去IR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用

1、地理地质信息勘查分公司去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测降校正法在阴极保护有效性检测中的应用中的应用测绘测绘中心中心243243队队李李锋锋20162016年年6 6月月一、立项一、立项背景背景 阴极保护阴极保护 对于埋地钢制管道来讲，施加阴极保护是管道防腐层出现破损后减缓腐蚀发生的主要补救手段。长期对于埋地钢制管道来讲，施加阴极保护是管道防腐层出现破损后减缓腐蚀发生的主要补救手段。长期大量的测试及开挖验证数据证明，在防腐层出现破损后，大量的测试及开挖验证数据证明，在防腐层出现破损后，施加有效的阴极保护的管道在破损点的腐蚀速率施加有效的阴极保护的管道在破损点的腐蚀速率依然很慢，往往只会在

2、破损处产生薄薄的一层浮锈，拭去浮锈后管体依然明亮光滑。依然很慢，往往只会在破损处产生薄薄的一层浮锈，拭去浮锈后管体依然明亮光滑。 而没有阴极保护的管道则会在破损处快速腐蚀，往往以孔蚀的形式发生，腐蚀速率非常快，管体往往而没有阴极保护的管道则会在破损处快速腐蚀，往往以孔蚀的形式发生，腐蚀速率非常快，管体往往在数月内洞穿，极大的危害管体运行安全。在数月内洞穿，极大的危害管体运行安全。 钢制管道在中性水溶液中的自然腐蚀电位约为钢制管道在中性水溶液中的自然腐蚀电位约为-0.55V（CSE）,通过外加电流使金属阴极极化至通过外加电流使金属阴极极化至-0.85V（CSE），此时外加负电流等于阴极还原反应电

3、流，理论上此电位下钢管获得完全的电位保护。若进一步），此时外加负电流等于阴极还原反应电流，理论上此电位下钢管获得完全的电位保护。若进一步极化，钢管的电极电位将会负移至氧扩散区域。极化，钢管的电极电位将会负移至氧扩散区域。在在-0.85V至至-1.15V（CSE）电位范围内，阴极还原反应电流）电位范围内，阴极还原反应电流不随电位变化而变化，这就是最佳阴极保护电位范围。不随电位变化而变化，这就是最佳阴极保护电位范围。 当阴极极化至比当阴极极化至比-1.15V （CSE） 更负时，则会在钢管内产生析氢反应，使管体内产生裂痕，同时对管更负时，则会在钢管内产生析氢反应，使管体内产生裂痕，同时对管道表面的

4、防腐层产生阴极剥离倾向，反而对管体形成破坏作用，也就是我们常说的所谓道表面的防腐层产生阴极剥离倾向，反而对管体形成破坏作用，也就是我们常说的所谓“过保护过保护”。去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用一、立项一、立项背景背景阴保检测的误差阴保检测的误差去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用采用更精密的测量技术，消除干扰，经过严格的数据后处理。采用更精密的测量技术，消除干扰，经过严格的数据后处理。 因此，管理单位管道通常也会定期进行阴极保护有效性的检测，但是，有些时候我因此，管理单位管道通常也会定期进行阴

5、极保护有效性的检测，但是，有些时候我们会发现，测试的保护电位在正常范围内，然而破损点的腐蚀却仍然在发生，往往是由们会发现，测试的保护电位在正常范围内，然而破损点的腐蚀却仍然在发生，往往是由于土壤中的电流所产生的于土壤中的电流所产生的IR降导致我们测得的数据产生偏移，而实际的保护电位已经达不降导致我们测得的数据产生偏移，而实际的保护电位已经达不到最小保护电位所到最小保护电位所致致，也就是说出现了，也就是说出现了IR降。降。 所谓的所谓的IR降，就是根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间的电降，就是根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间的电解质（土壤）内产生的电压降。这

6、是影响阴保有效性检测精准的常见因素。解质（土壤）内产生的电压降。这是影响阴保有效性检测精准的常见因素。 传统方法传统方法测试桩管地电位普查持续检测方法，覆盖率测试桩管地电位普查持续检测方法，覆盖率低低，使，使用密间用密间隔地面电位检测法，无法消除杂散电流和极化电流产生的隔地面电位检测法，无法消除杂散电流和极化电流产生的IR降降去去IR降修正降修正阴保检测的误差阴保检测的误差 传统方法传统方法 CIPS检测检测 去去IR降修正降修正一、立项一、立项背景背景去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用阴极保护电位测量结果是阴极保护装置的维护的重要参考指标。阴

7、极保护电位测量结果是阴极保护装置的维护的重要参考指标。施工工作量大、施工工作量大、不可避免断点、不可避免断点、不能避免阳极峰值和阴极峰值、不能避免阳极峰值和阴极峰值、产生大量无效数据、产生大量无效数据、无法避免杂散电流引起的电压降、无法避免杂散电流引起的电压降、无法避免极化电流引起的电压降、无法避免极化电流引起的电压降、测量问题测量问题因此只对管道进行密间隔电位检测来评价管道的阴极保护有效性是片面和不科学的因此只对管道进行密间隔电位检测来评价管道的阴极保护有效性是片面和不科学的。密间隔电位法存在的问题和不足之处密间隔电位法存在的问题和不足之处二二、项目研究的总体技术、项目研究的总体技术思路思路

8、去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用 针对防腐层老化区段或者存针对防腐层老化区段或者存在一定密度破损点的区段进行校正在一定密度破损点的区段进行校正测试，在可识别破损点的位置计算测试，在可识别破损点的位置计算出破损点的出破损点的IRIR降，消除因各破损点降，消除因各破损点间存在的极化电位差引起的平衡电间存在的极化电位差引起的平衡电流导致的电位误差，消除因杂散电流导致的电位误差，消除因杂散电流所产生的电压降，从而获得更精流所产生的电压降，从而获得更精准的保护电位。准的保护电位。如何获得良好精确的阴保电位？如何获得良好精确的阴保电位？三三、主要研究内容

9、及具体的解决、主要研究内容及具体的解决方案方案（一（一）研究内容）研究内容1、 阴保电位精度研究阴保电位精度研究 1）难点分析）难点分析 由于土壤电阻率不同和防腐层损伤点（缺陷）不同，这些损伤点承载的阴由于土壤电阻率不同和防腐层损伤点（缺陷）不同，这些损伤点承载的阴保电流密度也不同，各损伤点之间的阴极极化是不同的。若防腐层损伤、缺陷保电流密度也不同，各损伤点之间的阴极极化是不同的。若防腐层损伤、缺陷较多，在地表测量的管地电位是极化不同的各损伤点电位的一个混合电位。较多，在地表测量的管地电位是极化不同的各损伤点电位的一个混合电位。 可否可否直接用通电电位做判据？直接用通电电位做判据？ 当防腐层损

10、伤尺寸相同且通电电位相同的情况下，当防腐层损伤尺寸相同且通电电位相同的情况下，如何判断如何判断损伤点已获得损伤点已获得足够的保护足够的保护？2）技术方案）技术方案查阅资料，掌握地面电位精确测量原理查阅资料，掌握地面电位精确测量原理 。 研究消除杂散电流和极化电流引起研究消除杂散电流和极化电流引起IR降的原理和方法。降的原理和方法。 结合项目，分析影响测量电位精度的因素。结合项目，分析影响测量电位精度的因素。 去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用三三、主要研究内容及具体的解决、主要研究内容及具体的解决方案方案（一（一）研究内容）研究内容2 2、管地

11、电位的测量方法、管地电位的测量方法去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用 1）难点分析）难点分析 用于测量管道保护电位和牺牲阳极闭路用于测量管道保护电位和牺牲阳极闭路电位时，土壤中除测试电流外还有阴保电流电位时，土壤中除测试电流外还有阴保电流流动，在管表或牺牲阳极表面到参比电极处，流动，在管表或牺牲阳极表面到参比电极处，会存在土壤的会存在土壤的IR降。降。如何去除？如何去除？ 2）技术方案）技术方案掌握牺牲阳极电流干扰的矫正方法、掌握牺牲阳极电流干扰的矫正方法、掌握土壤中阴保电流引起掌握土壤中阴保电流引起IR降的算法、降的算法、分析比较各种管地电位

12、测量方法的误差、分析比较各种管地电位测量方法的误差、分析总结研究影响测量精度的原因。分析总结研究影响测量精度的原因。三三、主要研究内容及具体的解决、主要研究内容及具体的解决方案方案（一（一）研究内容）研究内容3、地表参比法、地表参比法1）难点分析）难点分析瞬瞬间断电的极化时间应该如何控制间断电的极化时间应该如何控制？土壤中有不同方向的杂散电流土壤中有不同方向的杂散电流，如何解决？如何解决？2）技术方案）技术方案使用瞬时电位记录仪全程记录断电前后一段使用瞬时电位记录仪全程记录断电前后一段时间的电位，判断极化峰值。时间的电位，判断极化峰值。采用多组参比同时测量，分析结果，最终采用多组参比同时测量，

13、分析结果，最终得到最大程度消除干扰的组合方式和测量得到最大程度消除干扰的组合方式和测量方方法。法。去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用三三、主要研究内容及具体的解决、主要研究内容及具体的解决方案方案（一（一）研究内容）研究内容4、质量控制、质量控制1）难点分析）难点分析测量结果如何检查，判断精度准则？测量结果如何检查，判断精度准则？成果如何控制在误差范围内？成果如何控制在误差范围内？ 2）技术方案）技术方案去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用测量质量控制是一个复杂的过程，必测量质量控制是一个复杂的过

14、程，必须从误差产生和扩散的每个过程与环须从误差产生和扩散的每个过程与环节入手，采用一定的方法减少误差。节入手，采用一定的方法减少误差。实验阶段不可避免用到开挖手段。实验阶段不可避免用到开挖手段。四、预计的主要创新点四、预计的主要创新点去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用 越来越多的阴极保护装置在更广的范围内使用，或长输管道，或油气储越来越多的阴极保护装置在更广的范围内使用，或长输管道，或油气储藏设备，去藏设备，去IR降测量技术测量必将成为主要方法。传统测量技术由于不能避降测量技术测量必将成为主要方法。传统测量技术由于不能避免电位降，导致测量结果不

15、准确，尤其需要特别需要维护的装置其检测精度免电位降，导致测量结果不准确，尤其需要特别需要维护的装置其检测精度难以保证。难以保证。 该项目完成后，可该项目完成后，可在干扰区段在干扰区段进行现场阴保电位测试，达到预期目标后进行现场阴保电位测试，达到预期目标后，可以降低，可以降低误差误差，提高效率，并且提高数据测量的准确性，给管理方提供更，提高效率，并且提高数据测量的准确性，给管理方提供更精细的维护意见。精细的维护意见。五、主要的技术、经济指标（包括专利指标）五、主要的技术、经济指标（包括专利指标）去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用 1石永春石永春.

16、管道检测技术及发展趋势管道检测技术及发展趋势2006 2曹学军曹学军.管道外检测理论和实践管道外检测理论和实践D. 1997. 3雷虎雷虎.阴极保护新理论的实用论证阴极保护新理论的实用论证M.北京北京:特种设备检测中心特种设备检测中心,2001. 4李贵霞李贵霞.土壤杂散电流对阴极保护的影响及防范措施土壤杂散电流对阴极保护的影响及防范措施2007,32（6）：）：852-856.在中国专利信息网的在中国专利信息网的“中国专利检索数据库中国专利检索数据库”以以“IR降降”、“杂散电流杂散电流”、“阴阴极保护电位极保护电位”为关键词检索，没有检索到相关的专利。为关键词检索，没有检索到相关的专利。参

17、考文献参考文献 越越来越多的检测公司针对阴极保护有效性只是做大量普查工作，用部分开挖的方法来越多的检测公司针对阴极保护有效性只是做大量普查工作，用部分开挖的方法去校正检测结果，这样不能完全达到精确测量有效电位的目的，本项目旨在研究实用性去校正检测结果，这样不能完全达到精确测量有效电位的目的，本项目旨在研究实用性检测方法及相关内容，为实际生产质量控制提供参考。检测方法及相关内容，为实际生产质量控制提供参考。提高技术能力，拓展市场份额，提高技术能力，拓展市场份额，增强市场竞争力。增强市场竞争力。专利检索专利检索六、研究六、研究条件条件去去IRIR降校正法在阴极保护有效性检测中的应用降校正法在阴极保护有效性检测中的应用项目项目组组成员成员姓名姓名性别性别出生出生年月年月职务职务职称职称文化文化程度程度专业专业曾获科技奖励曾获科技奖励情况情况技术首席技术首席李锋李锋男男1986.71986.7技术技术员员 工程师工程师本科本科防腐防腐江汉分公司科研奖江汉分公司科研奖2项项主要主要参加人参加人霍征霍征男男1970.7