。电极电位为-1.1V(CSE)。温度高于40°C时，锌阳极的驱动电位下降，并发生晶间腐蚀。高于60°C时，它与钢铁的极性发生逆转，变成阴极受到保护，而钢铁变成阳极受到腐蚀。所以，锌阳极仅能用于温度低于40°C的环境。
3.回填料
当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。如果将阳极直接埋入土攘，由于土壤的成分不均匀，会造成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。采用填料，一是保持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，提高阳极利用效率。
（二）牺牲阳极的埋设方式
1、牺牲阳极埋设有立式和卧式两，埋设位置分轴向和径向。
2、牺牲阳极在管道的分布宜采用单支或集中成组两种方式。
3、阳极与管道的距离，一般情况下阳极埋设位置应距管道3～5ｍ，最小不宜小于0.3ｍ，成组埋设时，阳极间距以2～3ｍ为宜。
1）在管道一侧
2）在管道两侧
四．外加电流阴极保护系统的主要设施
外加电流阴极保护系统主要由四部分组成：直流电源、辅助阳极、被保护管道、附属设施。
1、电源设备（恒电位仪）
强制电流系统要求电源设备能够不断地向被保护金属构筑物提供阴极保护电流，要求电源设备安全可靠；电源电压连续可调；能够适应当地的工作环境（温度、湿度、日照、风沙）；功率与被保护构筑物相匹配；操作维护简单。
目前常用的阴极保护电源设备有太阳能电池、整流器、恒电位仪，国内多用恒电位仪，都能国产化，恒电位仪不仅能够恒电位输出，还能恒电流输出。用户可以根据需要调节。
2、阳极地床
辅助阳极是外加电流阴极保护系统中，将保护电流从电源引入土壤中的导电体。通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化 (防止电化学腐蚀)，电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道在回路中为负极处于还原环境中，防止腐蚀，而辅助阳极进行氧化反应遭受腐蚀。常用的阳极材料有：高硅铸铁、石墨、钢铁、柔性阳极。
阳极地床的设计遵循以下几方面要求：
（1）阳极种类的选择
①在一般土壤中可采用高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极；
②在盐渍土、海滨土或酸性和含硫酸根离子较高的环境中，宜采用含铬高硅铸铁阳极。
③高电阻率的地方宜使用钢铁阳极。
④覆盖层质量较差的管道及位于复杂管网或多地下金属构筑物区域内的管道可采用柔性阳极，但不宜在含油污水和盐水中使用。
（2）辅助阳极埋设位置的选择
辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资，因此辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况选定。选择阳极安装位置的原则是:
①地下水位较高或潮湿低洼处；
②土层厚,无块石,便于施工；
③土壤电阻率一般应小于50欧姆米，特殊地区也应小于100Ω.m；
④对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其它
金属管道；
⑤考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避免建后可能出现的搬迁；
⑥阳极位置与管道的垂直距离不宜小于50m。
⑦地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。
（3）辅助阳极的结构
①浅埋式地床结构
将电极埋入距地表1～5米的土层中, 这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。浅埋式阳极又可分为立式,水平式两种,对于钢铁阳极可能两种联合称为联合式阳极。
a.立式阳极：由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成。电极间用电缆联接。其优点有:全年接地电阻变化不大;当阳极尺寸相同时,立式地床的接地电阻较水平式小。
b.水平式阳极：将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中,其优点有:安装土石方量较小,易于施工；容易检查地床各部分的工作情况。
c.联合式阳极：指采用钢铁材料制成地床,它由上端联接着水平干线的一排立式阳极所组成.
②深埋式阳极(深井式)
当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制,或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时,使用深埋式阳极,可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井(20～40米)、中深井(50～100米)和深井(＞100米)三种。
深埋式阳极地床的特点是接地电阻小,对周围干扰小,消耗功率低,电流分布比较理想。它的缺点是施工复杂技术要求高,单井造价贵。尤其是深度超过100米的深阳极,施工需要大钻机，这就限制了它的应用。
浅埋阳极示意图
3、阴极保护的附属设施
①、埋地型参比电极
为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的对比电极，其电极电位具有良好的稳定性，构造简单，通常有饱和硫酸铜参比电极、锌电极等。其作用是与恒电位仪组成信号源。
参比电极埋设的位置应尽量靠近管道，以减少土壤介质中的IR降影响。
埋地型参比电极的类型：
ａ、液体硫酸铜参比电极
主要用于测量管地电位，用于埋地使用时，由于密封处理不好，经常会造成渗漏过度，经常添加硫酸铜溶液，且一到冬季又容易冻结，影响恒电位仪的正常工作，目前已很少埋地使用。
ｂ、长效埋地型硫酸铜参比电极
电极结构：电极由素烧陶瓷罐、管状或弹簧状铜电极和硫酸铜晶体所构成。使用前应在水中浸泡24小时，形成饱和硫酸铜溶液。
电极地床结构：在参比电极周围填充5～10ｃｍ厚的填包料。填包料的主要成分为石膏粉、硫酸钠、膨润土，其体积比为75：5：20
②、测试桩
为了定期检测管道阴极保护参数。
③、电绝缘装置
作用：安装绝缘法兰或绝缘接头可以将进行阴极保护的管道和不进行阴极保护的管道绝缘。
④、检查片
检查片是为了定量测量阴极保护效果，在管道沿线典型地段埋设与被保护管道相同的钢制试片。
⑤、均压线
为避免干扰腐蚀，用电缆将同沟敷设、近距离平行或交叉的管道连接起来，以消除管道之间的电位差，此电缆称为均压线。
⑥、导线
阴极保护系统中导线有：阳极线、阴极线、零位接阴线、参比电极引线、测试桩引线
4、管道实施阴极保护的基本条件
①、管道必须处于有电解质的环境中，以便能建立起连续的电路。如土壤、海水、河流等介质中都可以进行阴极保护。
②、管道必须电绝缘。首先，管道必须要采用良好的防腐层尽可能将管道与电解质绝缘，否则会需要较大的保护电流密度。其次，要将管道与非保护金属构筑物电绝缘，否则电流将流失到其他金属构筑物上，造成其他金属构筑物的腐蚀以及管道阴极保护效果的降低。
③、管道必须保持纵向电连续性。
五．阴极保护投入运行的调试
1、阴极保护投入前对被保护管道的检查
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。应检查管道的绝缘接头的绝缘性能是否正常；管道沿线的阀门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它金属构筑物有"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埋地检漏仪检测，修补后回填。
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，并符合图纸设计要求。
（2）对阴极保护的站外设施的选材、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应严格符合规范要求，尤其是阳极引线接正极，管道汇流点接负极，严禁电极接反。
（3）图纸、设计资料齐全完备。
3、阴极保护投入运行的调试
（1）组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、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
按照恒电位仪的操作程序开启，给定电位保持在-1.20伏左右，待管道阴极极化一段时间(4小时以上)开始记录直流电源输出电流、电压，测试通电点电位、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24小时以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若最远端保护电位过低，则需再适当调节通电点电位。
（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-0.85伏以上，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。
储油罐阴极保护施工和防雷防静电的基础 规定 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX
储油罐阴极保护施工和防雷防静电的基础规定储油罐底板做阴极保护有部分基本的规定一定要遵守：如果储油罐底板的外表面有防腐层的时候，设置的阴极保护电流密度必须控制在5毫安每平米到10毫安每平米之间；如果储油罐底板的防腐层质量很差或者没有的时候，阴极保护的电流密度就要控制在10毫安到20毫安每平米之间。 阴极保护系统与测试装置要同时进行，因此，储油罐的测试规定也要同时进行：长效参比电极要埋在储油罐底板的下面，底板中心位置需要的参比电极应该选用长效硫酸铜或者高纯锌的参比电极；测试用的电缆线应该选用质量好，强度高，长度充足的；测量储罐底板的保护点位时可以在底板下面安装带孔塑料管。 防雷防静电接地的规定 （1）牺牲阳极可以兼作储罐的防雷防静电接地极。储罐的接地极应采用电位较低的材料，适宜选用棒状、带状锌阳极或镀锌扁钢、镀锌圆钢接地极； （2）为了减小阴极保护电流的流失，可以在储罐接地线与接地网之间安装接地电池； （3）每组锌阳极接地极的汇接电缆与储罐接地引线可用铜鼻子以螺栓方式连接； （4）工艺战场的电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地适宜采用镀锌扁钢、圆钢等材料。 阴极保护方式，储罐底板外壁是必须要做阴极保护的，而且根据环境的不同以及设备大小的差异，适合选用的阴极保护方式也是不一样 第 2 页共 4 页
的。针对于大型储罐，特别是遇到土壤电阻率比较高的时候，最好选择的阴极保护方式是外加电流阴极保护；而对于体积比较小的储罐，加上周围的环境中土壤电阻率比较低的情况，最适合选择的阴极保护方式就应该是牺牲阳极阴极保护。在选择阴极保护方式的之前都要计算阴极保护电流，这方面就需要考虑阴极保护的接地系统会造成阴极保护电流的流失。 在做储罐基础的时候往往都会在阴极保护系统上撒一层沥青砂，这种沥青砂是不建议采用的，因为它会阻碍阴极保护系统发出的电流向储罐底板移动，影响阴极保护系统的效果。因此，现在储罐大多采用给储罐底板外侧刷一层底漆。有很多人都会认为底漆比较容易在焊接的时候发生损坏而有所担心，其实这是很正常的，虽然底漆会比较容易受损，但是损坏只是其中一小部分而已，大部分还是可以保存完好的，这会很有效的减小对阴极保护系统电流的需求，而且电流的分布也会非常的均匀。 第 3 页共 4 页
阴极保护准则 阴极保护准则是用来判断金属构筑物是否达到充分有效保护的判据标准。保护电位EP，是腐蚀速率小于0.01mm/a时的金属对电解质电位。这一腐蚀速率足够小，以至于在设计寿命内不会发生腐蚀破坏。阴极保护的准则为E≤EP 某种金属的保护电位一定程度上取决于腐蚀环境，但主要取决于所用的金属类型。保护电位准则仅适用于金属构筑物/电解质界面处的电位，即不含介质IR降的电位。 有些金属在很负的电位下可能受到腐蚀破坏。对于这些金属，保护电位不应比极限临界电位E1更负。在这种情况下：E1≤E≤EP 目前普遍认可的阴极保护准则有三种，分别是通电电位-850mV准则、极化电位-850mV准则和100mV极化值准则。 1、通电电位-850mV准则 该准则是在施加阴极保护时阴极电位至少为-850mV，这个电位是相对于电解质接触铜/饱和硫酸铜参比电极测得的。为了准确地分析电压测量结果，必须考虑除去构筑物-电解质界面之外的那些电压降。这种方法简单易行，但目前对测量IR降的影响没有引起足够的重视，其结果是很多被认为阴极保护良好的金属构筑物发生腐蚀穿孔。 尽管通行的管地电位测量方法尽管简便省事，但所测得的电位并不是管道的真实保护电位，而是含有相当大IR降成分在其内，只有断电电位通常才是管道真实的保护电位。有效的方法是实际测量几个点的IR降，保护电位按0.85+IR 降来确定。IR降可以通过通电电位减去瞬时断电电位来获得。对于最大保护电位的确定也应以断电电位为准，只要管道断电电位不超过标准要求，通电点电位
再大也不会引起氢致破坏。 综上所述，通电电位-0.85V(CSE)准则的最大优点是： 1、简单方便，省工省事。 2、所需测量时间最少。 缺点： 1、测得的电位值含有金属构筑物/电解质界面以外的所有电压降。 2、在解释准则的有效性时，应考虑到电压降问题。 2. 极化电位-850mV准则 本项准则指的当构筑物相对于铜/饱和硫酸铜参比电极的极化电位至少为-850mV时，就能达到充分保护。极化电位的含义是构筑物/电解质界面上的电位，它是腐蚀电位与阴极极化值之和。 本准则主要应用于可以切断直流电源的带涂层的构筑物。对于输气管线而言，切断所有的电源、牺牲阳极等是极为困难的。因此，该准则的优缺点都很突出。 与其他方法相比，极化电位-0.85 V(CSE)准则的优点是： 1、已消除由保护电流所引起的电压降误差； 2、主要适用于可以切断直流电源的带涂层的构筑物。 缺点： 1、需要设备多，且费工费事； 2、如果有杂散电流，或牺牲阳极与构筑物直接相连、或存在外部强制电流设备并且不能被中断的话，其结果有很大的不确定性； 3、受测量方法、测量季节、测试点的变化，以及构筑物表面涂层状况、
美国腐蚀工程师协会美国腐蚀工程师协会标准RP0100-2000 国际腐蚀协会第21090 号条款 标准 推荐规范 预应力混凝土圆筒管线的阴极保护 本NACE国际标准代表了那些已经评阅过本文件及其范围和条款的个体会员的一致意见。本标准的接受范围决不排斥那些与本标准不一致的加工制造、市场营销、采购或产品应用、工艺或流程，不论其采用本标准与否。本标准没有任何内容可被解释为通过暗示或其它方式对于涉及由专利保护的方法、仪器或产品的加工制造、销售或使用进行授权，或对于任何侵犯专利特许权责任的行为进行赔偿和保护。本标准陈述的是最低要求，但决不可以解释为限制使用更好的工艺和材料。本标准也并非适用于与此类问题相关的所有情况。在某些特殊实例不可预见的情况下，本标准可能是无效的。国际NACE不对非本机构对本标准的解释说明及应用承担责任，仅对依据国际NACE管理程序和政策出版发行的国际NACE官方解释说明资料承担责任，且不包括个人诠释的出版发行物。 所有使用本标准的用户在应用本标准之前，必须对有关健康、安全、环境和规范性的文献进行认真阅读，从而确定本标准的可适用性。NACE国际标准没有必要对涉及到关于应用本标准中推荐或提及的材料、设备和（或）操作中潜在的健康问题、安全问题和环境危害进行详述。所以，使用NACE国际标准的用户，在应用本标准之前有责任采取适当的健康、安全和环境保护措施；在必要的情况下，可以向相关领域的权威专家进行咨询，以满足遵守已有的相关规范制度的要求。 注意事项：NACE国际标准属于定期更新性资料，有时会在没有事先通知的情况下可能对标准中的内容进行必要的修订或撤销。NACE国际标准通常要求，自本标准最初出版发行日期起不超过五年，要对标准的有关内容进行重新审定、修订或撤销；因此，用户应当及时获取本标准的最新版本资料。购买使用本标准的用户，可以通过与美国防腐工程师协会会员服务部联系来获取所有标准的最新信息和其它NACE国际出版发行资料。联系方式：美国腐蚀工程师协会国际会员服务部，邮政信箱218340，休斯顿, 德克萨斯州77218-8340(电话 +1〔281〕228-6200)。 批准2000-01-14 NACE 国际 邮政信箱218340 休斯顿, 德克萨斯州72218-8340 +1 281/228—6200 ISBN 1-57590-096-3 2000, 国际NACE
第1章阴极保护研究现状 1.1 研究背景及意义 随着我国管道建设并行及交叉情况的不断增加，多路阴极保护系统间干扰问题不断的暴露出来，再考虑到这类干扰数量大、难发现、安全隐患大等特点，有必要开展并行及交叉管道阴极保护系统间干扰相关技术研究。在研究手段上，阴极保护数值模拟技术的发展为研究上述干扰问题提供了一个有效的技术手段，已经具备了定量研究防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、阳极地床间距、防腐层漏点分布等因素与干扰程度之间关系的能力，并在此基础上建立有关多路阴极保护系统干扰程度评断、检测方法、缓解措施的技术规范和标准，确保油气管道安全平稳高效运行。 多路阴极保护系统间干扰主要特点有：干扰点数量大、常规检测难发现和安全隐患大。干扰点数量大的原因源于干扰的形式多样性。首先，各管道独立的阴极保护系统将会大大增加管道线路上阳极地床的分布密度，受干扰的管道每经过一次地床附近将会在地床附近强电场作用下强制吸收电流，并在远离地床的交叉点或防腐层缺陷点释放所吸收的电流，产生腐蚀区或孔烛；其次，各条管道防腐层性能、阴极保护电位和土壤电阻率等方面的差异很可能会导致在管道交叉点附近一条管道从另外一条管道吸收电流，导致一条管道在一定区域内欠保护，另一条保护电位提高的情况；最后，地床埋设间距不合适将会导致地床之间的强干扰，导致恒电位输出不正常。 预测一条长输并行管道线路来自阴极保护系统间干扰的地方可能多达上百处，这些干扰点因各条管道防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、与阳极床间距等因素的不同干扰严重程度各异。 阴极保护常规电位通常是在阴极保护枯处进行测量，测试桩一般间距1公里左右，而阴极保护系统间干扰通常的作用范围在地床或管道交叉点附近百米量级，所以仅靠日常的阴极保护电位测量很难发现这种局部直流干扰。应该建立针对并行和交叉管道阴极保护系统间干扰评价、检测方法、缓解措施相关的技术规范和标准。从杂散电流角度讲，多路阴极保护系统之间的干扰属于稳态直流干扰范畴，如果长时间干扰程度严重会对被干扰的管道造成巨大安全隐患，特别是在交叉点附近出现防腐层漏点的情况下，局部腐她速度会剧烈增加。目前，国内外尚没有有关并行及交叉管道阴极保护系统间干扰的技术规范和标准，相关的研究也比较少。 1.2 国内外埋地管道阴极保护技术现状及发展趋势
阴极保护系统中的重要参数 自然电位是参比电极在使用中的一个重要的采集数据，是被保护金属埋进土壤之后，在没有外部电流的影响下对大地的电位。自然电位会根据外部环境的不同而发生改变，其中影响自然电位比较多的因素有被保护金属结构的材质，结构的表面情况，周围土质的情况，土壤中含水量的多少。一般情况下有基本防腐涂层的埋地管道的自然电位在-0.40到0.70V CSE之间。如果管道所处的环境中是雨季土壤非常湿润，这时候的管道的自然电位就会偏负一点，一般取平均值为 -0.55V CSE。在特殊的环境中参比电极也应该根据环境不同而选择不同的类型，比如储罐内壁的专用参比电极，它是用在储罐内壁或者其他水介质中阴极保护电位的测量。这种专用参比电极的构造是将纯锌棒固定在一个多孔的非金属外壳中，保证电极不要和被保护设备有直接接触。储罐内壁专用参比电极的电位在套筒内，用以避免直接与器壁接触，电极电位是-1.10V CSE，电位稳定，漂移或者极化小于5%，结构保护电位应该低于+0.25V。储罐内壁专用参比电极的电极主要成分有：A1小于0.005%,Cd小于0.003%，Fe小于0.0014%，Cu小于0.002%，Pb小于0.003%，Zn为余量。最小保护电位是指在被保护金属能够完全处在可以被保护状态的时候所需要的最低的电位值。普通情况下被保护金属在电解质溶液中，参比电极极化电位达到金属阳极区的开路电位的时候就被认为是到了完全保护状态。最大保护电位，跟之前所描述的一样保护电位并不是越低越好而是有一定限度的，如果管道的保护电位过于低那么就会造成被保护管道的防腐层存在漏
点的地方出现大量的析出氢气，最终导致防腐涂层与管道的脱离，这就是常说的阴极脱离，这种情况不仅会造成管道防腐层的失效，而且还会导致大量的电能不断消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。 氢原子的析出还有可能造成被保护管道发生氢鼓包现象最终还会引发氢脆断裂，因此一定要把电位控制在比析氢电位稍正的电位值，这个被调整出来的电位被称之为最大保护电位。如果阴极保护系统超过了最大保护电位时被称之为过保护。这里需要强调的是，判断一段管道是不是处于过保护状态，要根据管道的断电电位来判断。根据阴极保护的施工规范管道的断点电位应该控制在-0.85到-1.20V CSE之间。最小保护电流密度，最小电流密度就是指在阴极保护过程中能够使被保护金属结构的腐蚀情况减缓到最低的时候或者能够使金属结构物的腐蚀情况直接停止的时候所需要的保护电流密度。根据最常用的阴极保护施工经验和规范指出，如果一段没有做过任何保护措施的金属物质被埋在土壤中，像这种情况的最小保护电流密度一般是 10mA/m2到30mA/m2。瞬间断电电位，在检测一个阴极保护系统的瞬间断电点位时，通常情况下是通过断掉被保护金属结构的外加电源或者如果是牺牲阳极阴极保护的时候就应该是断掉与牺牲阳极材料的连接，并且在0.2到0.5秒内所取得的电位数据。因为这个时候的被保护结构没有任何外部的电流从介质中流向金属物质，所以测出来的电位数据是金属结构的实际极化电位并且不保护介质中的电压降。至于为什么要取0.2到0.5秒之间的数据，那是因为在阴极保护系统被切断的时候，被保护结构对地点为会受一些影响形成一个正向脉冲，
阴极保护施工方案 目录 第一篇：阴极保护施工方案 第二篇：阴极保护系统调试方案 第三篇：阴极保护系统中设计和施工的注意事项 第四篇：9.2阴极保护措施 第五篇：阴极保护技术有两种 正文 第一篇：阴极保护施工方案 阴极保护施工方案 兰州某区饮水工程使用的是埋地钢管。全长4200米。为了减缓土壤对钢管的腐蚀，采用了防腐蚀涂料和外加电流法阴极保护联合防护措施。 一、施工法 （一）涂刷环氧煤沥青漆 管道表面喷砂处理后，涂两道环氧煤沥青漆。 （二）阴极保护施工： 1、外加电流法阴极保护的供电部分安装。 供电部分主要包括恒电位仪，电源系统和恒电位仪输出系统三部分，设在保护站内，
（1）恒电位仪经调试后即进行固定，并安装电源线和恒电位仪的输出。输出线由仪器通过接线箱引至架空线路，再引至阳极床、阴极通电点及参比电极等处，从而为阴极保护提供电流。 （2）电源系统安装：电源箱打眼固定后，接好电源线和输出电源线，并安装接线板。 （3）恒电位仪输出系统的安装：接线箱引至架空线路的电缆及控制线端头进行焊接线鼻、上锡。阴——阳极电缆线各二根，参比电极讯号线3根、阴极讯号线2根。室内电缆及控制线均穿镀锌钢管，覆放在地面上。室外部分埋入地下。然后引至架空线路的第一根电杆上，与架空线路的电缆线，讯号线相连接。 2、架空线路的架设 架空线路共计1300多米，25根电杆上横担一个，每个横担上按4只瓷瓶。电缆阴极、阳极线分别为两根用瓷瓶固定。控制线则用钢绞线挂吊，电杆要安装避雷器。共安7个避雷器。 3、阳极床的安装： （1）阳极床是由34只石墨阳极组成，分布在17个阳极井中，每个井内两支阳极。引线并联连接，由地下引至电杆并与架空线路中阳极线相连。 （2）将石墨阳极的引线端头剥皮、打磨与铜接线鼻锡焊待用。
工程质量监理评估报告 工程名称：青岛新机场项目配套航油管道工程 阴极保护施工 监理单位：南阳市油田工程建设监理有限责任公司编制： 审批： 编制日期：2020年4月20日
目录 一、工程概况 二、工程各参建单位 三、工程监理情况 四、项目监理人员及专业分工 五、监理过程中履行职责情况 六、工程变更和核对情况 七、质量事故（问题）处理情况 八、工程资料（施工单位、监理单位）核查情况 九、工程质量评估依据、分部工程划分和质量评定、验收，以及工程质量评估结论 附件一. 单位工程质量控制资料核查记录
工程质量评估报告 一、工程概况 阴极保护工程是青岛新机场配套航油管道工程的组成部分，位于山东省青岛市黄岛区和胶州市境内。管道沿线设置了阴极保护测试桩，每隔1km设一个电位测试桩，测试电缆与管道采用铝热焊接的方式连接，焊接前清理表面，焊接后去除焊渣，焊点采用双组份液态环氧涂料重新防腐，补伤处用电火花检漏仪进行漏点检查，检查过之后贴上一层补伤片，在补伤片外面再包覆一条热收缩带。全线共设置临时阴保完成安装11处，绝缘接头 DN350 PN6.3MPa安装完成1个等。工程材料、以及使用设备均有相关质量证明文件和相关检验报告，在计划时间内运抵现场；施工图按时交付。 阴极保护工程严格按照《埋地钢制管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2008进行施工。我监理部在测试桩埋设及测试，牺牲阳极埋设，绝缘接头安装，阀室内的配套设施施工，线路的系统调试等施工过程中通过一系列的组织、技术、经济及合同管理措施，保证了施工质量。
工程自2019年8月15日正式开工，至2020年4月10日完成。 二、工程各参建单位 建设单位：中航油石化管道（青岛）有限公司 勘察、设计单位：中冀石化工程设计有限公司 施工单位：青岛雅和科技发展有限公司 监理单位：南阳市油田工程建设监理有限责任公司 三、工程监理情况 监理部于2019年8月开始投入阴极保护工程的监理工作。在总监的组织下，认真研究了图纸，查看了现场，制定了监理部管理规章制度，对相关监理人员进行了详细的技术交底，强调了关键点及注意事项。监理的主要任务是对阴极保护工程施工进行质量控制、造价控制、进度控制、安全管理、信息管理、合同管理以及相关单位之间的组织与协调工作。 我单位在实施本工程施工监理时，遵守国家有关的法律，法规,严格遵守职业道德。对工程质量，实事求是，对质量不合格的工序坚决不迁就，不姑息，一切从实际出发；公平地处理工作中出现的问题，独立地进行判断和行使职权，避免出现不必要的合同纠纷，科学地为建设单位提供专业化服务，既要维护建设单位的合法权益，也不能损害其他有关单位的合法权益；科学分配
操作规程编号：LX-FS-A64990 阴极保护系统的运行与维护范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
阴极保护系统的运行与维护范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 (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。
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
基于管道完整性管理的新建工程CP有效性评价 韩兴平1王飞2 赵龙3郑晓春4 刘宏4 （1.西南油气田公司长输管道检测评价中心，2西南油气田公司输气处.3.西南油气田公司成都抢险维修中心，4.西南油气田公司开发部，） 摘要：新建阴极保护(CP*)工程有效性检测是新建管道工程完整性检测的重要组成部分，新建管道CP工程有效性验收尚为空白，鉴于此，对新建CP工程进行了大量有效性检测，发现了影响管道CP管理的问题，提出现行管道工程验收规范应增加CP有效性检测与评价的建议，使管道从建设开始就健康，实现管道的完整性中CP有效性检测与评价，为管道安全运行提供坚实基础，达到管道完整性管理的要求，将管道运行管理风险降到最低。 关键词：新建管道完整性管理 CP有效性工程验收运营风险 1新建工程CP有效性评价的重要性 新建管道在建设期间往往会产生各种各样的隐患，隐患的存在时间长短和影响范围大小不可预知。对于管道管理者而言，最困难的问题不在于事故后如何采取补救措施，而在于事故之前将管道缺陷检测发现，并将其及时修复预防事故的发生。如何有效的检测出威胁管道安全的缺陷，如何排除建设时留下的隐患，做到事前预控，这是当前新建管道所面临的主要问题。 新建管道工程CP有效性检测是新建管道工程完整性检测的重要组成部分[3]，是检验CP 装置是否有效运行的最佳途径。由于现行标准未规定新建工程CP有效性检测，投产两年就发现大量的腐蚀甚至穿孔，产生严重事故后果，给管道公司造成不可估量的损失。 在CP运行过程中，由于多种因素都能引起CP失效，例如：防腐层大面积破损，引起保护电位低于标准规值，杂散电流干扰引起的管道腐蚀加剧[1]等。所以，CP的有效性评价是一个当务之急。 2阴极保护失效分析 2.1 CP效果评价指标 CP评价时，保护效果应达到下列任意一项或全部指标：在施加CP时，测得的管道/电解质电位达到-850 mV.CSE或更负，测量电位时，必须考虑消除IR降的影响，以便对测量结果做出准确的评价;管道/电解质极化电位达到-850 mV.CSE或更负;在CP极化形成或衰减时，阴极极化电位差负偏移100mV。 在CP无效或部分无效的特殊条件下，要考虑高温、覆盖层剥离、隔热保温层、屏蔽、细菌侵蚀及电解质异常污染的情况。必须考虑特殊情况，注意事项，其他考虑。最好能完整阅读NACE RP0169-2002第6章就可准确理解CP准则[2]。只要腐蚀控制的人员能够证明，管道不存在腐蚀，那么应用规范就是合理的。
阴极保护的基本知识 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。 阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。 网状阳极阴极保护方法 网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。 网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点： 1)电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。 2)基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。 3)不需回填料，安装简单，质量容易保证。 4)储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。 5)不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。 6)埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。 7)性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供
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
某油气管道阴极保护失效研究 发表时间：2018-07-09T15:55:05.797Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：黄盼彭文[导读] 摘要：管道输送，由于其经济、安全、损耗率低等优越性，在近百年来得到了迅速发展。 中石油煤层气有限责任公司 摘要：管道输送，由于其经济、安全、损耗率低等优越性，在近百年来得到了迅速发展。但随着管道服役年限的增长，管道腐蚀对管道服役时间的决定性影响逐渐显现，做好防腐工作对于延长管线服役时间尤为重要。目前，我国埋地长输管道大都采用防腐涂层加阴极保护的联合防腐方式，保护效果非常好。作为腐蚀控制的第一道防线，防腐涂层将被保护金属管道与腐蚀环境隔离，同时也为阴极保护提供了绝缘条件；作为防腐保护的第二道防线，附加阴极保护能够提供充分的保护，使整个防腐体系高效运行。关键字：油气管道；阴极；失效（一）长输管道阴极保护效果评判相关问题阴极保护根据其原理的不同，主要分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。牺牲阳极法是将被保护金属与一个电位更负的金属连接，并处于同一电解质中形成大电池，电位更负的金属作为阳极使阴极金属得到保护[1]。常用的牺牲阳极品种有：镁阳极、铝阳极和锌阳极三类，相对来说锌是最好的保护材料。外加电流阴极保护是指将辅助阳极接到直流电源的正极，用导线将金属结构接到直流电源的负极这样的连接方法。被保护的金属管道和电源负极相连接，辅助阳极和电源的正极相连接。当阴极保护开始进行时，在辅助阳极周围发生阳极化学反应。辅助阳极为电流提供回路，它对整个系统电能消耗很重要同时也影响外加电流的大小。这就有要求：当埋地管道进行阴极保护时，辅助阳极通过土壤将保护电流传递给被保护金属，被保护金属作为阴极，在大地电池中表面只发生还原反应，不再发生氧化反应，这样，便可抑制被保护金属受到腐蚀。某成品油管线于2009年投入生产，虽然对埋地管线采用了涂防腐层加阴极保护防腐措施，但由于早期阴极保护技术制约以及检测方法和评价方法的落后，使得保护效果不明显，部分管线腐蚀严重。近期，通过对旧管线的涂层检测和对阴极保护效果的评价，结果表明在通电状态下，由于存在阴极保护电流，用地表参比法所测的管地电位中包含有IR降成份，难以评价阴极保护的真实保护情况。由于对于阴极保护电位测试方法、保护效果评价方法、阴保设备使用与保养以及有效提高管道阴保质量等方面存在不足，且兰-郑-长管道一部分在南方，天气湿热，地底下含水量较多，导电性较强，土壤电阻率低，管道腐蚀加强。因此，应对保护电位测试方法、复杂地形阴保方法、减小杂散电流干扰、等进行系统研究，以保证管道阴保效果，提高国内管道防腐质量。常用的阴极保护效果测试方法有：试片失重法、电位准则法、试片评价法。（1）试片失重法通过将两组相同试片分别置于与管道处于相同的阴极保护状态和未进行阴极保护的环境下，经过一段时间，通过计算其腐蚀速度而确定其保护度。但失重法历时较长，可以通过测量埋地管道的保护电位来间接判断其保护效果。为了测量管道的保护电位，在管道施工时，应在沿线不同点埋设永久性参比电极，通过高阻抗电压表测量被保护管道相对于参比电极的保护电位。但通过这种方法测量时，测量结果除了管地电位外还有流经参比电极和管道时电流的电阻电压降，存在测量误差。（2）断电电位和电位衰减准则测量时需要有断电设施将多套阴极保护系统同时断开，并在电流断开后3秒以内测出管道电位值。由于已经将外加电流切断，因此测量结果是已消除了IR降的真正管地的电位。（3）试片评价法只需将试片和管道连接，不需要断开管道的阴极保护系统，就可以测得管道的保护电位。由于该方法是在通电的状态下进行的，因此可以基本消除IR降的影响。以上三种测量方法应用最广泛的是电位准则方法。（二）破坏阴极保护效果的因素（1）金属结构对管道的屏蔽 通过现场开挖发现兰-郑-长成品油管线腐蚀严重管线的地区通常地下埋设金属结构较多，人口密度较大，地理环境都较为复杂。通常在被保护管道附近还有其他埋地金属结构，从而影响阴极保护电流的流向，使被保护管道失去保护环境，这种情况下的腐蚀现象通常称为“阴极保护屏蔽腐蚀”。其中，由于其他金属的分流导致腐蚀穿孔的区域称之为“阴极保护屏蔽区”，被保护管道附近的金属结构屏蔽阴极保护导致部分管段阴极保护效果受到破坏。（2）外防腐层质量的变化对阴极保护系统的影响外防腐层对于埋地管道腐蚀的影响主要表现在两点，一方面外防腐保温层的使用使得管道本身与具有腐蚀性的土壤隔离，从物理上阻断了电化学反应的发生，另一方面，管道运行一段时间后，防腐层受到外界因素影响出现老化、破损和剥离的现象，使得管道阴极保护电流增大，保护距离缩短。如果不进行及时的维护和检测，最终将导致破裂和穿孔等破坏事故。（3）土壤电阻率对阴极保护系统的影响土壤导电能力可以用土壤电阻率表示，其对管道阴极保护电流的分布也能产生很大的影响。土壤电阻率的大小与其含水量、含盐量、有机质含量、土壤的温度以及PH值等因素有关。其中含水量对土壤电阻率的影响极大。有资料表明，当土壤含水量处于较低水平时，电阻率随着水含量的增加急剧增大。此外，相比于盐碱地土壤，沙地相的土壤电阻率较大，土壤腐蚀电流小，即盐碘地对管道有较强的腐蚀性。 （4）阴极保护死区 通过管道现场开挖发现，由于阴极保护的作用，管道防腐层的宏观破损处难以形成腐蚀条件，因此管道腐蚀主要发生在微观破损处。某些管道部分，虽然阴极保护电位正常并且防腐层并没有发生任何损坏，但管道表面却形成了明显的腐蚀坑，局部腐蚀严重，这种现象主要是由于存在阴极保护死区造成的[2]。（5）阴极保护系统失效 在阴极保护系统运行中，系统故障时有发生。例如由于施工和人为的破坏因素，电缆断线时有发生；当阴极保护系统中电绝缘失效或者连接到非保护设施，会造成阳极消耗加快，系统电流增加或者系统参比电极失效会造成信号漂移，使得恒电位仪输出电流过大或过小，从而不能精确监测阴极保护状态。（三）应用建议 某管道阴极保护系统电位测量优化
牺牲阳极式阴极保护施工工艺 1、牺牲阳极式阴极保护主要施工工序流程 施工准备→依据设计图纸部署开挖阳极坑→将阳极装入填料包、填充化学填料→在阳极坑里安装阳极组、浇水→埋置测试桩及测量组元→阳极、电缆连接并做好密封→阴极保护数据测试→回填土、压实→质量验收并填写单位单项工程验收记录。 施工流程图: 2、施工准备 2.1 施工作业依据（技术资料准备）： 工程施工前，项目经理部人员至少要熟练掌握以下施工技术资料： 《埋地预应力钢筒混凝土管道的阴极保护》GB/T 28725-2012 《预应力钢筒混凝土管的阴极保护》 NACE RP 0100-2000 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008
《锌-铝-镉系合金牺牲阳极》GB/T 4950-2002 《镁合金牺牲阳极》GB/T 17731-2009 《***工程阴极保护工程招标文件》 《***工程阴极保护工程招标文件》 设计方案及图纸 2.2 阴极保护材料的准备及验收 2.2.1 材料准备 牺牲阳极组（包括锌、镁合金牺牲阳极）、电缆、测试桩、防腐涂料。 2.2.2 材料验收 材料使用前，会同业主、监理、质检人员对材料进行核对验收，合格签字后，方可使用。验收规范如下： a. 材料出厂合格证，或产品检验报告的各项指标，符合设计要求。特别是阳极化学分析报告和阳极电化学性能检测报告必须符合设计要求的相关指标，并且该报告是由国家认可的、具有材料试验检验资格的第三方验证试验机构出具。 b. 根据订货合同核对材料品种、型号、规格、颜色、数量、有效期等。 c. 外观检查。阳极的表面质量应达到下列规定。 ●缩孔的深度不得超过阳极厚度的10%。 ●冷隔深度不得超过10mm，总长度不得超过150mm。 ●非金属夹渣不得超过阳极表面的1%。 ●阳极表面不得存在以下类型的裂纹：宽度大于3mm的裂纹；纵向长度大 于阳极长度的50%的裂纹；不得存在扩展到铁芯或贯穿整个阳极的裂纹。 ●阳极表面没有毛刺、飞边等对人员安全有危害的突出物。 ●阳极工作表面应保持干净，不得沾有油漆和油污。 d. 抽检阳极纯度、化学成分情况。参照下列标准的有关条款执行： 铝纯度不低于GB/T1196-2002中A199.70A的规定。 锌纯度不低于GB/T470-1997中Zn99.99的规定。 镉纯度不低于YS/T72-1994中Cd99.99的规定。 2.3 设备准备 施工车辆、搅拌机械、浇水设备（容器及水管等）、挖掘机或人力挖掘工具、铝
阴极保护的概念及措施 中文名称：阴极保护英文名称：cathodic protection 定义1：通过降低腐蚀电位获得防蚀效果的电化学保护方法。应用学科：船舶工程（一级学科）；船舶腐蚀与防护（二级学科） 定义2：将被保护金属作为阴极，施加外部电流进行阴极极化，或用电化序低的易蚀金属做牺牲阳极，以减少或防止金属腐蚀的方法。应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海水资源开发技术（三级学科） 定义3：通过降低腐蚀电位而实现的电化学保护。应用学科：机械工程（一级学科）；腐蚀与保护（二级学科）；电化学腐蚀（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 求助编辑百科名片 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。 目录 1．腐蚀简介 1）防腐蚀的重要性2）金属为什么腐蚀？3）如何评价金属的腐蚀倾向？4）腐蚀控制措施?5）施加涂层后，为什么还会腐蚀？ 2．阴极保护发展简史 3．阴极保护技术简介 1）牺牲阳极阴极保护技术2）强制电流阴极保护技术 4．阴极保护效果的判据
1）普通钢阴极保护准则2）铝合金阴极保护准则：3）铜合金阴极保护准则：4）异种金属阴极保护准则： 5．阴极保护技术问答 1）什么是强制电流阴极保护系统？ 2）什么是牺牲阳极阴极保护系统？ 3）强制电流阴极保护系统的组成有什么？ 4）电源的作用是什么？ 5）电源的类型主要有哪几种？ 6）辅助阳极的作用是什么？ 7）辅助阳极的种类有多少? 8）控制参比电极的有那些？ 9）为什么需要采用电绝缘？ 10）测试桩的作用是什么？ 11）牺牲阳极阴极保护系统的组成有什么？ 12）牺牲阳极主要有那些？ 1．腐蚀简介 1）防腐蚀的重要性 2）金属为什么腐蚀？ 3）如何评价金属的腐蚀倾向？ 4）腐蚀控制措施? 5）施加涂层后，为什么还会腐蚀？ 2．阴极保护发展简史
阴极保护法 一、腐蚀的定义：金属与环境间的物理-化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。 二、腐蚀的分类： 以腐蚀外貌看： 1、全面腐蚀：（均匀腐蚀）金属表面以近似相同的速率变薄，重量减轻。 2、局部腐蚀： ⑴点蚀：发生局部，造成洞、坑甚至穿孔。典型代表铝和不锈钢在含氯化物的水溶液中发生腐蚀。 ⑵缝隙腐蚀：同种或异种金属接触，缝隙中氧的缺乏、酸度的变化、某种离子的累积造成。如法兰联接面、螺母紧压面、搭接面、焊缝气孔、锈层下以及沉积在金属表面的淤泥、积垢、杂质等都会形成缝隙。 ⑶浓差腐蚀电池：靠近电极表面腐蚀剂浓度差异导致，推动力是溶液中某一处与另一处氧含量不同导致电极电位不同构成。氧浓低的部位为阳极区，腐蚀加速。 ⑷电偶腐蚀：一种不太活泼的金属（阴极）和一种比较活泼的金属（阳极）在同一环境相接触时，组成电偶并引起电流的流动。 ⑸晶间腐蚀：晶粒或晶体本身未受明显侵蚀，发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀。如锌含量在黄铜的晶界处比较高，或不锈钢在晶界处贫铬时引起晶间腐蚀。 ⑹应力腐蚀：拉应力和特定腐蚀共存时引起。包括外加应力和残余应力。残余应力可能产生于加工制造时的形变，升温后冷却时降温不均匀，内部结构改变引起的体积变化。铆合、螺栓紧固、压入配合、冷缩配合引起的应力也属于残余应力。 ⑺选择性腐蚀：合金中某一组分由于腐蚀作用而被脱除。如黄铜脱锌。 ⑻磨损腐蚀：金属受到液流或气流（有无固体悬浮物均包括在内）的磨耗与腐蚀共同作用而产生的破坏。包括高速流体冲刷引起的冲击腐蚀；金属间彼此有滑移引起的磨振腐蚀；流体中瞬时形成的气穴在金属表面爆裂时导致的空泡腐蚀。 ⑼氢腐蚀：由于化学或电化学反应所产生的原子态扩散到金属内部的各种破坏。包括以下几种： ①氢鼓泡：由于原子态氢扩散到金属内部，并在金属内部的微孔中形成分子氢，分子氢不能扩散，就在微孔中积累而形成的巨大的内压，使金属鼓泡，甚至破裂。 ②氢脆：由于原子氢进入金属内部后，使金属晶格产生高度变形，因而降低了金属的韧性和延性，导致金属脆化。 ③氢蚀：由于原子氢进入金属内部后与金属中的组分或元素反应，如氢渗入碳钢并与钢中的碳反应生成甲烷，使钢的韧性下降，而钢中碳的脱除，又导致强度的下降。 以腐蚀反应机理划分： 1、化学腐蚀：金属与非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属损耗，如金属高温氧化。 2、电化学腐蚀：金属与电解质发生电化学作用而引起的金属损耗。存在阴极反应与阳极反 应，并有电流产生。如钢铁在水溶液的腐蚀。 按腐蚀环境分类： 1、大气腐蚀： 2、海水腐蚀： 3、土壤腐蚀： 4、化学介质腐蚀： 在天然水体和土壤腐蚀中的生物腐蚀要引起重视，微生物代谢作用引起： ⑴产生腐蚀环境 ⑵在金属表面上造成电解液浓差电池 ⑶改变表面膜的耐蚀性
输气管道工程阴极保护系统调试方案 阴极保护系统通电前，应在所有趁热是装置出进行自然腐蚀电位的测量，并做好记录。通电后，应逐步调节通电电流，知道通电点的保护点位大道极限电位（-1.2V），电源设备应保持在此电位值，知道管道被充分极化，达到阴极保护准则的规定值（-0.85——-1.2v）,并记录电源设备输出的电压、电流值。 当通电后管道电位发生正向偏移，应立刻检查极性并纠正；当对周围建、构筑物有干扰影响是，应在接近构筑物上进行同步测量；当存在交、直流干扰影响时，应对干扰阴极保护系统的有效性影响进行测量，测量应在阴极保护系统运行及断电情况下进行。在这两种情况下，应至少保持24小时的连续管地电位数据，按照阴极保护准则指标，评价阴极保护的有效性。 阴极保护站恒电位仪控制电位值的调试确定原则是：管线各处管地电位以沿线各点的断电电位处于‐0.85~‐1.2V的合理范围内，即不处于低于‐0.85V的欠保护状态，又不超过‐1.2V的过保护状态（按绝对值）。必须以断电电位来评价，不能以通电电位来判定。 为使控制电位合理，并作为今后管理的基础参数，需及时反馈管线断电电位并多次调试，才能确定合理的控制电位值。 阴极保护测试内容包括： A、阳极地床接地电阻； B、绝缘接头绝缘性能； C、阴极通电点电位（通电电位、断电电位），相对硫酸铜参比电
极； D、设备输出电流、电压。 根据管道检验规范SY/T6553‐2003《管道检验规范在用管道系统检验、修理、改造和再定级》相关规定，设备运行时，应对管道全线进行阴极保护密间隔电位测试（小间测试），测试前应使管道至少极化48小时以上，测试时的阴保站工作于通电12秒，断电3秒的状态。在测试桩处将硫酸铜参比电极安放在管顶正上方的潮湿土壤上。用直流数字式电压表，测量管道与硫酸铜参比电极之间的通、断电两种电位值，其中，持续12秒的为通电电位值，持续时间仅三秒的为断电电位值，断电电位为该测试桩处管道的阴极保护电位，通常，通电电位明显比断电电位负的更多，测试方法执行国家标准GB/T21246‐2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》。