阴极保护知识

1、油气销售中心川东北输气大队 管道阴极保护管道阴极保护 二一六年五月二十五日二一六年五月二十五日 油气销售中心川东北输气大队 目录目录 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 1、什么是、什么是 腐蚀！腐蚀！？ 金属与周围的电解质发生反应，从原子变成离子的过程就是腐蚀。金属与周围的电解质发生反应，从原子变成离子的过程就是腐蚀。 腐蚀腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 阴极保护的电化学

2、基础阴极保护的电化学基础电化学腐蚀电池电化学腐蚀电池 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 2、阴极保护的电化学基础、阴极保护的电化学基础电化学腐蚀电池电化学腐蚀电池。 当金属浸入电解液后，受金属结构、环境的影响，金属表面当金属浸入电解液后，受金属结构、环境的影响，金属表面 不同部位电位值不一样，形成电位差。该电位差造成金属中的电不同部位电位值不一样，形成电位差。该电位差造成金属中的电 子从电位负的部位移向电位正的部位，而电位负的部位由于失去子从电位负的部位移向电位正的部位，而电位负的部位由于失去 电子变成离子，溶入电解液，与电解液中阴离子结合成腐蚀产物。电子变成离子，溶入

3、电解液，与电解液中阴离子结合成腐蚀产物。 使金属受到腐蚀。使金属受到腐蚀。 失去电子发生氧化反应、电位较负的部位为阳极，得到电子发生还原反失去电子发生氧化反应、电位较负的部位为阳极，得到电子发生还原反 应、电位较正的部位为阴极；因此，应、电位较正的部位为阴极；因此，腐蚀发生在阳极，阴极不会腐蚀腐蚀发生在阳极，阴极不会腐蚀。 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 2、阴极保护的电化学基础、阴极保护的电化学基础电化学腐蚀电池电化学腐蚀电池。 金属金属 相对于饱和硫酸铜参比电极电相对于饱和硫酸铜参比电极电 位（位（CSE）/V （焦炭、石墨）（焦炭、石墨）0.240.30 高硅铸

4、铁高硅铸铁-0.20 铜铜-0.20 铸铁铸铁-0.50 低碳钢（生锈）低碳钢（生锈）-0.20-0.50 低碳钢（光亮）低碳钢（光亮）-0.50-0.80 纯铝纯铝-0.80 锌锌-1.10 镁合金镁合金-1.55 纯镁纯镁-1.75 表表1 金属金属活动活动顺序表顺序表 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 3、管道腐蚀的原因。、管道腐蚀的原因。 （1）金属杂质引起的腐蚀）金属杂质引起的腐蚀 如果管道表面存在杂屑，与周围的金属相比，杂屑电位较正，如果管道表面存在杂屑，与周围的金属相比，杂屑电位较正， 为阴极，周围的金属失去电子而发生腐蚀，通常为点蚀。为阴极，周围的金属失

5、去电子而发生腐蚀，通常为点蚀。 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 3、管道腐蚀的原因。、管道腐蚀的原因。 （2）异种金属腐蚀）异种金属腐蚀 如果不同的金属处于同一电解质并且电气连接，较活泼的金属将发生腐如果不同的金属处于同一电解质并且电气连接，较活泼的金属将发生腐 蚀；如穿越隧道中固定管道的不锈钢管箍受到保护，而低碳螺栓受到腐蚀。蚀；如穿越隧道中固定管道的不锈钢管箍受到保护，而低碳螺栓受到腐蚀。 油气管道行业中最常见的异种金属腐蚀发生在站场管道与惰性材料接地油气管道行业中最常见的异种金属腐蚀发生在站场管道与惰性材料接地 极之间，经常会造成站内管道严重腐蚀。极之间，经常会

6、造成站内管道严重腐蚀。 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 3、管道腐蚀的原因。、管道腐蚀的原因。 （3）氧浓差电池腐蚀）氧浓差电池腐蚀 在通气条件差（含氧量低）的环境下，钢结构对地电位低，为阳极发生在通气条件差（含氧量低）的环境下，钢结构对地电位低，为阳极发生 腐蚀。如公路穿越处，由于沥青路面阻碍了氧气的供应，公路正下方氧气含腐蚀。如公路穿越处，由于沥青路面阻碍了氧气的供应，公路正下方氧气含 量低，管地电位低，为阳极发生腐蚀，而路两端管道通气条件好，管地电位量低，管地电位低，为阳极发生腐蚀，而路两端管道通气条件好，管地电位 较高，为阴极得到保护。较高，为阴极得到保护。

7、油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 3、管道腐蚀的原因。、管道腐蚀的原因。 （4）土壤密实度引起的腐蚀）土壤密实度引起的腐蚀 管道处于土壤不均匀的环境时，管道处于土壤不均匀的环境时， 引起腐蚀；土壤密实处为阳极。引起腐蚀；土壤密实处为阳极。 （5）混凝土界面上的腐蚀）混凝土界面上的腐蚀 管道进出站或在穿跨越段，一般会管道进出站或在穿跨越段，一般会 安装混凝土固定墩防止管道发生位移。安装混凝土固定墩防止管道发生位移。 由于混凝土呈碱性，混凝土包裹部分管由于混凝土呈碱性，混凝土包裹部分管 道电位高，为阴极，而未包裹部分管道道电位高，为阴极，而未包裹部分管道 电位低，为阳极发生

8、腐蚀。电位低，为阳极发生腐蚀。 油气销售中心川东北输气大队 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 3、管道腐蚀的原因。、管道腐蚀的原因。 （6）新旧管道的腐蚀）新旧管道的腐蚀 在旧管道中换掉一段管，或焊接补强板，在旧管道中换掉一段管，或焊接补强板， 因为新管道及补强板电位较负，为阳极首先发因为新管道及补强板电位较负，为阳极首先发 生腐蚀，因此，新管道寿命比预期寿命低。生腐蚀，因此，新管道寿命比预期寿命低。 （7）杂散电流腐蚀）杂散电流腐蚀 由于杂散电流流动而引起的腐蚀。在电流由于杂散电流流动而引起的腐蚀。在电流 流入的管段，管道得到保护；在电流离开管道流入的管段，管道得到保护；在电流离开管道 进入电解

9、的管段，管道发生腐蚀。进入电解的管段，管道发生腐蚀。 油气销售中心川东北输气大队 目录目录 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 1、防腐措施、防腐措施 防腐层防腐层 电化学腐电化学腐 蚀电池蚀电池 电解质溶液电解质溶液 金属通路金属通路 阴极阴极 阳极阳极 阴极保护阴极保护 阴极保护？阴极保护？ 阴极保护是人为给金属提供多余的电子，使金属阴极保护是人为给金属提

10、供多余的电子，使金属 表面正电位部分电位下降，达到金属表面电位最负部表面正电位部分电位下降，达到金属表面电位最负部 位的电位，各点电位达到一致，消除阳极而减缓腐蚀。位的电位，各点电位达到一致，消除阳极而减缓腐蚀。 阴极保护阴极保护 牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护 强制电流阴极保护强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 1、防腐措施、防腐措施 将活性不同的两种金属连接后处于同一电解质将活性不同的两种金属连接后处于同一电解质 溶液中，活性强的金属失去电子，成为阳极受溶液中，活性强的金属失去电子，成为阳极受 到腐蚀，活性差的金属得到电

11、子成为阴极受到到腐蚀，活性差的金属得到电子成为阴极受到 保护。这一过程中，阳极金属被腐蚀而消耗，保护。这一过程中，阳极金属被腐蚀而消耗， 所以称为牺牲阳极阴极保护。所以称为牺牲阳极阴极保护。 阴极保护阴极保护 牺牲阳极牺牲阳极 阴极保护阴极保护 强制电流强制电流 阴极保护阴极保护 利用外部电源，将电流通过阳极地床输入到土利用外部电源，将电流通过阳极地床输入到土 壤，电流在土壤中流动到被保护结构，抵消结壤，电流在土壤中流动到被保护结构，抵消结 构上的腐蚀电流，并从汇流点返回电源设备。构上的腐蚀电流，并从汇流点返回电源设备。 由于电流被强制流向被保护结构，所以称为强由于电流被强制流向被保护结构，所

12、以称为强 制电流阴极保护。制电流阴极保护。 供电方式供电方式 不同！不同！ 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 原理：将两种金属连接在一起，并处于同一电解质中时，电流原理：将两种金属连接在一起，并处于同一电解质中时，电流 将从较活性的金属流向较惰性的金属，为较惰性的金属提供保将从较活性的金属流向较惰性的金属，为较惰性的金属提供保 护。护。 利用这一原理，将金属管道与较活泼的金属连接，使金属管道利用这一原理，将金属管道与较活泼的金属连接，使金属管道 得到保护电流。得到保护电流。 由于在实现阴保过程中，较活泼的金属为阳极，被消耗腐蚀，由于在实现阴保

13、过程中，较活泼的金属为阳极，被消耗腐蚀， 因此被称为牺牲阳极阴极保护。因此被称为牺牲阳极阴极保护。 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 如图，当管道和镁阳极连接在一如图，当管道和镁阳极连接在一 起时，管道表面电位降低，直到起时，管道表面电位降低，直到 管道表面不再存在阳极或阴极，管道表面不再存在阳极或阴极， 所以，消除了管道表面电流在阴、所以

14、，消除了管道表面电流在阴、 阳极之间的流动，从而消除了腐阳极之间的流动，从而消除了腐 蚀。蚀。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 常用的阳极材料：常用的阳极材料： （1）镁、铝、锌；）镁、铝、锌； （2）由于在提供保护的同时，阳极被消耗掉，所以这些阳极又）由于在提供保护的同时，阳极被消耗掉，所以这些阳极又 被称为牺牲阳极。被称为牺牲阳极。 牺牲阳极材料特点：牺牲阳极材料特点： （1）电位足够负；）电位足够负； （2）电流效率较高；）电流效率较高； （3）溶解均匀，易于脱落；材料价格低廉，来源充分。）溶解

15、均匀，易于脱落；材料价格低廉，来源充分。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 应用范围：应用范围： （1）广泛应用于保护小型或处于低）广泛应用于保护小型或处于低 土壤电阻率环境下的金属结构阴极土壤电阻率环境下的金属结构阴极 保护；保护； （2）对一个结构的特定区域可以提）对一个结构的特定区域可以提 供局部阴极保护。例如：漏点修复供局部阴极保护。例如：漏点修复 的地方安装牺牲阳极；阀室或套管的地方安装牺牲阳极；阀室或套管 处；处； （3）地下管网密集，强制电流阴极）地下管网密集，强制电流阴极 保护会产生腐蚀

16、干扰的区域。保护会产生腐蚀干扰的区域。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 优点：优点： 应用灵活、易于安装、维护简单，不需要外加电源，不会产生应用灵活、易于安装、维护简单，不需要外加电源，不会产生 腐蚀干扰。腐蚀干扰。 缺点：缺点： （1）输出电流小、仅应用于需求电流小的场合（一般小于）输出电流小、仅应用于需求电流小的场合（一般小于1A）；）； （2）驱动电压低，仅用于低土壤电阻率环境（小于）驱动电压低，仅用于低土壤电阻率环境（小于50m）。）。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用

17、二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极的类型牺牲阳极的类型 （1）牺牲阳极的理论电容量并非全部用于阴极保护，部分会由）牺牲阳极的理论电容量并非全部用于阴极保护，部分会由 于自身腐蚀而消耗。因此，当于自身腐蚀而消耗。因此，当85%的阳极被消耗后就认为阳极的阳极被消耗后就认为阳极 失去了效用；失去了效用； （2）镁牺牲阳极：最常用。）镁牺牲阳极：最常用。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极的类型牺牲阳极的类型 （3）锌牺牲阳极：一般应用于环境温度低于）锌牺牲阳

18、极：一般应用于环境温度低于49的环境中。一的环境中。一 般用于海水中。般用于海水中。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极的类型牺牲阳极的类型 （4）铝牺牲阳极：）铝牺牲阳极：主要应用于氯离子含量高的海水、原油储罐主要应用于氯离子含量高的海水、原油储罐 内壁，或电阻率小于内壁，或电阻率小于20m的咸水中；不适用于土壤和淡水中。的咸水中；不适用于土壤和淡水中。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极的连接

19、牺牲阳极的连接 在阴极保护运行中，牺牲在阴极保护运行中，牺牲 阳极通过电缆连接至防爆阳极通过电缆连接至防爆 接线箱，再通过电缆与埋接线箱，再通过电缆与埋 地输气管道连接。地输气管道连接。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极回填料牺牲阳极回填料 （1）如果直接将阳极埋设在土壤中，由于土壤成分的不同，）如果直接将阳极埋设在土壤中，由于土壤成分的不同， 会加剧阳极的自身腐蚀，并使阳极消耗不均匀；会加剧阳极的自身腐蚀，并使阳极消耗不均匀； （2）填料可以吸收、保持水分，降低阳极接地电阻，提高阳）填料可以

20、吸收、保持水分，降低阳极接地电阻，提高阳 极效率，保证阳极表现腐蚀均匀；极效率，保证阳极表现腐蚀均匀； （3）腐蚀产物易于移开阳极表面。腐蚀产物易于移开阳极表面。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 2、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 牺牲阳极回填料牺牲阳极回填料 （4）回填料成分一般为）回填料成分一般为 75%石膏粉，石膏粉， 20%膨润土，粘土膨润土，粘土 5%硫酸钠。硫酸钠。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴

21、极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 工作原理：工作原理： 利用外部直流电源和辅助阳极，迫使电流通过辅助阳极从周围利用外部直流电源和辅助阳极，迫使电流通过辅助阳极从周围 介质中流向被保护结构，从而使其表面电位一致，整个被保护介质中流向被保护结构，从而使其表面电位一致，整个被保护 结构称为新的腐蚀电池中的阴极；又称为外加电流阴极保护。结构称为新的腐蚀电池中的阴极；又称为外加电流阴极保护。 整流电源将交流电变为直流电，电流离开电源正极后，通过阳整流电源将交流电变为直流电，电流离开电源正极后，通过阳 极地床进入土壤，并通过土壤流向管道。在管道上的

22、汇流点集极地床进入土壤，并通过土壤流向管道。在管道上的汇流点集 中后，流向电源负极构成回路。中后，流向电源负极构成回路。 主要用于长输埋地管道、大型罐群等。主要用于长输埋地管道、大型罐群等。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 优点：优点： （1）用来保护大型甚至没有防腐层的结构，其受土壤电阻率）用来保护大型甚至没有防腐层的结构，其受土壤电阻率 影响不大；影响不大；阴极用量极小；阴极用量极小； （2）输出电压可以调节。）输出电压可以调节。 缺点：缺点： （1）需要外部电源，日常检测和维护费用高；）需要外部

23、电源，日常检测和维护费用高； （2）可能引发杂散电流干扰的高风险；可能导致过保护，引）可能引发杂散电流干扰的高风险；可能导致过保护，引 发防腐层的破坏及管材清脆。发防腐层的破坏及管材清脆。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 缺点：缺点： （3）需谨慎连接电缆，极性接错将加速腐蚀；）需谨慎连接电缆，极性接错将加速腐蚀； （4）阳极电缆连接接头要严格密封，一旦与土壤接触，将很）阳极电缆连接接头要严格密封，一旦与土壤接触，将很 快腐蚀断。快腐蚀断。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、

24、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流强制电流 阴极保护阴极保护 辅助阳极辅助阳极/阳极地床阳极地床 整流电源整流电源 连接电缆连接电缆 参比电极参比电极 电气绝缘装置电气绝缘装置 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流阴极保护电源强制电流阴极保护电源 恒电位仪恒电位仪 （1）整流电源要求）整流电源要求 具有恒电位输出、恒电压输出、恒电流输出功能；现在还具有恒电位输出、恒电压输出、恒电流输出功能；现在还 要求具有同步通断功能、数据远传等；要求具有同步通断功能、数据

25、远传等； 可靠性高，寿命长；输出、输入端有防雷保护装置；可靠性高，寿命长；输出、输入端有防雷保护装置； 输出电压、电流可调，具有抗过载、防干扰等功能。输出电压、电流可调，具有抗过载、防干扰等功能。 （2）整流电源类型）整流电源类型 常用常用恒电位仪恒电位仪； 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3

26、、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 （3）恒电位仪运行方式）恒电位仪运行方式 手动调节电压输出，恒电位输出或恒电流输出。手动调节电压输出，恒电位输出或恒电流输出。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 （4）其他阴极保护电源：太阳能、风力发电机、燃气发电机。）其他阴极保护电源：太阳能、风力发电机、燃气发电机。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流阴极保护的强制电流阴极保护的辅助阳极辅助阳极。 （1）对阳极材料

27、的要求）对阳极材料的要求 任何导电材料都可以用作阴极保护的辅助阳极。出于经济方任何导电材料都可以用作阴极保护的辅助阳极。出于经济方 面的考虑，一般采用经济耐用的导电材料面的考虑，一般采用经济耐用的导电材料 常用做辅助阳极的材料：常用做辅助阳极的材料： 高硅铸铁阳极；高硅铸铁阳极； 石墨阳极；石墨阳极； 混合金属氧化物阳极。混合金属氧化物阳极。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流阴极保护的强制电流阴极保护的辅助阳极辅助阳极。 （2）辅助阳极的作用）辅助阳极的作用 将保护电流经过介质传递到被保护结构

28、物表面上。将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。 （3）辅助阳极的安装）辅助阳极的安装 辅助阳极通常并不直接埋在土壤中，而是在阳极周围填充碳辅助阳极通常并不直接埋在土壤中，而是在阳极周围填充碳 质回填料而构成质回填料而构成阳极地床阳极地床。 （4）回填料作用）回填料作用 降低阳极地床的接地电阻，延长阳极的使用寿命。降低阳极地床的接地电阻，延长阳极的使用寿命。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 阳极地床阳极地床 （1）浅埋阳极地床：将电极）浅埋阳极地床：将电极 埋入距地表埋入距地表15米的土层中；米

29、的土层中； （2）深井阳极地床：安装深）深井阳极地床：安装深 度一般在度一般在20米以下的竖直阳米以下的竖直阳 极；深井阳极电流分布较浅极；深井阳极电流分布较浅 埋阳极均匀，受其他结构、埋阳极均匀，受其他结构、 季节性变化影响小；但造价季节性变化影响小；但造价 高，一旦出现故障则很难修高，一旦出现故障则很难修 复。复。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流阴极保护的强制电流

30、阴极保护的参比电极参比电极 （1）埋地长效饱和硫酸铜参比电极；）埋地长效饱和硫酸铜参比电极； （2）阴极保护系统中的重要组成部分，作为恒电位仪自动控制）阴极保护系统中的重要组成部分，作为恒电位仪自动控制 的讯号源。的讯号源。 （3）埋设在汇流点附近。）埋设在汇流点附近。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 强制电流阴极保护的强制电流阴极保护的电气绝缘装置电气绝缘装置 （1）作用：使被保护金属与其他金属结构或环境进行电气绝缘，）作用：使被保护金属与其他金属结构或环境进行电气绝缘， 防止阴极保护电流的散失，使

31、阴极保护系统有效；防止阴极保护电流的散失，使阴极保护系统有效； （2）常采用绝缘接头、绝缘法兰。）常采用绝缘接头、绝缘法兰。 （3）安装位置：管道与站、库的连接处；）安装位置：管道与站、库的连接处； 干线管道与支线管道的连接处；干线管道与支线管道的连接处； 异种金属、新旧管道连接处；异种金属、新旧管道连接处； 杂散电流干扰区等。杂散电流干扰区等。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护

32、 强制电流阴极保护的强制电流阴极保护的电缆电缆 （1）系统的阳极、阴极电缆均采用）系统的阳极、阴极电缆均采用PVC绝缘、绝缘、PVC护套电缆，护套电缆， 直接埋地时要采用铠装电缆；直接埋地时要采用铠装电缆； （2）所有连接电缆两端必须带有电缆标识牌，电缆标识牌应至）所有连接电缆两端必须带有电缆标识牌，电缆标识牌应至 少包括型号、电缆类型及规格。少包括型号、电缆类型及规格。 （3）阳极电缆的连接非常关键，很多故障都是因为连接处密封）阳极电缆的连接非常关键，很多故障都是因为连接处密封 不当而引起的。不当而引起的。 油气销售中心川东北输气大队 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用

33、 3、强制电流阴极保护、强制电流阴极保护 油气销售中心川东北输气大队 目录目录 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 1、恒电位仪的维护、恒电位仪的维护 建议设备档案，认真填写运行、维修、故障记录；建议设备档案，认真填写运行、维修、故障记录； 应定期检查工作接地和避雷器接地，并保证其接地电阻不大于应定期检查工作接地和避雷器接地，并保证其接地电阻不大于 10，在雷雨季节要注意防雷

34、；，在雷雨季节要注意防雷； 阴保间应保持清洁、无尘、通风、干燥；仪器、设备、工具摆阴保间应保持清洁、无尘、通风、干燥；仪器、设备、工具摆 放齐全；放齐全； 恒电位仪宜配置两台，互为备用，按管理要求定时切换使用；恒电位仪宜配置两台，互为备用，按管理要求定时切换使用； 发现仪器故障应及时检修并投入备用仪器，保证供电；发现仪器故障应及时检修并投入备用仪器，保证供电； 全年恒电位仪的有效投运运行率应大于全年恒电位仪的有效投运运行率应大于98%。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 1、恒电位仪的维护、恒电位仪的维护 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、

35、阴极保护设施维护 2、参比电极的维护、参比电极的维护 作为恒电位仪信号源的埋地硫酸铜参比电极，在使用过程中需作为恒电位仪信号源的埋地硫酸铜参比电极，在使用过程中需 经常检查，测试其电位以防出现电位漂移影响恒电位仪的输出；经常检查，测试其电位以防出现电位漂移影响恒电位仪的输出； 便携式硫酸铜参比电极应每周检查一次，及时补充硫酸铜溶液；便携式硫酸铜参比电极应每周检查一次，及时补充硫酸铜溶液； 定期用棉布擦洗电极中的紫铜棒，露出铜的本色；配置饱和硫定期用棉布擦洗电极中的紫铜棒，露出铜的本色；配置饱和硫 酸铜溶液应使用化学纯硫酸铜晶体和蒸馏水；当硫酸铜溶液变酸铜溶液应使用化学纯硫酸铜晶体和蒸馏水；当硫

36、酸铜溶液变 浑浊时，应及时更换；浑浊时，应及时更换； 每次使用前，对现场用参比电极和标准参比电极进行电位校对。每次使用前，对现场用参比电极和标准参比电极进行电位校对。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 2、参比电极的维护、参比电极的维护 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 3、阳极地床的维护、阳极地床的维护 阳极地床的地面标志及防护设施应保持完好；阳极地床的地面标志及防护设施应保持完好； 可以通过电源的输出电压（减去反电动势）除以电流，计算阳可以通过电源的输出电压（减去反电动势）除以电流，计算阳 极地床的接地电阻；也可以通过

37、接地电阻摇表进行检测；极地床的接地电阻；也可以通过接地电阻摇表进行检测； 如果阳极地床的接地电阻发生异常变化，应及时查找原因，及如果阳极地床的接地电阻发生异常变化，应及时查找原因，及 时修复；对于深井阳极，在运行过程中，接地电阻过大影响系时修复；对于深井阳极，在运行过程中，接地电阻过大影响系 统的正常工作时，可通过排气管向阳极井注入水或其他降阻剂统的正常工作时，可通过排气管向阳极井注入水或其他降阻剂 进行降阻处理。进行降阻处理。 如果寻管仪发现电缆无问题，可能是部分阳极电缆短路或损坏。如果寻管仪发现电缆无问题，可能是部分阳极电缆短路或损坏。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、

38、阴极保护设施维护 3、阳极地床的维护、阳极地床的维护 如果每支阳极都有电缆线引到接线箱，可以测量每支阳极的输如果每支阳极都有电缆线引到接线箱，可以测量每支阳极的输 出电流，用来判断阳极电缆是否断路。出电流，用来判断阳极电缆是否断路。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 4、绝缘接头的维护、绝缘接头的维护 绝缘接头的作用是阻断电流路径，将电流限定在受保护的管段绝缘接头的作用是阻断电流路径，将电流限定在受保护的管段 内，应当对绝缘接头进行检测，保证其具有良好的绝缘性；内，应当对绝缘接头进行检测，保证其具有良好的绝缘性； 绝缘接头埋地后，无法直接测量其电阻，这是可以

39、用接地电阻绝缘接头埋地后，无法直接测量其电阻，这是可以用接地电阻 测量仪测量绝缘接头的绝缘电阻，接头埋地后，测量的电阻值测量仪测量绝缘接头的绝缘电阻，接头埋地后，测量的电阻值 应大于应大于0.01。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 5、测试桩的维护、测试桩的维护 测试桩每年定期刷漆和编号，测试桩每年定期刷漆和编号，测试桩应统一编号，累计里程；测试桩应统一编号，累计里程； 测试桩的作用是保证与管道的电气连接，因此，连接电缆不能测试桩的作用是保证与管道的电气连接，因此，连接电缆不能 断开，如果测量到的管地电位在断开，如果测量到的管地电位在-0.20V（CSE）

40、左右或电位读数）左右或电位读数 为为“0”，则有可能是与管道连接的电缆断开，应当尽快修复；，则有可能是与管道连接的电缆断开，应当尽快修复； 管地电位测量时，参比电极的位置尽量保持一致。管地电位测量时，参比电极的位置尽量保持一致。 油气销售中心川东北输气大队 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 6、牺牲阳极的维护、牺牲阳极的维护 年度检测时，可以测量牺牲阳极的输出电流，修复断开的电缆；年度检测时，可以测量牺牲阳极的输出电流，修复断开的电缆； 如果阳极输出电流明显减小，而阳极并没有达到其寿命，阳极如果阳极输出电流明显减小，而阳极并没有达到其寿命，阳极 电缆短路是常见的原因；电缆短路是常见的原

41、因； 如果发现阳极的开路电位大大正于其理论电位，说明阳极质量如果发现阳极的开路电位大大正于其理论电位，说明阳极质量 有问题或阳极已经严重极化，可以通过在阳极周围加注硫酸盐有问题或阳极已经严重极化，可以通过在阳极周围加注硫酸盐 的方式对阳极进行活化；的方式对阳极进行活化； 阳极的接地电阻为阳极的开路电位减去阳极闭路电位再除以阳阳极的接地电阻为阳极的开路电位减去阳极闭路电位再除以阳 极输出电流。极输出电流。 油气销售中心川东北输气大队 目录目录 一、腐蚀的定义一、腐蚀的定义 二、阴极保护的工作原理及应用二、阴极保护的工作原理及应用 三、阴极保护设施维护三、阴极保护设施维护 四、阴极保护参数测量技术

42、介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 1、阴极保护准则、阴极保护准则 国标国标GB/T21448埋地钢质管道阴极保护技术规范：埋地钢质管道阴极保护技术规范： （1）管道阴极保护电位（即管）管道阴极保护电位（即管/地界面极化电位，下同）应地界面极化电位，下同）应 为为-0.85V（CSE）或更负；）或更负； （2）阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比）阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1.2V（CSE） 更负。更负。 管地电位？管地电位？ 极化电位？极化电位？IR降 IR降指阴极保护电流在土壤中流动降指阴极

43、保护电流在土壤中流动 而引起的电压降；而引起的电压降； 消除消除IR降：瞬时断电法、极化探头、降：瞬时断电法、极化探头、 估测法。估测法。 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 数字万用表数字万用表 参比电极参比电极 接地电阻测试仪、接地电阻测试仪、PH试纸、电工工试纸、电工工 具等。具等。 2、测量器具、测量器具 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 参比电极参比电极 便携式硫酸铜参比电极便携式硫酸铜参比电极 铜电极采用紫铜（纯度铜电极采用紫铜（纯度99.7%）；）； 用蒸馏水配置，溶液为饱和状态

44、；用蒸馏水配置，溶液为饱和状态； 保持清洁，不使用时用塑料保持清洁，不使用时用塑料/橡胶帽橡胶帽 将多孔塞套上；将多孔塞套上； 备用一个新的电极，以便用来校准现备用一个新的电极，以便用来校准现 场使用的电极。场使用的电极。 当标准电极与使用的电极之间差值大于当标准电极与使用的电极之间差值大于5mV时，则需清洗现场所用的电时，则需清洗现场所用的电 极极。 2、测量器具、测量器具 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 管地电位测量中采用数字式万用表时，应将万用表的负接线柱（黑色）与管地电位测量中采用数字式万用表时，应将万用表的负接线柱（黑色）与 硫酸铜参比电极连接，正接线柱（红色）与管道连接。仪表显示的数字是硫酸铜参比电极连接，正接线柱（红色）与管道连接。仪表显示的数字是 管道相对于参比电极的电位值（管道相对于参比电极的电位值（CSE），正常情况下显示负值。），正常情况下显示负值。 2、管地电位测量、管地电位测量 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴极保护参数测量技术介绍 2、管地电位测量、管地电位测量 油气销售中心川东北输气大队 四、阴极保护参数测量技术介绍四、阴