管道输送系统的阴极保护运行管理规定

1、管道输送系统的阴极保护运行管理规范第一章 主要术语和定义一、阳极回填料电阻率很低的材料，可以保持湿度，紧贴在埋地阳极的四周，用于减小阳极与电解质之间的有效电阻，并防止阳极极化。二、 跨接金属导体，通常是铜，连接同一构筑物或不同构筑物上的两点，通常用于保证两点之间的电连续性。三、 阴极保护系统由直流电源和阳极构成的系统，用于为金属构筑物提供保护电流。四、 直流去耦装置 一种保护装置，当超过预先设定的阈值电压时，它就导通电流。例如：极化电池、火花隙、二极管总成。五、排流点与受保护构筑物连接的负电缆连接位置，通过此排流点，保护电流可以流回其电源。六、牺牲阳极靠

2、原电池作用为阴极保护提供电流的电极。七、地床埋地的或浸没在水里的牺牲阳极或强制电流辅助阳极系统。八、 强制电流辅助阳极   靠强制电流方法为阴极保护提供电流的电极。 九、强制电流保护系统靠强制电流方法提供阴极保护的系统。十、瞬时通电电位在开启施加阴极保护的所有电源后立刻测量出的构筑物对电解质电位。 十一、密集测量技术 同时测量管地电位与相关的垂直方向的电位梯度的技术。注：用密集测量技术可以辨别防腐覆盖层缺陷并能够计算出缺陷处的无IR降电位。  十二、IR降按照欧姆定律在参比电极与金属管之间实际测出的在金属通道的两点之间或在土

3、壤这样的电解质里横向梯度中由于任何电流形成的电压。  十三、极化电位 没有因为保护电流或任何其他电流而发生由IR降引起的电压误差的情况下实际测出的构筑物对电解质电位。十四、绝缘接头插在两段管道之间防止它们之间有电连续性的电绝缘部件。例如：整体绝缘接头、绝缘法兰、绝缘联管节。 十五、通电电位阴极保护系统正在持续运行时测量的构筑物对地电位。 十六、断电电位 在断开施加阴极保护电流的所有电源后立刻测量出的构筑物对电解质电位 。注：通常在阴极保护系统关断后立刻测量此电位，此时施加的电流停止流向裸钢构筑物，但在极化作用减小之前。

4、60; 十七、保护电位  金属腐蚀速率小得无关紧要时构筑物对电解质电位。（注 ：使腐蚀速率小于0.01 mm/年的金属对电解质电位就是保护电位，这一腐蚀速率足够低了，因此在设计寿命期间，腐蚀处于可以接受的限度内。假如在管道上存在交流干扰，即使达到保护电位，仍然能够发生交流腐蚀）十八、参比电极 开路电位恒定不变的电极，用于测量构筑物对电解质电位。十九、杂散电流   通道里不属于所关注的保护电流的电流。第二章 阴保工作主要资料一、管道的基本属性。主要包含管道长度、直径、壁厚，管道材料的类型与等级，防腐覆盖层，管道设计压

5、力等；二、管道输送产品。主要包含天然气、煤气等三、现役的阴极保护系统。 四、阴极保护系统要求的设计寿命。五、管道铺设图纸及现有的外部构筑物。 六、地形详细资料和土壤数据，包括土壤电阻率。 七、气候条件，如冻土层。八、大地电流活动的可能性。九、阀门与调解站的位置。十、穿越河流、铁路、公路的情况。十一、施工后依然保留的套管。十二、管道垫底的材料类型。十三、绝缘接头的类型与位置。十四、邻近交流与直流牵引系统的特征和其他干扰电流源的特性。十五、接地系统的类型与位置。十六、土壤pH值以及有无引起腐蚀的细菌。第三章阴极保护的主要技术指标 一、系统应当确保使埋地管道的

6、所有部分极化到相对于铜/饱和硫酸铜参比电极比-850 mV更负的电位，并且在此管道的设计寿命期间始终维持这样的电位。二、为防止防腐覆盖层损坏，相对于铜/饱和硫酸铜参比电极，临界电位不应当比-1200 mV更负，并避免在金属表面出现高pH值。 对于在厌氧土壤里运行的管道，已知或者怀疑有大量硫酸盐还原菌（SRB）以及其他对管道钢材存在有害影响的细菌，应当采用相对于铜/饱和硫酸铜参比电极比-950 mV更负的电位来控制外腐蚀。三、对于在土壤电阻率非常高的土壤里运行的管道，可以考虑相对于铜/饱和硫酸铜参比电极比-850 mV正的电位。 对于土

7、壤电阻率100 <<1000的情况，采用保护电位 -750 mV；对于土壤电阻率 1000的情况，采用保护电位 -650 mV (土壤电阻率，以欧姆米为单位) 。 （注：在某些条件下，在-650 mV至-50 mV的电位范围，管道会引起高pH值的应力腐蚀开裂，所以使用比-850 mV更正的保护电位时，应当考虑这一问题。如果管道的电连续性是用比碳钢更贵的金属制造的部件，如铜接地系统实现的，那么在使用所有这些保护准则时要格外小心。） 四、对于操作温度高于40的管道，上述值可能无

8、法提供足够的保护电位。在这些情况下，应当对保护准则进行改变验证和实施。第四章、 日常维护检测内容一、检测绝缘接头绝缘接头一般安装在以下位置：1、在与支线管道连接处。2、有不同管道防腐覆盖层系统的管段之间。3、在不同类型电解质中穿行的管段之间（如在河流穿越处）。4、在大地活动较强的地区。5、在受到交流或直流干扰电流不同影响的管段上。6、在实施阴极保护的管道与未实施保护的设施之间。测量绝缘接头的阻值一般不用普通万用表。应该使用兆欧表。在干的空气中，在1000V直流电下，绝缘接头前后实测的电阻应当大于10 M。（500V兆欧表也可）检测结果不符合要求的法兰，要分析原因及影响因素，根据具体情

9、况整改，使之达到绝缘要求。整改后仍不符合要求的法兰要及时上报上一级主管部门，不可私自更换。对裸漏在外的绝缘接头要经常维护，应当用法兰防护套或防护带防止脏物或水分侵入绝缘法兰。  实施阴极保护的管道应当与公共接地系统或工厂接地系统实现电绝缘，以免管道阴极保护不充分，除非采取措施确保有足够的电流供给管道系统以抵消其他系统的原电池效应。二、电接地  出于安全考虑，安装在受保护管道上的装置可能有必要实现电接地，或者为了消除感应电压的影响，管道可能需要接地。电气安全接地，可以在接地电路中安装适宜规格或额定值的极化电池或二极管电路使之与阴极保护系统相容；也可以安装分开的接地锌

10、电极或镀锌钢电极，将它们埋在低电阻率的回填料里，并且不与其他接地系统直接电连通。安装接地系统是为了消除交流感应电压对管道的影响，应当将它们安装在预期或实测对地电压最高的地方，并且是管道外露使人能够触碰到的地方。接地电阻小于4欧姆。三、 电连续性   为了进行测定或其他目的，可能有必要在绝缘装置前后进行跨接。 阴极保护应用在非焊接的管道上，应当确保管道的电连续性。为此，应当用适宜的附着方法在高电阻机械接头前后安装永久性跨接线。应当对非焊接管道进行电阻与电位测量来检查它的电连续性。用万用表欧姆档检测管道呈导通状态。四、 电流要求 

11、0;  考虑到在防腐覆盖层使用寿命内发生剥离的危险，并且由此使阴极保护电流被屏蔽而可能引起腐蚀。阴极保护系统应当能够满足由于防腐覆盖层性能逐渐变差而需要不断增加的电流要求。五、阴极保护系统维护长输管道一般安装强制电流系统来实现阴极保护。也可以采用牺牲阳极来实现阴极保护。强制电流阴极保护系统日常维护应当考虑以下因素： 1、 地床土壤电阻率变化情况。 2、是否可能存在岩石露头、高电阻率土壤、附近的构筑物、不一致的几何形状等造成的电流分布问题和屏蔽效应。3、该系统对现有的或未来的管道和其他开发项目的影响。4、随着环境的变化地床场址与管道之间有无足够的距离确保电

12、流能沿管道充分地分布。5、沿管道走向是否存在属于危险性地区的区域。6、有无干扰电流源。7、阴极保护系统规定的设计寿命。 8、地下水位。 9、不同季节土壤条件极端变化的情况。10、地形地貌的特征变化情况。11、由于第三方介入发生损坏的可能性。 12、临近装置产生的干扰电流的危险。 13、用金属套管稳定地床状况。 注：金属套管只能起到临时稳定井筒的作用，由于直流电流的作用，这些金属会被消耗。假如需要永久性稳定，应当采用非金属的多孔套管。  14、深井地床配备的排气管与导电性回填料之间发生气阻情况。（排气管应当用非金属的耐氯材料做

13、成） 15、地床应当至少在地平面以下1 m。 16、地床回填料或其他导电性回填料尺寸和质量应当有能力输出可以满足阴极保护系统规定的设计寿命所需要的阳极电流输出的125%。注 ：应当使用碳质回填料，除非土壤条件能够给出令人满意的地床电阻，并且土壤是均质的，预期阳极能够均匀地消耗。应当考虑到环境对阳极材料溶解的影响以及导电性回填料击穿的可能。 应当考虑使用连续的导电性聚合物阳极，特别管道周围有高电阻率土壤时。 六、牺牲阳极系统维护牺牲阳极电缆可以通过接线盒、连接件或箱内电路包含的分路与管道实现连接。日常维护要检查其联接可靠性。根据具体情况

14、检测阳极变化程度。七、防雷击保护  在雷电活动多发地区，为了保护绝缘接头和阴极保护设备，应当安装防雷击保护设备。在绝缘接头前后、直流电源输出端子前后应当安装避雷器。 采取这样的措施应当满足管道、阳极、电源、参比电极等在雷击期间实现电位均衡的需要。为防止临近电源系统故障或雷击使管道上产生过高的电压，应当采用火花隙类型的避雷器，日常维护应考虑以下因素： 1、电极的冲击击穿电压应当低于所安装的绝缘接头前后的电压。2、 火花隙应当有能力释放出预期的故障电流或雷击电流而不会发生损坏。3、 火花隙应当完全封包起来以防火花出现在敞开的大气中，并保护

15、火花隙不让水份侵入。八、阴极保护电缆与电缆连接  电缆铺设时不要打圈或打结，电缆应埋在细粒土壤中，埋深至少0.5 m或者按照当地的规程，以较深的深度要求为准。埋地的电缆应当有连续的长度，没有绞接，并且不应当铺在电力电缆附近。强制电流辅助阳极电缆应当连接到地上配电箱里的正的馈电电缆上，从而可以检测电流。地下电缆也可以用完全封包的导线抽头连接变压整流器的正极和各阳极。 电缆走向应当用电缆标记牌来标明，走向改变的地方必须要有一个标记牌。 应当采用铜质电缆，并且是绝缘的和屏蔽的，能够承受化学与机械（土壤）引起的损伤。电缆的规格应当确保不会发生过量的电压

16、降，因为这会降低系统的能力。测量电缆的最小导体截面尺寸是4 mm2。有多重连接的地方，每一导体的单一截面应为2.5 mm2。  输送强制电流的电缆的最小导体截面尺寸是16 mm2。连接牺牲阳极的电缆的最小导体截面尺寸是4 mm2。 牺牲阳极的电缆应当在地上配电箱里与管道连接，从而允许监测电流并断开与各阳极的连接。电缆与管道的连接应设计成确保其有足够的机械强度和电连续性，并要防止在连接点对管道造成损坏。应尽量使清除掉的管道防腐覆盖层的面积越小越好。安装完电缆与管子间的连接后，应当用适宜的防腐涂料修复覆盖层。 在阴极保

17、护设计中包括详细的电缆与管子的连接程序。焊工与焊接程序应当符合ISO 13847标准中任何适用的焊工考核程序。不应将连接电缆焊接在弯头上或焊接在管子焊缝两侧200 mm范围内。地平面以下的电气接头应加封包套或者用与管道防腐覆盖层相容的防腐涂料覆盖。在采用铝热焊的地方，焊接程序应确保渗透进管道材料的铜少于1 mm，并且局部管道的硬度应维持在管道技术规范的要求以内。铝热剂用量不应超过15 g。假如需要将横截面大于16 mm2的电缆附着在管道上，可以将电缆芯分成几小股，每股小于16 mm2，分开进行施焊。在耐腐蚀合金管道上不应实施铝热焊接。

18、正在运行的管道上实施铝热焊时，应当首先制定安全措施，并强调以下各点： 1、 焊接前管壁完整性的测试要求。2、 管道中流体的热量传输与去除 。3、 若使用其他方法，如销钉钎焊、软焊、粘接剂粘接、熔焊等，必须有详细的焊接程序且性能可靠，有恰当的文件支持。九、监测站与配电箱  监测站和配电箱应有足够的容积并能耗散测试端子上的热量，能够按需要安装跨接电缆与电阻。应当考虑需要额外的空间以便临时安装数据记录仪、定时器和其他测试设备。监测站与配电箱应有方便进入的门或盖罩，门上要有锁。 配电箱应安装在地上，并应允许接近所有内装部件

19、。监测站与配电箱应有防风雨措施，能够耐受最恶劣的环境条件。在所有季节，监测站与配电箱都应方便进入，并应设计和安置在恰当地方，防止被人野蛮毁坏或事故性损坏。十、系统试验  调试试验涉及阴极保护系统通电前的试验和通电后的试验。应在阴极保护系统通电前，在监测站进行腐蚀电位的测量。在进行腐蚀电位测量期间，应当断开所有临时性的阴极保护系统，并且管道要充分去极化。阴极保护系统通电后，要一步一步调节电流直到通电点的电位达到限定的临界电位。变压整流器应保持在此电位设定值直到管道被极化。假如变压整流器通电后管道电位发生正向变化，就应立刻采取行动。下表介绍了一些典型的排除故障的资料。现象可能的

20、原因保护系统开启时管地电位变得更正变压整流器电线接反了，这是非常严重的错误，可能使管道在很短时间里严重损坏。应用电压为零或非常低，电流为零交流电源故障；变压整流器故障。应用电压正常，电流低但不是零阳极或地床变差；地床周围土壤变干；阳极周围有电解产生的气体聚集（气阻）；地床或阳极系统中个别阳极断开连接；部分受保护管道与变压整流器负极断开链接。应用电压正常，电流低但是零阳极或阴极电缆断开；直流保险丝或变压整流器安培计故障；地床或阳极系统完全失效。应用电压与电流为零变压整流器上控制器设定偏低；变压器或整流器故障；电源故障。应用电压与电流都高变压整流器上控制器设定偏高应用电压与电流正常，但管地电位不够

21、负，即太正连续跨接线断开或由于电缆连接不良在连接点与测试点之间电阻增加； 由于干旱或者增加局部地下排水使测量点或其附近土壤充气严重增加；绝缘设备故障，如受保护管道末端绝缘接头短路；受保护管道被屏蔽或受新建管道影响； 在该管道相邻管段或与其跨接的另一管道上的阴极保护系统故障；管道防腐覆盖层变质或损坏；与相邻或附近管道的阴极保护系统互相干扰；干扰电流对管道的影响。应用电压与电流正常，但管地电位异常负比测试点离通电点更远的部位连续性跨接断开了；第二条管道已经与正受保护管道断开连接或跨接，或经由新的阴极保护系统已经受到额外的保护；干扰电流对管道的影响。应用电压与电流正常但管地电位波

22、动。存在干扰地电流，如来自直流牵引系统的干扰或大地地球磁场效应。 十一、检验与监测 应当定期进行阴极保护系统的检验与监测（见表一），以确认系统是否符合保护准则并检测出任何不足之处。收集该数据以便进一步优化将来的阴极保护系统。 应当对监测与检验所得到的测量值和发现情况进行分析，目的是审查腐蚀管理是否充分； 确定可能存在的不足和改进措施；对管道状况进行更详细评价。 （一）、决定检查频率以及是否需要特别调查时，应考虑以下主要因素 1、土壤的腐蚀特性。 2、管道是否容易受到继续损伤。3、交流或直流干扰电流。4、阴极保护装置和防腐覆盖

23、层是否受到雷击或机械作用的破坏。5、防腐覆盖层的质量。6、管道的建造年代与使用史。（二）、实施和维持阴极保护系统的监测计划 ,至少包括以下内容：  1、要进行测量的说明。2、要实施的这些测量的位置。3、进行这样测量所需要的监测设备。4、要采用的测量技术。5、每项测量进行的频率次数。 表一项目检查内容频率强制电流站检查变压整流器的运行是否令人满意,记录输出电压电流根据运行条件每一至三个月一次. 与外部管道的连接测量电流流量 至少每年一次 跨接设备与接地系统 测量电连续性 至少每年一次 安全与防护设

24、备  测量设定值与功能至少每年一次监测站 测量瞬时断电电位每年一次如果没有杂散电流、雷电、波动的土壤条件等影响，那么根据专项调查的结果和系统的稳定性可以减小测量的频率。对于稳定的系统，在抽查的监测站上，至少每年测量一次瞬时通电电位。（三）、对监测设备的要求直流电压表应有0 V至1 V的量程和±0.5 mV的精度（梯度测量），最小输入阻抗为10M。在高土壤电阻率条件下，可能有必要使用输入阻抗100M的电压表。在沿海地区进行电位测量时，土壤里含有大量氯盐，不应使用铜/硫酸铜参比电极。尽管在大多数应用条件下都使用铜/硫酸铜参比电极

25、，但也可以采用其他标准参比电极。以下所列三种可以替代的参比电极，对于碳钢，它们相对于铜/硫酸铜参比电极的保护电位（在25）等于-850 mV。）：a）饱和KCl甘汞参比电极，其保护电位是- 750 mV；b）饱和银/氯化银参比电极，在25·cm的海水中使用，其保护电位是- 800 mV；c）锌在75%石膏、20%膨润土、5%硫酸钠构成的回填料里，其保护电位是+250 mV。参比电极的结构应做成在电压测量时不会影响它们的电位。应对照实验室用 参比电极定期校验这些参比电极。 十二、专项调查条件 &#

26、160;应当根据检查结果和管道使用史决定是否需要进行专项调查以及进行专项调查的次数。专项调查能够提供有关管道防腐系统状态的额外的详细资料。这些调查通常应由训练有素的人员使用专用设备与仪器进行这些调查。在怀疑防腐覆盖层严重损伤或者观察到局部部位阴极保护不充分时，建议进行这样的专项调查。 十三、保养与修理  在管道使用寿命内应维持阴极保护系统的有效性。假如定期试验和检查表明保护不再充分，就应采取补救措施。这些措施可以包括以下一项或多项：1、保养、修理或更换阴极保护系统的部件。 2、在保护不充分的地方提供额外的设备（整流器、地床、牺牲阳极等）。3、修补已经查明的防腐覆盖层缺陷。 4、修理或更换干扰跨接。5、去除那些不必要的金属触点。6、修理有缺陷的绝缘设备。7、电位不符合准则，就应进行调查，只要实际可行，应尽快 纠正所有降低效率的问题，但至少在下次调查前应把问题都解决。如果整流器性能不良，应及时进行修理并尽快重新投入使用。8、管道电位出现明显的正向变化，例如由于杂散电流干扰，应在30天或更短时间内予以纠正。9、变压整流器装置和通电站应进行外观检查