阴极保护规范

1、美国腐蚀工程师协会 国际腐蚀协会美国腐蚀工程师协会标准RP0100-2000第21090号条款7示准推存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

2、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，

3、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 +1281228-6200）

4、。批准 2000-01-14NACE国际邮政信箱218340休斯顿，德克萨斯州 72218-8340+1 281/2286200ISBN 1-57590-096-32000,国际 NACERP0100-2000刖百本标准给出了关于预应力混凝土圆筒管 （PCCP）防腐控制的阴极保护技术的推荐规范， 目的在于为从事该领域的工程设计技术人员提供指南。本标准中推荐的规范适用于有或没有充分防护涂层的新建或已建埋地管线。本标准中所推荐的规范应在有资格从事埋地或水下金属管线腐蚀控制的专业人员指导 下应用。这些人员可以是通过NACE注册的专业工程师，或被 NACE确认的腐蚀专家或阴极保护专家，上述人员的专业活

5、动应包括有足够预应力混凝土结构阴极保护工作的经验。本标准由美国腐蚀工程师协会T-10A-28任务组编订完成，该组为T-10A专业委员会的一个专业从事阴极保护的部门。为了提供本主题各个方面的专家意见和吸取所有对此感性趣的团体的建议，T-10A-28任务组由以下人员组成：防腐顾问、咨询工程师、建筑师、阴极 保护工程师、研究员、管线业主以及来自工业和政府机构的代表。本标准是在T-10地下腐蚀控制委员会的赞助下，由美国腐蚀工程师协会出版发行。在美国腐蚀工程师协会国际标准中，“务必”、“必须”、“应”和“可”的概念理解，可参照美国腐蚀工程师协会出版物命名手册，第三版，8.4.1.8段。其中“务必”和“必

6、须”是说明一种强制性要求；“应”则表示被认为合适而建议的，但不属于绝对强制性的要求；“可” 则用以陈述具有可选择性的内容。国际NACERP0100-2000NACE国际标准推荐规范预应力混凝土圆筒管线（PCCP）的阴极保护目录 TOC o 1-5 h z .总则,1.定义,2.阴极保护要求的确定,3.阴极保护标准,4.阴极保护系统的设计,5.阴极保护系统的安装,11.阴极保护系统的启动与调节，,，13.阴极保护系统的运行与维护，,，14.阴极保护纪录,15参考文献,1717j I / jrn/V,d, I图表目录图 1:极化作用图,1图 2: 100 毫伏极化衰减，,，4图3:典型接头跨接图

7、3A:内部跨接电缆,8图 3B:跨接夹 ,8图3C:用钢片在外部跨接电缆,9图3D :用改造后的锚块在外部跨接电缆,9图 3E:跨接夹 ,10图 3F:跨接条 ,10图 3G:跨接电缆,10国际NACERP0100-2000第一章引言由于混凝土和预应力钢丝具有相似的 热力学膨胀系数，而且混凝土通常对钢材有 良好的防腐保护功能，所以通常认为它们是 可兼容的材料。由于硅酸盐水泥的强碱性， 使包裹在混凝土中的钢筋表面形成了一层 稳定的、可减缓腐蚀的钝化氧化膜。如果钢 筋表面没有这层的钝化氧化膜、或者钝化氧化膜遭到削弱或破坏的话，钢筋则容易遭到 腐蚀。当存在如下情况时，如钢筋没有完全被包裹在混凝土中、

8、由于混凝土与侵蚀性气 体（或液体）发生了化学反应而丧失强碱性、 存在其他侵蚀性离子或过量的氯化物等，混凝土中钢筋表面的这种保护性的氧化膜将 难以形成或会遭到破坏。 如果出现了上述一 种或多种情况，钢筋将会由于与湿气和氧发 生接触而发生腐蚀现象。电化学腐蚀电池是造成金属构筑物 腐蚀的基本原因。一个电化学腐蚀电池包括 四个组元，即：阳极，发生氧化反应的电极； 阴极，发生还原反应的电极；金属路径，由总则电子流动所形成电流的通道；电解质（如混凝土空隙中的溶液），作为离子流动形成电 流的水介质。只要消除上述四个组元当中一 个，就能够防止腐蚀现象的发生。在电化学腐蚀电池反应中，可以通过测量电位（电压）方式

9、来确定阴极区和阳极 区的相对位置。这可以通过测量浸入电解液 中的金属和一个稳定的参比电极间的电位（电压）来实现。这项技术也可以用于衡量 阴极保护的效能。阴极保护阴极保护理论可由腐蚀的电化学基本原理进行完整的解释。 阴极保护就是将被保护的金属表面作为电化学腐蚀电池的阴极来减缓金属表面腐蚀的一项技术（见图1）。十惰化活跃E0a：E0c：Ea,p :Ec,p：阳极区域的平衡或开路电位阴极极区的平衡或开路电位阳极区极化电位（实际结构中可观测到的电位）阴极区极化电位（实际结构中可观测到的电位）图1极化图（休斯顿，德摘自NACE标准RP0290（最新版）增强空气暴露钢筋混凝土结构的阴极保护” 克萨斯州：美

10、国腐蚀工程师协会）国际NACERP0100-2000对于已经出现了腐蚀现象的预应力 混凝土圆筒管线，可以采用阴极保护的方 法来控制腐蚀的进一步加剧。然而，阴极 保护并不能代替已经损失的钢材或者将 已腐蚀的钢材恢复到原横断面上。为达到充分阴极保护目的，要求单节PCCP内部和相邻PCCP之间的金属元件 电连续。注：有关详细信息可以查阅本书后所附的相关参考文献。本标准的目的是为建立阴极保护系统最 低要求提供指南，可适用于如下情况：新管线：由于包裹在混凝土中钢筋 的表面形成了一层惰性保护膜，通常不需 要采取阴极保护措施。但是，应对管线进 行定期监测以确定是否有腐蚀现象的发 生。已有管线：应该对其进行详

11、细研究， 以确定已有管线遭受剧烈腐蚀的范围。当 这些研究表明，腐蚀将影响管线的安全运行或经济运行时，应采取适当的腐蚀控制 措施，其中也可包括阴极保护措施。阴极保护措施的实施和维护只有在 调查表明正在发生腐蚀，且能够确定足够 的电连续已经存在或可被建立的状况时 进行。有时存在阴极保护无效或部分有效的 特殊条件，比如在受到临近结构的屏蔽作用 的情况下。只要负责腐蚀控制的人员能够充 分证明本标准中强调的目标已经达到，在一些待殊情况下与本标准有所不符是允许的。只有保持本标准内容的完整性，才能精 确而又正确的应用本标准。如果仅使用或参 考本标准中特定的段落或章节，将会导致对 本标准中的建议和规范的曲解和

12、误用。由于埋地或水下管线暴露后的情况复杂，本标准不能为每种情况都规定出专门的规程。第二部分定义阳极：电化学电池的电极， 在此电极上发生 氧化反应。在外电路中电子从阳极流出，通 常在此电极发生腐蚀并有金属离子进人溶 液。衰减：电流在导体中流动引起的电量损失。阴极：电化学电池的电极， 在该极上以发生 还原反应为主，在外电路中电子流向阴极。阴极保护：是一项通过将金属表面作为电化学电池中的阴极来减小金属表面腐蚀的技 术。连续性跨接：是指提供可导电结构（构筑物） 间电连续性的金属连接。去极化：在电化学电池中，电流阻力因素的 去除。电连续：与其他金属元件或结构电连接状 况。电绝缘：与其他金属构筑物或环境呈

13、电气隔 离的状态。电调查：为得到用来推断与腐蚀或腐蚀控制 相关的特定电化学条件的基础信息所采用 的电测量措施。电解质：含有在电场中可迁移离子的化学物 质。启动（开）：是指阴极保护系统的开始通电 运行的初始过程。外部构筑物：除被指定为目标系统一部分以 外的任何金属结构。牺牲阳极：一种金属，由于其在电偶序中的 相对位置，当其在电解质中与比其在电偶序 中更惰性的金属或金属组偶接时能提供保 护。这种阳极是阴极保护中电子来源。氢脆：金属由于吸收氢而导致的韧性损失。 强制电流：由供电设备强加于阴极保护装置 电极系统的电流（如阴极保护中使用的直流 电（DC）。国际NACERP0100-2000瞬断电位：当外

14、加电流停止后电极的瞬间极 化电位；非常接近于当电流存在时的理想电 位降值。干扰：电流流经非预期的结构时产生的作 用。IR降：依据欧姆法则，电流通过电阻时的 电压降。极化：因电流流过电极与电解质界面而导致 的电极电位与开路电位的偏差。极化衰减：由于施加电流的中断而引起的电 极电位随时间的下降。极化电位：通过构筑物电解质界面的电位， 等于腐蚀电位与阴极极化电位之和。预应力混凝土 ：内部具有一定大小和分布的 应力的混凝土，该应力产生于设备加载到预 期度；在PCCP中，预应力是通过张拉以螺 旋形式缠绕在混凝土芯或钢筒上的预应力 钢丝产生的。整流器：将交流电流转换成直流电流的电气 装置。参比电极：在相似

15、的测量条件下开路电位是 可认为是恒定不变的电极，常用来测量其它 电极的相对电位。反向电流开关：防止金属导体中直流电流发生反向的装置。跨步和可触电位：存在于电介质表面距离为 一步或一米的两点间的电位坡降，或接地金属物体与距人通常可触及距离（一米）的电 介质表面一点间的电位梯度降。杂散电流：在非预期回路中通过的电流。杂散电流腐蚀：由非指定回路电流而引起的 腐蚀。比如外来土壤电流引起的腐蚀。第三章阴极保护需求的确定本章推荐了确定埋地或水下预应力混凝 土圆筒管线的阴极保护法腐蚀控制必要性 的判断准则。确定阴极保护措施实施的必要性，可由 下列的一组或多组基础数据来决定：腐蚀检测、运行和维护纪录、目视检查

16、、类似管线 类似环境条件下的测试结果、紧密时间间隔 的电位测量、在线检测、工程和设计规范、 以及运行、安全和经济上的要求。影响阴极保护必要性的环境和物理因 素包括如下几点：管线的腐蚀速率；与设计规范相关的管道工作压力和 土壤覆盖；相对于其它有关设施的管线位置；系统以外的杂散电流源；土壤的电阻系数、pH、氯和硫的浓 度。影响阴极保护需求的经济因素包括如 下几点：在管线预期的使用期限内管道系统 的维护费用；腐蚀事故的意外费用，比如公共责任 索赔要求、财产损坏索赔要求、自然设施的 损坏、清理场地环境的费用、由于使用的中断而造成收入的损失、管道系统的更换费用 的损失；腐蚀控制的费用，比如为避免已知的

17、腐蚀条件而使管道移位、管道系统的重新修 补、应用其它腐蚀控制方法、应用选择的或 禁止的回填、为限制可能的电偶作用而采用 的电绝缘。在某些条件下，施用阴极保护并不可 取，比如：国际NACERP0100-2000当施用的是预应力IV类线时。IV类线是指预出类线的最大拉伸力。在ASTM 1 A 648应力线拉伸力高于 ASTM （1）A 648中给定的中并没有提及W类线。第四章阴极保护的标准本章中列出了作为阴极保护和PCCP管线腐蚀控制指南的标准。本章中的准则是通 过实验室经验论证和（或）通过成功运行的阴 极保护系统中得到的数据评价所证实的。应采用可靠的工程实践确定满足这些准则所 需要的测试方法和次

18、数。100mv的极化建立/衰减：预应力线和 任何其它需要保护的金属预埋件在腐蚀区 域的阴极极化电位值最小为100mv。极化建立可以通过对比测量应用电 流之前基线电位和已经应用电流一段时间 之后的极化电位（无IR降或瞬断）来确定。 IR降是指中断阴极保护电流时瞬时产生的 电位转换。钢筋的瞬时转换电位就作为极化 电位。图2将IR降描述为开路电流和瞬时 断开电流之间的电位差。 极化建立则是基线 电位与极化电位之间的差。结合实践来考 虑，极化建立准则的满足可能经过在应用电 流之后的数秒、数分钟、几小时、几天、几 周、或几个月的时间。时间-100 -200 伏毫I 位电筋钢强加-300-400 -500

19、最终“断开”电位瞬时“断开”电位-410mv“通”电位芍00mv-600 - -700极化作用= 最终断开电位 -瞬时断开电位-272 - (-410 mv) + 138 mv图2 : 100mv极化最减摘自NACE标准RP0290（最新版）“空气暴露加强钢筋混凝土结构 的阴极保护 （Houston, TX: NACE）美国试验材料协会，100 Barr Harbor Dr., West Conshohocken, PA 19428 2959。国际NACERP0100-2000以铜铜硫酸盐作参比电极 （CSE）时, 极化电位负于-1000毫伏将可以防止氢的生 成和高强度预应力线可能出现的氢脆现

20、象。在pH值为12.4的坚硬灰浆中，如果极化电 位超过-1044mv （CSE）的话，将会在金属表 面有氢产生。和任何其它来源（包括腐蚀反 应）的在管线上流动阴极电流一样，阴极保 护电流也能够产生氢。 产生的原子氢能进入 金属线，从而导致金属的韧性下降。当暴露 在低pH值环境中，金属表面在正电位更高 时就能够生成氢。当出现这种情况时，最大容许极化电位应当降低。然而，当pH随着 阴极电流的流动而升高时，-1000mv的最大 极化电位也可以应用。极化电位建立或衰减少于4.1.1节中的100mv标准时，就可能足以提供充分的阴极 保护。可以通过长时间的目视检查来证实阴 极保护的有效性。而这些方法有时并

21、不实 用，所以满足本章中一条或几条准则，即可证明已经达到了充分的阴极保护。当出于因某些原因挖出管道时，应检查管道腐蚀情况 和防护层状况。第五章阴极保护系统的设计本章推荐了能满足第 4章所列的一项或 几项准则，提供有效腐蚀控制的阴极保护系 统的设计步骤；并将对超过预期运行寿命的 阴极保护系统运行的最大可靠性进行分析。在阴极保护系统的设计过程中，必须充 分考虑到下列问题：识别主要的建议安装位置、材料 的规格和选择、安装运行的危害条件， 以确保阴极保护系统能够可靠、安全、 经济的安装和在预期寿命运行期内运 行，并提供阳极系统定期更换。材料及安装操作要求符合适用的 标准，如由NFPA2发布的国家电气规

22、 程（NEC）,由 NEMA 3）和 NACE 发布 的相关标准，还有其他适用的规程和标准。阴极保护系统安装位置的选择应 当保证埋地或水下金属构筑物产生有害 影响的电流或大地电位梯度最小，以免 造成对其它埋地或水下金属结构的有害 影响。通过与附近管线、电气输送线路以及其它系统操作人员进行联合调查， 以认定彼此均满意的干扰问题解决方 案。钢材的杂散电流腐蚀有别于其它由 直流引起的腐蚀破坏，它对管线而言属 于外源引起的腐蚀。对怀疑有干扰电流 存在的区域，应当进行检测，并对阴极 保护系统进行相应的修改。避免过高的电压和电流，以免析 氢而危害预应力线。上述所需要考虑的 因素以及保护性电流的配给能力决定

23、了 电源的必需间隔。限制整流器输出以提供安全的跨 步和接触电压。准备设计或施工图、详细资料、定 量的罗列出每个阴极保护安装的方案、 详细的阳极布局、有关的典型截面、材 料和尺寸公差、以及元件在预应力混凝 土圆筒管线上的位置。所有经过、穿过或临近保护管线的 金属的绝缘情况。在阴极保护系统设计 中，应当充分考虑电气绝缘或其它措施 以避免杂散电流腐蚀。 国际电气制造业协会 (NFPA) , 1 Batterymarch Park, Quincy, MA 02269-9101。 国家电子顾问委员会(NEMA), 1300 N. 17 th St., Ste. 1847, Rosslyn, VA 222

24、09。国际NACERP0100-2000对供给管线的电流，要求有足够的随 时间变化的容限和充分的电流分布，以便于可以有效地达到所选用阴极保护标准的要 求。在干扰或损伤可能性最小的位置安装 阳极和整流器。为测试和评价系统性能提供充分的监 测设施。通常应用便携式参比电极来测量可 能存在的电位，除了某些受实际条件限制的 情况。例如沥青或其它非导电性材料的公 路，或接近阴极保护的表面非常困难而受到 限制的情况。在这些情况下，可以考虑在可 接近测试点安装永久性参比电极。有关设计所用的信息资料：下列有关管线的详细说明、图纸和 操作规范的资料：线路图和地图集；建筑日期；管子、配件和其它附件；砂浆涂层、保护层

25、和薄膜；外部覆盖层；腐蚀控制测试站点；电气绝缘装置；管线断面内部或管线断面之间的电跨接；架空、管桥和水下穿越。与管道系统现场条件有关的资料 如下：已有的和规划的阴极保护系统；可能存在的干扰来源；特殊环境条件，如地下水位置；相邻的埋地金属构筑物 (包括位置、所有权和腐蚀控制方法 )；管线的可接近性；电源的可利用性；与外部构筑物电绝缘的可行性。现场调查、腐蚀测试数据和运行经 验所获得的有用的资料如下：满足适用准则的保护电流需要量；电解质的电阻率；电连续性；电绝缘情况；外覆盖层的完整性；累计的泄漏历史；干扰电流；与施工技术要求不同之处；其它维护和运行数据。如果先前的经验和测试数据可用 来评估电流需要

26、量、电解质电阻率和其 他设计因素，就不必在实际使用阴极保 护之前非进行现场调查不可。一些物理 空间的可利用性、可接近性、维护的通 行权、安全和其它建筑和维护方面的因 素也应当予以考虑。阴极保护系统的类型：牺牲阳极系统牺牲阳极是用镁、锌和铝的合金 材料制造。阳极既可单独也可成组与管 道连接。牺牲阳极的电流输出受阳极对 管道的驱动电压和电解质电阻率的限 制。外加电流阳极系统强制电流用辅助阳极可以是石 墨、高硅铸铁、贵金属、混合金属氧化 物或钢等材料。通过绝缘电缆把它们单 独或成组地与直流电源(如整流器或发 电机)的正极相连。管道连到直流电源的 负极。关于影响阴极保护系统类型选择因 素主要有如下几点

27、：保护性电流需要量；避免持续极化作用电位小于-1000mv (CSE);对杂散电流导致管道和大地间明显的电位波动区不宜使用牺 牲阳极；对邻近构筑物造成阴极保护干 扰电流影响的地区不宜使用强 制电流阴极保护系统；电源的可利用性；实际可利用的空间，与外部构筑物的靠近程度，获得通行权，地 表条件，街道和建筑物的存 在.穿越河流及其他安装和维护 方面的因素；通行区域未来的发展和今后管 道系统的扩大；安装、运行和维护的费用；环境的电阻率；国际NACERP0100-2000影响阴极保护系统设计的因素：系统的设计将避免持续极化电位高于 -1000mv (CSE)。阳极的布置(深度和/或距 离)必须达到一个平

28、衡在被保护管线断面上 的最少100mv的极化变换的情况下，极化 作用电位不超过-1000mv (CSE)。持续运行 的极化电位高于-1000mv的话，可能会引起 预应力管线的氢脆和保护失败。在给定环境中，从阳极表面输出同样的 电流密度时，不同的阳极材料具有不同的消 耗速率。因此，针对给定的电流输出，阳极 的寿命取决于环境条件、阳极材料、阴极保护系统中的单个阳极表面积、质量和阳极数 量。已有的阳极性能数据可用来计算大致的 消耗率。阳极的尺寸、埋深、排列及电解质电阻 率可用来计算阳极系统对电解质的电阻。有关这些因素的公式和图表，可以从文献中或制造商处得到。牺牲阳极系统的设计应考虑阳极对管 道电位、

29、电解质电阻率、输出电流，以及特 殊情况下的导线电阻。 不必对每个阳极或阳 极系统单独设计。在大多数土壤中通过使用专门的回填 料，可使牺牲阳极的性能得到改善。最常用 的是石膏、膨润土、和无水硫酸钠的混合物。通过在辅助阳极周围使用专用回填 料，可以减少所需的阳极数量，延长使用寿 命，最常用的材料是煤焦炭、燃烧石油焦炭 及天然或人造石墨。在设计大范围的分布式阳极的强制电 流系统时，应考虑沿阳极连接电缆(汇流电缆)的电压和电流的衰减。在这种情况下， 阳极系统的设计，应是使阴极保护的末端达 到充分的腐蚀控制目标下的最佳的阳极系 统长度、阳极间距和尺寸，以及电缆尺寸。在阳极反应生成的气体滞留可能削弱 强制

30、电流阳极地床释放电流能力的地方，应采取适当的阳极排气的措施。对于系统同等的电流输出，增加专用回填料的表面积或增 加阳极的数量可降低气阻。设计图和技术说明书应绘制足够的图纸，标明被保护管道的 总体布置及结构构件、腐蚀控制测试站导电 跨接、电绝缘装置和相邻的地下或水下金属 构筑物等主要项目的所处位置。应绘制每个强制电流阴极保护设施的 布置图，表示出阴极保护系统的各个部分 相对被保护管线和主要实际地标的细节和 位置。这些图纸应包括有关通行权的资料。牺牲阳极安装的位置应标记在图纸 上，或记录在表格中，同时适当记载出阳极 类型、重量、间距、埋深和回填。应制订阴极保护系统施工中所涉及的 各种材料和安装作法

31、的技术说明书。电连续性必须保证预应力线、钢圆柱面和临近 管线断面的电连续性。大多数情况下，预应力线与钢圆柱面在加工制造过程中是电连 接的。非焊接的管线衬垫装配接头通常不是 电连续的。管线接头处的电连续性可以通过 以下两种方法来实现，穿越接头处的跨接或 在预应力线上应用改造后的预应力线锚块 进行连接。典型的联接处理见图3。管线的设计和加工图纸可用来确定是否在加工制 造过程中预应力线与钢圆柱面的连接和是 否在安装过程中管线接头进行连接。国际NACERP0100-2000凿除砂浆内衬管线的内直径管线的内直径与每个连接环熔接的30cm(12in.)长绝缘绞合铜电缆与圆管电连接的金属丝短路带管线转换接头

32、处截面管线起拱线处截面3A.内部跨接电缆3B.跨接夹厚厚度= 0.340 cm (0.134+ in.)宽 =3.18+ cm (1.25+ in.)混凝土芯内衬中的凹槽可以在管线现场安装后按要求凿出，也可在管线制造时预留。 如图3A和3B所示，当在管内部连接时，将连接电缆或跨接夹焊接在连接环处，所有凹进处均以水泥砂浆填充。图3A和3B:典型接缝跨接详图在嵌入的圆柱型管线中，在管线制造 过程中有时沿着混凝土芯长度方向设置细 钢丝短路带，并成螺旋形地缠绕在预应力线 上。这种短路带可以减少长预应力线每个断 面内的纵向电衰减。在阴极保护过程中，这 种短路带有助于更多的管线断面内部电流 均衡分布；在某

33、些情况下，由此引起的衰减 性能的改善对电源的经济间距而言是必要 的。相邻的管线结合处是否电连续可以采 用多种电气方法来确定。当管线中正有电流通过或正处于阴极保护中时，可以采用密间隔电位测量。如果连接处出现电位的突然变 化，则意味着出现了不连续现象。切不可用通过焊接到预应力线上的方 式来实现电连续。如果难以通过与钢接缝焊 接实现电连续，如图 3D所示，可以使用焊有跨接带的改造锚块。这种锚块与在管材制造中将预应力线连接到管上的锚块相类似。电绝缘当为了便于阴极保护的应用而需要在系统的某部分进行电绝缘时， 一些绝缘装 置可以安装在管线内部，比如法兰装置、预 制管子接头或联结器等。绝缘装置的安装位 置应

34、当主要包括如下：设施所有权更换的地点；不同类型金属的连接处，比如带有涂层钢管和可锻铁管的连接处；有杂散电流的区域，比如交叉的阴极保护管线处；有关电绝缘的需求、方法、装置、设 备规格以及设备安装等方面的附加信息资 料可以查阅“美国腐蚀工程师协会标准 RP0286”。国际NACE电缆上允许接缝活动的松弛件RP0100-2000在工厂内将6.35-cm (2.5-in.)(最小)宽的钢 片焊接到连接环上。位于管线顶部。在现场将绞合铜电缆熔接在钢片上。规格见规定。将金属丝短路带电连接到管筒上3C.用钢片在外部跨接电缆电缆上允许接缝移动的松弛件改造过的锚块铜电缆或钢条将金属丝短路带电连接到管筒上3D.用

35、改造锚块在外部跨接电缆当如图3c和3D所示从外部进行连接时，连接电缆要分别焊接到角型夹上或改造锚块上, 行接缝灌浆来封闭。并从外部进图3c和3D :典型接缝跨接详图5.10腐蚀控制测试站用于检测电位、电流和电阻 的测试站点应当处于便于阴极保护检 测、偏离交通线路的安全位置。测试 站点可以设置在如下地点：(a) (b) (c) (d) (e) (g) (h) (i) 管道棚；金属管线交叉口； 绝缘结合处；排水沟交叉口 ； 桥梁交叉处； 管阀站或通风口； 牺牲阳极安装点； 道路交叉处或小路区;杂散电流区； 整流器安装点。国际NACE难燃填料带1.91 cm （0.750 英寸）钟状头嵌入的砂浆防护

36、层RP0100-2000套管头1.3 cm （0.50 英寸）3E.跨接夹厚度= 0.340cm （0.1324英寸）宽=3.18+ cm （1.25土 英寸）3F.跨接条直径=0.953cm （0.375 英寸）宽 =10.8 cm （4.25 英寸）电缆上允许接缝活动的松弛件在现场将绞合铜电缆熔接在钢片上。规格见规定。在工厂内将6.35-cm (2.5-in.)(最小)宽的钢 片焊接到连接环上。位于管线顶部。3G.跨接电缆如图所示连接方法可以保证跨缝导电性和适应由管线沉降所产生的相关移动。如图3E和3F所示，为给跨接带焊接提供通路，需要在管线现场安装后按要求在砂浆防护层内凿出凹槽。接 缝在

37、现场焊接的情况下，不要求进行单独的连接处理。图3E、3F和3G:典型接缝连接详图5.10.2将测试导线与钢接缝或预应力线相 连接。测试导线用于定期检测、电流和电 阻的测试活动。因此，测试导线与管道的连 接必须保持机械牢固和导电良好。测试导线与钢接缝的连接方法包括 热焊接、低温焊接、铜焊和机械连接方法。当与接缝连接不可行时，可以采用如下方法 将测试导线与钢接缝连接，先将导线焊接到 一个改造过的锚块上，然后将其安装在预应 力线上。将测试导线与预应力线直接焊接是 不允许的。尽量不采用机械连接方式来进行 连接。10国际NACERP0100-2000因为采用机械连接可能会使连接处松动而 导致电阻升高或丧

38、失电连续性。必须特别注意连接方法，以避免损 坏或刺穿管线或橡皮垫圈，敏化或改变管线 性质，弱化测试导线以及在危险的环境中会 导致火灾或爆炸。必须测试接触点机械强度及导电 性。所有接触点的暴露部分必须把焊渣、泥 土、油污及其他污物彻底清除干净，并用与 绝缘电缆、管线涂层和环境相兼容的材料覆 盖。六：阴极保护系统的安装本章推荐了保护管线用阴极保护系统的 安装步骤。应遵守第 5章推荐的设计要点。对阴极保护系统成功安装而言，非常重 要的问题是所有的材料和设备都必须依据 制造商的说明、设计图纸及说明书来进行安 装。安装过程包括中间测试，材料质量保证，运行条件的限定等。 材料和安装过程必须遵 守相关的应用

39、规范和标准，例如国家经济委 员会颁布的职业安全与卫生条例（OSHA）、国际防火协会（NFPA）、美国防腐工程 师协会（NACE ）,美国混凝土研究中心（ACI ），美国实验材料协会（ASTM ）等 的相关应用规范和标准。材料的质量保证可以依据制造商的许可 证，现场测试以及被认可的独立实验室的样 品测试报告。在设计说明中应当对质量认证 要求进行明确的陈述。在整个建设过程中，务必进行不间断的 检查和测试，以保证符合设计和产品制造商 的相关规范要求。各管段间的电连续性和电绝缘性必须 分别依照5 8及5 9节的要求来查证核实。安装设备的使用必须依据产品说明书 和其他材料说明或设计说明。相应的存储和应用

40、的限制应当在设计 说明中给出。限制因素包括：温度、相对湿 度、表面湿度含量和表面处理，但不仅限于 这些。所有阴极保护系统的施工工作应在经过培训并授予资格的人员监督之下进 行，以核实安装工作按图纸和施工规范要求 严格执行。只有在得到授予资格的负责腐蚀 控制的人员批准后才能有所例外。所有与施工规范不符之处均应标在竣工图上。牺牲性阳极检查，搬运和储存应检查包装的阳极，并采取保证回 填料完全包裹在阳极周围的措施。盛装回填料和阳极的单个容器应是完好的。如果单独包装的阳极外有防水包装，在安装前必须将其去掉。在储存期间，包装的阳极应保持干 燥。导线与阳极连接必须牢固。应检查导线，保证导线没有损伤。其他牺牲性

41、阳极，比如带状阳极， 应进行检查以保证尺寸与技术规范一致，且搬运过程中的任何损伤不影响性能。4 职业安全与卫生管理局（ OSHA）,美劳工部，200 Constitution Ave. NW, Washington, DC 20210 （5）美国混凝土学会（ACI）, 22400W. Seven Mile Rd. , Detroit , ML 48219-1849 。11国际NACERP0100-2000阳极的安装应按照施工规范安装阳极。牺牲阳极应采用适当压实的材料进 行回填。在阳极和专用化学回填料分开供应 时，阳极应置于填料的中心位置，并且在回填前将底层填料压实。在所有的操作中均应 小心，以

42、保证导线和接头不受损伤。为避免 张力，导线应留有充分的裕量。至少预留 30cm （12英寸）的导线用于测试。带状阳极可以挖沟或犁沟埋没，通常与被保护管道的管段平行以起到保护作用。强制电流系统检查和搬运应检查整流器或其他电源， 以保证其 内部机械连接的牢固， 装置没有损伤。直流 电源的额定参数与施工规范相符。 搬运和安 装电源时应特别注意。应检查强制电流阳极，保证其尺寸、 导线电缆长度、阳极接头以及密封的完整性 等内容与技术规范一致。在搬运和安装期间应注意防止阳极断裂或损伤。所有电缆均应仔细检查，检测其绝缘 缺陷。应注意以防止损伤电缆绝缘。必须及 时修补电缆绝缘缺陷。阳极填料应与技术规范一致。安

43、装规定整流器或其他电源的安装方式应以 将损坏或人为破坏的可能性最小化为宜。与整流器相连的导线应遵循地方和 国家电气规程并与所使用的供电电源要求 一致。应在交流回路中提供外部切断开关。整流器外壳务必恰当接地。强制电流阳极可以按照施工规范的 要求垂直、水平埋设或在深孔中埋设（参看美国防腐工程师协会标准，RP05724）。回填填充材料并确保阳极周围没有空隙。回填过程中，注意避免损坏电极和电缆。从整流器负极到管道的电缆，必须按照67中的要求进行连接。电缆与整流器的 连接必须保证机械牢固和导电良好。在启动电源之前，必须核实阴极电缆与保护构筑物 是否相连，阳极电缆与阳极相连是否相连。直流电源接通之后，应采

44、用适宜的测量方法 以确认这些连接是正确无误的。通向地床的总电缆（阳极）地下搭接是 决不允许的。总电缆与阳极引线之间的连接 应机械牢固和导电良好。如果在地下或水 下，这些连接点必须密封以防止水分渗入， 保证与环境的电绝缘。安装直接埋地的连接阳极的电缆（阳极电缆）时，应注意防止绝缘损伤。所有电 缆应留有足够的松弛度以避免张力损伤。电缆周围的回填料应去除石块和其他可能损 伤绝缘的物质。如果采取了适当防护措施， 可以犁沟埋设电缆。如果地下或水下的绞接头绝缘密封 不完整，则电缆可能因为快速腐蚀而失效。腐蚀控制监测站、连接和跨接（参见5.10 节内容）进行连接时，连接处的管道和测试导线 应干燥、清洁，在已

45、连接的连接点处没有其 他杂物。测试导线与管道的连接必须保持机 械牢固和导电良好。12国际NACERP0100-2000所有地下或水下测试导线的附件，均应 使用与管道覆盖层和导线绝缘层相容的电 绝缘材料涂敷。测试导线应有颜色标志或用其他永久 性的标志。导线安装应留有松弛度。应避免 绝缘损伤，如果发生需要立即进行修补。测 试导线不应暴露在过热和阳光直射环境下。最好建立地上测试站。如果测试站与地面相 平，测试站内的导线应有充分的松弛度，以 方便测试。与其他构筑物跨接或跨越绝缘接头的 电缆连接，应机械牢固、导电良好，并进行 充分涂敷。跨接连接应便于进行测试。第七章启动和系统调整本章推荐了阴极保护系统的

46、启动、测试、 检验和调整系统的步骤。用于阴极保护系统的启动、测试、调整 的仪表、参比电极和其它设备应当进行很好 的修理和校正。电压和电流密度的通用符号以及通 用的数据图解表示法应参照美国实验材料 协会的ASTM G3o元件检查在启动之前，必须检查提供强制电流阴 极保护系统的交流电是否符合NEC标准以及可运用的有效的当地规范和条例。须校正交流电的电压、相位、电线的规格是否与阴 极保护整流器相匹配。在启动之前，须检查整流器；并检查确 认交流电输入和直流电输出的联接的完整性。所有的机械接合件应当进行详细检查， 并作相应的扭紧或合适地替换处理。安装在阴极保护管道和未设计进行保 护管道的上面、内部或临近

47、位置的金属的电 绝缘性的检验。所有的参比和监测设备以及辅助配件 均应当认真检查，以便于按照产品说明和设 计规范要求进行合理的安装和运行。所有永久参比电极的电位均需与放置于永久电极 正上方地面的便携式校准参比电极进行对比校正。调节永久参比电极和便携式校准电 极的温差后，两者间白电位差应当在20mv之内，（若有的话）并阐明便携式参考电极 的影响和两种参比电极在土壤中的IR降。设备附件和相关的组件均应当检查安 装、运行是否符合产品说明和设计规范。系统启动和调整在完成初始的安装检查后，可以开始启 动系统。打开每个整流器，并进行手动操作 控制电流在最大设1t输出电压的20%的之下。在这个初始的启动阶段，

48、所有的电路都需要进行测试。校核正确的电流极性。测试整流器，以便于正常运行。用便携式校准仪校准所有的整流器的精度。确定通过所有阳极的阴极保护电流 分布。如果系统设计中没有这种测试面板， 可用夹钳式直流电表或其他技术进行测量。应检查阳极正常运行情况。调查初始放电电流相对较高的部位。测试参比电极和其他的监测设备。13国际NACERP0100-2000各个附件的性能均需要做相应的检 查，以保证阴极保护系统的正常运转。经过初始启动检测后，需根据第4章推 荐的相应标准调整阴极保护系统。调整后，阴极保护系统要经过至少一个 月的连续运行后，进行验收测试来确定是否 满足第4章中推荐的操作规范的要求。 环境 或物

49、理极端因素会影响系统功能， 因此这些 都需在验收测试中加以考虑。验证阴极保护系统电连续性各项的标 准。八、阴极保护系统的运行与维护本章推荐了阴极保护系统连续、有效及 高效运行和维护的步骤和作法。为确定已经建立的保护以及阴极保护 的每个部分是否符合适用准则，必须进行电 测量和检查。影响保护的条件是随时间变化 的，可能要求阴极保护系统为维持保护功能 也做相应的调整。为了探察检测阴极保护系 统的变化，定期测量和检查是必要的。有时运行经验表明需要进行比本推荐更加频繁 的测试和检查。确定如第4章所描述的阴极保护充分 程度的电测量的位置、数量和类型应认真选 择。在数据采集过程中测量的数据和测量点 需要与调

50、查得到的管道的复杂性、以及未来潜在的风险匹配。因为地下管道易受各种形 式的腐蚀，所以需要制定一套测试方案来确 定影响管道的条件，易受腐蚀影响的管道区 域，以及受影响的数量。 例如来自摩擦系统 的杂散电流，局部和长线的直流电流、砂浆 防护层的局部损坏部位、以及来自其它阴极 保护系统的干扰等。随机选择测试区域不能 充分地确定腐蚀区域。地质学和诸如密间隔 电压调查，土壤调查以及泄漏记录研究等技 术应当予以考虑。.出于工程建设的完整彻底性要求，当 进行详细的(密间隔)电位调查可行且确认 必要时，应当予以执行。提供在给启动系统之前的基线电位数据；评价阴极保护系统的有效性；标出保护水平不充分的区域；识别可

51、能受到施工、杂散电流或者其它异常的环境因素产生不利影响 的位置；选择定期进行监控的区域。调节阴极保护系统后，应相应的进行充 分的测试，以确保满足准则， 并重新评价对 其他构筑物或绝缘点的干扰。随着管道的逐渐极化，其极化的趋势 会日益增强。随着保持极化作用所需要的电 流密度的降低，极化作用可能继续朝利于析 氢的电位方向发展。这就需要在第一年的运 行中进行较频繁的测试，以相应调整保护电流，避免过保护现象出现。应每年定期检测阴极保护系统的有效 性。根据阴极保护系统的变化情况、安全考 虑和检测的经济性，适当选择间隔时间的长 短。检查过程中需要进行的额外电气测量可 以包括测定管道电压和其他一些必要的观

52、测。这些调查应在此标准前言中所描述的人 员的指导下进行。为保证阴极保护设施的正确运行和维 护，应对阴极保护系统进行的常规检查和测 试内容如下：所有影响强制电流的电源都应每 隔一月或者在必要的时间间隔内检查一次， 以确保系统运行的有效性。正常的表征是： 电流输出、典型的功耗、表示正常运行的信 号，或管道上令人满意的阴极保护水平。14国际NACERP0100-2000所有阴极保护系统的检查均作为预防 性维护方案的一部分，以尽可能减小服务期 内的失败概率。检查内容包括检查电故障、 安全接地情况、仪表的精度、整流器的效率 和回路电阻。反向电流开关、二极管、干扰跨接和其 他保护装置等，如果失效可能危及构

53、筑物的 保护，其正常的功能检查应每隔二个月一 次。间隔长一些或短一些也可能是合适的。应定期检查并予以评价绝缘接头、电 连续跨接及套管绝缘的有效性，可通过电测量完成。测试设备、参比电极和相关的设备均应 当维持良好的运行状态，并定期检查精度。当年度检查和测试结果表明保护不再有 效时，应当提出相应的补救措施。这些措施包括如下内容：阴极保护系统组件的修理、更换和调 整；在需要增加保护的位置，提供补充设 施；修理、更换或调整连续性跨接和有缺陷 的绝缘装置；响情况存在时，应评价这种情况并采取适当 补救措施。运行和维护手册应当包括如下资料信息：对管线和系统的描述说明；阴极保护系统的竣工图；定期检查的要求；系

54、统输出参数；整流器维护的要求；系统的物理维护要求；闲置配件列表；系统报告纪录；要求的测试程序；安全要求和环境标准。.制定业主/操作员工培训计划方案，计划 应包括如下内容：整流器和元件的调节与操作；阴极保护系统的其它组件的调节；电连续性和绝缘效果的评估；合理使用相关的仪器元件，包括参 比电极和测试取样管；便携式和永久参比电极的电位测 量；电流和电位的测量。九、阴极保护,1电_。本章描述了以清晰、简明、切实可行的 文件，记录相关的设计、安装、运行、维护 和阴极保护系统措施有效性的阴极保护纪 录。关于阴极保护系统的纪录应当认真保 存。这可以为之前得到的关于发生变故、解 答故障原因、改造或增添系统等事

55、件的数据 提供参照资料。这些纪录应当包括所有在安 装中积累的实际的、设计的和测试的数据。在设计调查中收集的下列信息资料应当 作为纪录的一个组成部分：氯监测结果以及其它物理和化学分 析；便携式和永久参比电极电位数据；电连续性和电绝缘数据；在系统安装过程中，必须进行一些测试 来保证成功安装。下列数据应当作为纪录的 一部分：电连续性确认；电短路测试；电绝缘测试。下列附加信息资料也应当编入阴极保护 永久纪录：(a) 永久启动前，有关元件性能的测试;8.5.4当检测到对阴极保护电流有电屏蔽影15国际NACERP0100-2000(b)在系统启动之前，代表性地点的 管线电位数据；(c)在系统启动之后，代表

56、性地点的 管线电位数据；(d)选用的标准数据；(e)终端整流器数据(包括电压与电 流的输出量)，控制方式(包括 限制方式)，整流器序列号以及 交流电与直流电的容量；(f)电流密度与分布数据为了确定对腐蚀控制的要求，应该记录 下列内容：腐蚀泄漏、破损、管线的更换；当埋地构筑物暴露时，观察到的管道和外覆盖层的情况。电位数据。对于管道设计来说，应该记录下列内容：涂层材料、应用数据与应用规范。管断间的跨接方法，预应力线与钢 筒的跨接方法和安装在预应力线下的短 路带位置和数量。绝缘装置、检测导线和其他检测设 施的设计与定位，其他特殊腐蚀控制的 方法实施细则。记录所有的设计规范和所有变化 的数据。设计腐蚀

57、控制设施，应该做以下记录：电流必要条件的检测结果；土壤电阻率的调查结果；外部结构的定位；干扰测试、干扰跨接的设计及反向 电流开关的安装。干扰测试程序、与腐蚀控制 协调委员会的函件、及有关公司的 直接交流。所进行的干扰测试记录，包 括测试位置、有关公司的名称及结 果。对于腐蚀控制设备的安装，应做以下 记录：强制电流系统的安装(a)设施的位置和日期；(b)阳极的数量、类型、尺寸、深度、填料及间距；(c)整流器和其他电源的规范；(d)电缆的尺寸与绝缘体的类型。牺牲阳极系统的安装(a)设施的位置和日期；(e)阳极的数量、类型、尺寸、深度、填料及间距；(f)导线的尺寸与绝缘类型。干扰减缓设施的安装干扰跨

58、接设施的细节：有关公司的位置与名称；电阻值或其他相关的资料；排出电流的大小与极性反向电流开关的详细说明(a)有关公司的位置与名称；(b)开关或等效装置的类型；(c)说明有效运行调节的数据资料；其他补救措施的详细说明。应保留调查、检查和测试的记录，以证 明满足了干扰控制相阴极保护适用的准则。有关阴极保护系统维护，应记录下列项目：阴极保护系统的维护：整流器与其他直流电源的维修；阳极、接头、导线、电缆 的维修与更换干扰跨接和反向电流开关的维护干扰跨接的维修；反向电流开关或等效装 置的维护；16国际NACERP0100-2000外部覆盖层、绝缘装置、测试导 线和其他测试装置的维护、修理或更换。只要管线

59、还在投入使用，能够对阴极保护措施的需要和效能进行充分评价的记录 就应当被保存。操作与维护手册务必作为系 统永久记录的一部分。 其它的相关腐蚀控制 记录应当在系统寿命期内予以保留。详细的竣工图和数据应当编入永久记 录。参考文献.美国实验材料协会 A648 （最新版），“钢筋标准 规范，用于预应力混凝土管道的冷拉筋”（WestConshohocken, PA：美国材料实验协会）。.国家防火协会 70 （最新版），“国家电子规范” （Quincy, MA：国家防火协会）。.美国腐蚀工程师协会标准 RP0286（最新版），“阴 极保护管道的电绝缘” （Houston, TX：美国腐蚀工 程师协会）。.

60、美国腐蚀工程师协会标准 RP0572（最新版），“深 埋外源电流的设计、安装、操作与维护（Houston, TX：美国腐蚀工程师协会）。.美国实验材料协会 G3 （最新版），“应用于腐蚀 测试中的电化学测量标准实践惯例 （West Conshohocken, PA：美国实验材料协会）。参考书目美国混凝土学会222 R （最新版），“混凝土中的金 属腐蚀”，Farmington Hills, ML: 美国混凝土学会。美国混凝土学会 SP-65 （最新版），“海水环境中混 凝土的性能” ,Farmington Hills, ML: 美国混凝土 学会。美国混凝土学会 SP-102 （最新版），“腐蚀