阴极保护相关知识培训

1、阴极保护培训阴极保护培训目录沧州站简介腐蚀的相关知识对抗腐蚀的方法123沧州站简介沧州站简介沧州输油站隶属于济南输油分公司，位沧州输油站隶属于济南输油分公司，位于河北省沧州市风化店乡小园村北，于河北省沧州市风化店乡小园村北，307省道省道73公里处，占地面积：公里处，占地面积：3570平米，主要担负平米，主要担负大港大港-枣庄成品油管道的清管器接收、清管器发枣庄成品油管道的清管器接收、清管器发送和越站，管道阴极保护、巡线等任务。送和越站，管道阴极保护、巡线等任务。全站所辖管道北起黄骅市吕桥镇沧浪渠全站所辖管道北起黄骅市吕桥镇沧浪渠南岸，南至东光县南霞口镇，管道总里程为南岸，南至东光县南霞口镇，

2、管道总里程为99.5公里，途径河北省境内黄骅市、沧县、南公里，途径河北省境内黄骅市、沧县、南皮县、东光县（皮县、东光县（GZOO48C150米米GZO149C），站内的阴极保护设备），站内的阴极保护设备“IHF数控数控高频恒电位仪高频恒电位仪”为辖区内管道提供恒电位保护。为辖区内管道提供恒电位保护。腐蚀相关知识腐蚀相关知识什么是什么是腐蚀？腐蚀？材料腐蚀的材料腐蚀的定义定义？腐蚀的腐蚀的分类？分类？腐蚀相关知识腐蚀相关知识什么什么是是腐蚀腐蚀金属腐蚀是金属与周围介质发生金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学作用成为金属化合化学或电化学作用成为金属化合物而遭受破坏的一种现象。物而遭受破坏的一种

3、现象。它它是是影响管道系统可靠性及使用寿命影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素的关键因素腐蚀相关知识腐蚀相关知识材料材料腐蚀腐蚀的的定义定义材料腐蚀是材料受环境介质的化材料腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学或物理作用的破坏的学、电化学或物理作用的破坏的现象现象腐蚀相关知识腐蚀相关知识化学腐蚀电化学腐蚀腐蚀的分类腐蚀相关知识腐蚀相关知识金属表面与金属表面与非电解质非电解质直直接发生纯化学作用接发生纯化学作用氧化还原反应在反应粒氧化还原反应在反应粒子相互作用的子相互作用的瞬间完成瞬间完成在化学腐蚀过程中电子在化学腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化的传递是在金属与氧化剂之间直接进行剂之间直接进行，

4、没有没有电流电流发生发生化学腐蚀化学腐蚀腐蚀相关知识腐蚀相关知识金属和金属和电解质电解质因发生化因发生化学变化学变化它它包含有一个包含有一个阳极反应阳极反应和一个和一个阴极阴极反应反应以以流过金属内部的流过金属内部的电子电子流流和介质中定向迁移的和介质中定向迁移的离子离子作为联系作为联系电化学腐蚀电化学腐蚀对抗腐蚀的方法对抗腐蚀的方法对抗腐蚀的方法破坏形成条件管道外壁防腐层定期检测管道阴极保护管道外层防腐层3PE防腐层结构： 第 1 层（底层）是熔结环氧粉末防腐层； 第 2 层（中间层）是胶粘剂层； 第 3 层（外层）是聚乙烯防腐层。 三层结构聚乙烯防腐层(3PE)集界面特性、耐化学特性与机械

5、保护特性等优点于一体，是埋地管线的外防护层的不二选择。三层PE可使埋地管道的寿命达到 50年，在国际上被认为是当今最先进的管道外防腐技术。目前港枣线管道外防腐层采用的就是三层PE外防腐涂层。各层的功用为： 底层的作用一是增强对钢管表面的附着力，二是起防腐作用；中间层主要起将底层和外层粘连成一体的作用；外层主要起保护作用。 3PE防腐层特点： 具有极佳的机械强度，施工性好；防腐层耐土壤应力好； 防腐层柔韧性好； 所需阴极保护电流密度小，可减少阴极保护站数。阴极保护的基本原理给金属通以阴极电流,使金属表面全部处于阴极状态, 抑制表面上阳极区金属的电子释放,从根本上防止了金属的腐蚀。管道阴极保护施加

6、阴极保护的管道必须满足下列3个条件：管道纵向连续导电具有足够电阻的管道覆盖层管道和其他低电阻接地装置的电绝缘管道阴极保护技术的实现必须要有的配件是测试桩，测试桩用于阴极保护参数的检测管道阴极保护技术要求及配件阴极保护的方法阴极保护分为强制电流保护和牺牲阳极保护两种方法根据阴极保护的原理,用外部的直流电源作阴极保护的极化电源,将电源的负极接管道,将电源的正极接至辅助阳极,在电流的作用下,使管道发生阴极极化,实现阴极保护。外电流保护以消耗外部电能为代价，取得对金属的保护，是目前长距离管道最主要的保护方法(我站辖区内管道保护措施即为强制电流保护)。外电流阴极保护系统由电源(恒电位仪或整流器)、阳极

7、(高硅铸铁、石墨等外电流阳极)、保护构件与连接电缆等部分组成。管道外层防腐层强制电流保护强制电流保护法的主要特点是： (1) 适用于长输管线和区域性管网的保护 (2) 输出电流大，一次性投资相对较小 (3) 安装工程量较小，可对旧管道补加阴极保护 (4) 运行期间需要专业人员维护 (5) 容易实现远程自动化监控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，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。牺牲阳极法牺牲阳极保护法的主要特点是： (1) 适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网。 (2) 阳极输出电流小，发生阴极剥离的

8、可能性小。 (3) 随管道安装一起施工时，工程量较小。 (4) 运行期间，维护工作简单。 (5) 阳极输出电流不能调节，可控性较小。阴极保护的主要参数参数名定义备注自然电位金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位正常值在-0.4-0.7 V间，平均值-0.55V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钢在土壤及海水中的最小保护电位为-0.85V最大保护电位允许施加的阴极极化的绝对值最大值，在此电位下管道的防腐层不受到破坏 -1.25V（根据实际情况）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一般取10mA

9、/m2瞬时断电电位在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.20.5秒中之内读取得结构对地电位最小保护电流度阴极保护时，使金属腐蚀停止，或达到允许程度时所需的电流密度值在阴极保护投入运行时，已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等基础数据。运行中PIS系统使整个资料的收集操作过程变得简单,系统自动识别记录包括通电点电位、保护电流、整流器输出的电压和电流等数据。在相关系统设计确保了保护率和运行率的前提下，阴极保护系统的日常运行和维护就成了提高保护效率的关键因素。阴极保护系统的日常管理（1）定期检查 阴极保护电气设备定期检查,包括各种电气设备电路接触的可靠性。 （2）恒电位仪的检测

10、和维修阴极保护恒电位仪一般都配置两台,互为备用,因此应按管理要求定时切换使用。改用备用的仪器时，应即时进行一次观测和维修。仪器维修过程中不得带电插、拔各插接件、印刷电路板等。观察全部零件是否正常,元件有无腐蚀,脱焊、虚焊、损坏、各连接点是否可靠,电路有无故障,各紧固件是否松动,熔断器是否完好,如有熔断，需查清原因再更换。清洁内部,除去外来物。发现仪器故障应及时检修,并投入备用仪器,保证供电。阴极保护设施日常维护内容（3）参比电极的检查与维护若为液体硫酸铜电极,则需每周检查一次其溶液的渗漏情况和紫铜棒的清洁程度。（4）阳极地床的维护阳极接地床电阻值的测试可每月一次。接地电阻增大至影响恒电位仪不能

11、提供管道所需保护电流时,应该更换阳极地床或进行维修,以减小接地电阻。接地电阻，按以下经验公式判断 RU/I-1R-阳极地床电阻允许值, U-电源直流额定输出电压,VI-管道实际保护电流,A当实际测量的接地电阻大于允许值时, 阳极地床应修理或更换。（5）测试桩装置的维护测试桩接线柱与大地的绝缘电阻值应大于100k。（6）绝缘法兰的维护检查其绝缘性能及是否漏电,保证其附属设备如：过压保护、限流电阻、防雨护罩的完好。定期检测绝缘法兰两侧管地电位,若与原始记录有差异时,应对其性能好坏作鉴别。如有漏电情况应采取相应措施。1、保护管道绝缘不良在规定的通电点电位下，输出电流增大，管道保护距离却缩短的现象，或

12、者在牺牲阳极系统中，牺牲阳极组的输出电流量增大，其值已超过管道的保护电流需要，但保护电位仍达不到规定指标的现象。发生上述情况的原因，主要是被保护金属管道与未被保护的金属结构物“短路”，这种现象称之为阴极保护管道漏电，或者叫做“接地故障”。使得被保护管道的阴极保护电流流入非保护金属体，在两管道的“短接”处形成“漏电点”，这就会造成阴极保护电流的增大；阴极保护电源的过负荷和阴极保护引起的干扰。 另外，阳极地床断路、阴极开路、零位接阴断路都会导致阴极保护不能投保。判断阳极地床连接电缆断路时，可采用：(1)测输出电流，将恒电位仪开启，在恒电位仪阳极输出端串上一电流表，如果电流为零，则说明有断路现象。(

13、2)将恒电位仪机后阳极输出线断开，接入临时地床或其它接地装置，若有输出电压、电流，则可断定阳极地床连接线断路。阴极保护常见故障2、管道漏电施工不当，交叉管道间距不合规范，即当两条管道，一条为阴极保护的管道，另一条为未保护的管道交叉时，施工要求应保持管道间的垂直净距不小于0.3m，并在交叉点前后一定长度内将管道作特别绝缘，如果施工时不严格按照上述规定去做，那么在管道埋设一段时间后，在土壤应力的作用下，管道相互可能搭接在一起，会造成绝缘层破损，金属与金属的相连，形成漏电点。 3、阳极接地故障当阳极使用一段时间后，也会由于腐蚀严重，表面溶解不均匀造成电流障碍。因此，在阴极保护的仪器上会出现电位升高，

14、而保护电流下降的现象。此时，应通过测量，更换或检修阳极地床，来使阴极保护正常运行。另一薄弱环节，是阳极电缆线与阳极接头处的密封与绝缘，若施工不妥则会造成接头处的腐蚀与断路。使阴极保护电流断路而无法输入给管道。一、一、强制电流强制电流阴极保护的系统组成阴极保护的系统组成强制电流是通过外部的直流电源被保护金属构筑物通以阴极电流使之阴极化实现保护的和种方法。由此决定了强制电流阴极保护系统的3个组成部分：极化电源、辅助阳极、被保护的阴极。强制电流阴极保护的电源设备电源电源设备的基本要求设备的基本要求强制电流系统的电源设备是阴术保护的心脏，它将不断地向被保护金属构筑物提供阴极保护电流。一般来说对强制电源

15、设备的基本要求为：安全可靠；电流电压连续可调；适应当地的工作环境（温度、湿度、日照、风沙）；有富裕的电容量；输出阻抗应与管道-阳极地床回路电阻相匹配；操作维护简单；价格合理。目前用于阴极保护的电源设备类型有：交流市电的整流设备（整流器、恒电位仪、恒电流仪）；热电发生器（TEC）；密闭循环蒸气发电机（CCTV）；风力发电机；电源设备 恒恒电位式整流器电位式整流器恒电位式整流器，有时称恒电位仪，它几乎占领了国内90%的阴极保护市场，是一种自动控制的整流器。采用恒电位仪，是使保护电流随着构筑物/电解质的电位波动不断地进行调整，来维持一个恒定的电位。恒电位仪是专门设计的参比电极来采集一个标准的自控讯号

16、源，将采集到的讯号送时比较放大器，通过比较放大后，调整主回路的电流，达到电位恒定的目地，当前国内大量使用的是可控硅恒电位仪。恒电位仪控制调节范围：-0.500V-2.000V ；电位控制精度：5mV；流经参比电极阳极电流3A；自动误差报警；保护电位偏离控制电位在30mV以上能自动发出报警信号；限流特性：输出电流超过额定值，以至短路，仪器能自动限制输出电流于预定值上，并发出报警。过流、短路原因消失后，即自动恢复正常工作；抗交流干扰能力：当参比电极受到24V以下交流电干扰时，仪器正常工作；防雷击余波：阳极、阴极、参比电极能随20kV，重复周期为15s，脉冲宽度约为25s的脉冲波，时间为1min，仪

17、器能正常工作。近几年我们常用的有KSW-D型PS-1型两种。恒电位仪性能指标沧州站线路阴保间内放置的恒电位仪及控制柜，是由一台YHS-1控制柜和2台IHF恒电位仪组成，安装方式为一台控制柜内放置两台恒电位仪。恒电位仪负责为管道提供所需的阴极保护电源；控制柜负责配电及输入输出线路连接；控制柜内部配有自动切换控制器，负责恒电位仪的自动切换。IHF数控高频开关恒电位仪及数控高频开关恒电位仪及YHS-1控制柜操作规程控制柜操作规程恒电位仪前后面板示意图说明：恒电位仪操作面板百叶窗市电断路器市电输入插座铭牌参比接线端子输出端子- （阴极）输出端子+ （阳极）风机罩接地螺栓恒电位仪恒电位仪显示及操作显示及

18、操作恒电位仪的运行数据及状态，通过恒电位仪的中文液晶面板进行显示，同时操作面板上的指示灯和蜂鸣器，也会指示相应的状态。数据数据及状态显示及状态显示按键说明按键说明：运行：启动恒电位仪工作停止：停止恒电位仪工作确定：选择和保存设置返回：返回上级菜单方向键：修改数据，移动光标恒电位：恒电位设置快捷键恒电流：恒电流设置快捷键菜单：调出恒电位仪功能菜单测试：断电测试启动与停参数调整基本操作方法：参数的调整，通过左右方向键选择需要修改的数据位，通过上下方向键修改数据或状态。面板按键说明及参数调整基本操作面板按键说明及参数调整基本操作方式方式恒电位运行操作恒电位仪上电“停止”“恒电位”通过方向键设置预置电

19、位“确定” “运行”恒电流运行操作恒电位仪上电“停止”“恒电流”通过方向键设置预置电流“确定” “运行”注意：在进行任何参数或状态调整时，应先按下“停止”键，使恒电位仪处于停止状态，而后进行设置和调整。调整完成后，按“运行”键启动恒电位仪运行。恒电位仪通讯参数设置恒电位仪上电“停止”“菜单”“通讯设置” “通讯地址” 通过方向键设置通讯地址为0001“确定” “奇偶校验” 通过方向键设置为无校验“确定”“返回” “运行”注意：通讯地址设置不正确，将导致自动切换功能不正常，同时影响恒电位仪的远传远控数据传输。恒电位仪日常恒电位仪日常操作操作控制柜前后示意图说明：控制柜操作面板1号恒电位仪2号恒电

20、位仪交流配电盘自动切换控制器综合接线盘输出母排控制柜接地螺栓控制柜操作控制柜操作使用自动切换控制器的自动切换工作方式将配电盘的“手动切换开关”置“0”。将“双机自动切换器”的“状态选择开关”打在“自动” 档。合上控制柜“电源开关”，1恒电位仪开始运行。说明：如果1恒电位仪出现故障，将自动切换到2恒电位仪运行。使用自动切换控制器的手动切换工作方式将配电盘的“手动切换开关”置“0”。将“双机自动切换器”的“状态选择开关”打在“手动”档，将设备选择开关拨到“1#机”。合上控制柜“电源开关”，1恒电位仪开始运行。使用应急手动切换开关的手动切换工作方式切断自动切换控制器电源，将配电盘的“手动切换开关”置

21、“1”。合上控制柜“电源开关”，1恒电位仪开始运行。控制柜日常控制柜日常操作操作恒电位仪通讯线采用两芯屏蔽双绞线。恒电位仪通讯设置参数为：通讯地址为0001，奇偶校验方式为无校验。恒电位仪通讯传输及控制流程如下图所示：数字通讯及远传远控数字通讯及远传远控RTU通讯接口控制柜自动切换控制器恒电位仪SCADA系统内部通讯方式RS-485MODBUSRS-485MODBUSRS-485MODBUSSCADA系统管理主机组态软件用户界面恒电位仪对收到的指令自动响应，从而完成远传、远控功能。用户通过操作组态软件，完成数据的显示和恒电位仪的远程监控。恒电位仪没有输出时，应按照下列顺序检查：1）检查恒电位仪

22、是否有报警。检查通讯设置是否正确。2）检查是否停电（配电面板上的红色市电指示灯是否亮）。3）检查运行指示灯（绿色）是否亮，液晶屏上状态栏是否显示运行。如果不亮，液晶屏也没有显示，则检查恒电位仪市电断路器是否合闸。4）检查恒电位仪及控制柜输出端子是否连接可靠。5）检查控制参比是否连接可靠，且控制参比自身工作正常。 6）检查散热风机是否正常工作。7）检查环境温度是否超出恒电位仪允许范围。8）检查双机自动切换控制器相应指示检查灯是否显示正常。如果不正常，则将切断自动切换控制器电源，改用控制柜后部配电盘上的手动切换开关进行控制。故障分析与处理故障分析与处理恒电位仪设计额定输入电压波动范围为额定电压20

23、（直流供电电压波动范围为额定电压10）。接地螺栓要可靠连接，以确保接地良好。应严格按照接线要求进行线路的连接。恒电位仪和控制柜的输入输出接线时，接线端子一定要注意绝缘，以免碰到机壳，导致漏电或短路。应保证恒电位仪正常散热，恒电位仪后面板应距墙300mm以上。由于机内有高压，非专业人员不得打开机箱，以免发生危险。安全注意事项安全注意事项日常仪器的使用与维护，应保持仪器表面的清洁。每月用干的毛刷清理百叶窗和风机罩上的灰尘，清理时应断电。维护与保养维护与保养恒电位仪显示与报警不恒电位仪显示与报警不正常正常液晶屏现象：面板电源指示灯亮，液晶屏无显示原因：液晶屏坏。处理：更换液晶屏。现象：液晶屏某些数据

24、显示不正常原因一：面板与CPU板之间的排线连接不良。处理：将排线重新插或者更换排线。原因二：液晶屏坏。处理：更换液晶屏。恒电位仪常见故障与维修恒电位仪常见故障与维修方法方法蜂鸣器现象：报警时，蜂鸣器不响，报警设置为“开”，恒电位仪工作正常。原因：蜂鸣器处理：更换蜂鸣器。指示灯现象一：应该亮的指示灯不亮，液晶屏有显示，恒电位仪工作正常。原因：指示灯故障。处理：更换相应的指示灯。现象二：电源指示灯不亮，液晶屏也无任何显示，恒电位仪不工作。原因：控制电路电源故障。处理；首先，检查电源变压器与电源板之间插头是否连接松动。第二，检查电源变压器，测试电源变压器输出是否正常；第三，检查电源板，测试电源板输出

25、是否正常。第四，检查电源板到面板的电源线是否连接松动。现象：参比电位显示为0V，恒电位工作时，恒电位仪输出最大，且报警。原因一：恒电位仪或控制柜参比防雷保护用压敏电阻击穿短路。处理：首先剪断故障的压敏电阻，此时恒电位仪应该可以正常工作，而后更换新的压敏电阻。原因二：恒电位仪反馈板故障。处理：更换恒电位仪反馈板。注意，更换反馈板后，应在“出厂设置”中，按新的反馈板参数重新设置出厂校准的参数。现象：参比电位波动很大，恒电位仪输出波动也很大，频繁报警。原因：恒电位仪反馈参数设置不合理，或外部干扰过大，特别是直流干扰。处理：调整恒电位仪“反馈参数”，调节方法参考恒电位仪参数调整的说明。恒电位工作不恒电

26、位工作不正常正常原因一：485通讯线的接线错误。处理：检查接线位置及接线顺序是否正确，主要是检查控制柜内部的接线。12芯航空插头中，485通讯线正确的接线位置为1和2，其中1对应485B，2对应485A。原因二：恒电位仪面板通讯设置错误处理：参考恒电位仪参数调整部分的说明原因三：恒电位仪面板通讯部分硬件故障处理：更换面板。注意，更换面板时，应将面板原先的出厂设置及反馈设置记录下来，并重新输入到新更换的面板中。通讯不正常通讯不正常测试桩用于以上参数的检测，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、绝缘性能的检测，也可用于覆盖层检漏及交直流干扰的测试。（1）测试桩基本构造测试桩由桩体、测试接线板、测