埋地钢质管道阴极保护系统检测

1、MW概要埋地钢质管道阴极保护主要分为二类：强制电流阴极保护、牺牲阳极阴 极保护，个别管道采用强制电流和牺牲阳极交替保护。当阴极保护系统不能给管 道提供足够的阴极保护电位时，管道外防腐层缺陷处会发生腐蚀；当阴极保护系 统给管道提供的阴极保护电位过负时，管道外防腐层会发生析氢剥离。本文就埋 地钢质管道阴极保护系统的检测方法进行初步的探讨。关键词阴极保护参数 管地电位 保护电位 防腐层绝缘电阻率引言埋地钢质管道的阴极保护是保障管道使用寿命的关键，当管道由于敷设 施工、人为破坏、长期运行时，管道防腐层会发生局部破损和缺陷，当阴极保护 系统不能正常工作或达不到要求时，管道就会发生腐蚀。发生腐蚀的管段一般

2、属 于局部腐蚀，形成点蚀、坑蚀、小孔腐蚀，向深度发展，管体很快就会泄漏，造 成的损失难以估量。特别是输送易燃、易爆、有毒、高温、高压、高粘度的介质 的管道，泄漏的危害将会更大。定期对阴极保护系统进行检测、对系统进行整改 是防范这类事故的简洁高效的方法。.阴极保护系统的构成1强制电流阴极保护系统的构成管道外防腐层、测试桩、恒电位仪二台（一台工作一台备用）、阳极地床（辅助 阳极）、长效参比电极、绝缘法兰（接头）等。1牺牲阳极阴极保护系统的构成管道外防腐层、测试桩、牺牲阳极、绝缘法兰（接头）等。.阴极保护系统构成要素技术指标1管道外防腐层 新敷设的管道绝缘电阻率大于10000欧姆 M2,旧管道绝 缘

3、电阻率大于5000欧姆 M22测试桩平均每公里不少于一个2. 3恒电位仪根据设计功率满足要求，均完好2. 4阳极地床 接地电阻、输出电流附合设计要求2. 5长效参比电极误差士 10mv2. 6绝缘法兰（接头）电位法、漏电百分率满足标准要求7牺牲阳极 开路电位、闭路电流应满足设计要求对特殊管道以上要素技术指标参数有所不同，如旧管道的阴极保护系统。阴极保护系统的主要评价指标1管地电位 使用标准硫酸铜电极在管道上方或旁边检测（下同），按石油 部颁标准，管道任意点的管地电位小于-0.85V，当土壤含有还原菌，SO42-的浓 度大于0.5%时，管道任意点的管地电位小于-0.95V;防腐层为石油沥青时，管

4、 地电位应大于-1.5V,防腐层为煤焦油瓷漆时，管地电位应大于-3.0V,防腐层为环 氧粉末时，管地电位应大于-2.0V。2保护电位 除去IR降后的管地电位，管道任意点的保护电位小于等于 -0.85V，当土壤含有还原菌，SO42-的浓度大于0.5%时，管道任意点的保护电位 小于-0.95V;防腐层为石油沥青时，保护电位应大于-1.5V，防腐层为煤焦油瓷漆 时，保护电位应大于-3.0V，防腐层为环氧粉末时，保护电位应大于-2.0V。满足上述要求的阴极保护系统即视为合格。阴极保护系统不能正常工作的原因与分析1管地电位、保护电位不合格出现这种情况原因比较复杂，阴极保护系统要素出现问题均可能导致保护电

5、位不 合格。2恒电位仪输出电流过大可能的原因有：管道防腐层整体质量变差，缺陷多，泄漏的阴保电流多；管 道两端或分支未安装绝缘法兰（接头）绝缘法兰（接头）失效3恒电位仪输出电压过大可能的原因有：长效参比电极失效，导致管道电位与实际相差大，使恒电位仪 输出电位高；阳极地床接地电阻大接线电阻大4保护距离短可能的原因有：绝缘法兰（接头）失效长效参比电极失效管道防腐层整体质 量变差，缺陷多管道分支未安装绝缘法兰（接头）以上阴极保护系统不能正常工作的情况之发生可能是一种，也可能是几种情况同 时发生，此时原因将更加复杂。当阴极保护系统运行数年或不能正常工作时，需 要对阴极保护系统进行系统地检测与评价。5 .

6、阴极保护系统检测评价的方法1管地电位的检测日常检测测试桩检测阴保站检测仪器万用表、硫酸铜参比电极仪器万用表、硫酸铜参比电极方法地表参比法方法远参比法评价指标-2000-850mv评价指标-2000-850mv依据防腐层类型的不同最低电位有所不同全线检测检测方法 检测仪器 评价指标密间隔电位测量（CIPS）地表参比法 密间隔电位测量仪、硫酸铜参比电极、匹配器（用于与管道连接）全 线管地电位-2000-850mv依据防腐层类型的不同最低电位有所不同2保护电位的检测检测方法 检测仪器 评价指标密间隔电位测量（CIPS）地表参比法 密间隔电位测量仪、硫酸铜参比电极、匹配器（用于与管道连接）、中断器、G

7、PS天线等 全线保护电位-2000-850mv依据防腐层类型的不同最低电位有所不同3长效参比电极检测检测方法 检测仪器 评价指标近参比法（与系统断开）远参比法（与系统断开）标准硫酸铜电极万用表误差士 10mv4绝缘法兰（接头）检测检测方法 检测仪器 评价指标传统检测法（直流法）兆欧表、万用表、导线等电位法、漏电电阻、漏点百分率满足标准 要求PCM法（交流法）PCM仪器一套漏电百分率合格5阳极地床接地电阻检测检测方法 检测仪器 评价指标四极法（与系统断开）Z-C8测阻仪2。（或满足设计要求）5. 6管道外防腐层缺陷检测检测方法 检测仪器 评价指标（/10KM）Pearson （皮尔逊）法又称人体

8、大地电容法管道防腐层破损检漏仪优可差DCVG （直流电压梯度）法DCVG仪器、硫酸铜参比电极、匹配器（用于与管道连 接）5. 7管道外防腐层绝缘电阻率检测检测方法 检测仪器 评价指标选频变频法选频变频仪。劣。差。可。良W优PCM （多频管中电流法）PCM管道电流测量系统C扫描C-扫描测量系统6阴极保护系统主要检测方法原理按照SY/T0023-97阴极保护参数检测标准，绝缘法兰、参比电极、阳极地床、辅 助阳极、牺牲阳极等检测实际工作中简单易行，结果准确可靠，而防腐层缺陷、 防腐层绝缘电阻率、管地电位、保护电位的检测在实际工作中纷繁而复杂，是阴 极保护系统检测的难点。6.1全线管地电位检测（密间隔

9、电位法CIPS测量）此方法适用与强制电流、牺牲阳极保护系统的管道。由管道出露点或测试桩连接 一根铜导线，由匹配器连接到检测主机，铜导线使用漆包线，由匹配器导出，主 机具有很高的阻抗（10-100兆。），这样由于导线长度增加而使电阻增加的影 响可以忽略，导线可延伸2-4公里，检测时，铜导线导出时连接计数器，随主机 的行进进行距离的记录，同时主机连接有标准硫酸铜电极棒，插到管道上方的土 壤中，每摁键一次主机记录一次管地电位、距离、该点的GPS坐标，如果每1.5 米记录一次，主机可以储存100KM的数据。通过传输转换到计算机中，进行数据 处理、绘图，得到全线管地电位检测的实测图。6.2全线保护电位检

10、测（密间隔电位法CIPS测量）普通管地电位的测量方法中含有IR降，实际上管道保护电位是指当电极无 限接近管体时的管地电位，一般我们在地表测得的管地电位包含了土壤、防腐层 的IR降，管道保护电位小于管地电位，为了检测管道保护电位，我们用CIPS 法进行测量时，用中断器将阴极保护电流周期性地中断，中断器与测量主机通过 同时接收卫星时钟信号（百万分之一毫秒误差）达到时间同步，中断器连接在阴 极保护系统恒电位仪和管道之间，每秒为周期瞬间中断，主机测量瞬间的ON、 OFF管地电位，ON电位为管道的管地电位，OFF电位是真正的管道极化电位值。 这样强制电流保护系统的全线管地电位、保护电位就能一次检测完成。

11、CIPS法 沿管道每间隔1.5-2米左右采集一个数据，绘成的管道的连续电位曲线反映了 管道的全线电位保护状况，数据详实准确。3管道防腐层绝缘电阻率检测PCM （多频管中电流法）测量外防腐层整体质量及防腐层绝缘电阻率。发射机可同时向管道施加多个频率的电流信号；接收发射机所发射的不同频率的 电流信号，沿管道不同距离测量电流信号衰减，可定量计算分析管道的防腐层整 体质量。工作原理是向管道施加一定强度的电流后，电流由信号加入点向远方传递时会逐 渐衰减。其衰减大小与防腐层的绝缘电阻有关，绝缘层电阻高，电流衰减就慢， 反之则衰减快。电流随距离衰减的关系式为：I=I0e-ax式中：I一管道中任意处的电流强度

12、值；I0-发射机向管道施加电流点的电流值；x一测量点到供电点的距离；a衰减系数（与被测管道的防腐层绝缘电阻率、管道的直径、 壁厚、材质有关）。同一种材质的管道埋地条件相同时，防腐层的平均绝缘电阻大的，衰减系数就小; 反之平均电阻小，衰减系数就大，也就是电流泄漏严重。当管道的防腐层由同种材料构成，且各段的平均绝缘电阻差别不大时，管道中电 流强度的对数与管道远离供电点的距离成线性关系变化，其斜率大小取决于防腐 层的绝缘电阻值。单位距离的衰减率与距离绘制成的二维图形是一条平行于X 轴的直线。即：Y=8.68 (Idb1-Idb2 ) / (X2-X1 )Idbn=20lgIn为x点的电流分贝值Y一单

13、位长度管道电流平均衰减率。防腐层绝缘电阻不同，电流衰减率不同。根据各管段的电流衰减率，可以计 算出管道每一段防腐层绝缘电阻的大小。4防腐层缺陷检测方法方法一：DCVG （直流电位梯度法）测量在防腐层缺陷点处，由于管道自然电位或阴极保护电位的存在，使缺陷处形成一 个稳定的电场，中心的强度最大，波及到十几米到几十米的范围，依据管地电位 的不同可产生10500mv的梯度，梯度的变化为指数衰减，0.9 1.8米处衰减 最大。由此可检测处防腐层缺陷的中心点，测量防腐层缺陷点中心至垂直管道一 侧一定距离（20 50米）的电位梯度，与该处管道的正常保护电位比较所得 的值，称为IR,用以判定破损点的严重程度。

14、管道沿线的DCVG测量还可判断沿 线地电环境的稳定性。方法二Pearson法（人体大地电容法）：给待测管道施加一个1000赫兹左右的交变电流，使其沿管道方向传播，在管道 周围产生一个交变的磁场。利用这个磁场使用带有天线的探测仪可准确探测管道 的位置、走向、分支等；同时，管道外防腐层缺陷处向土壤泄漏电流，通过大地 回流到发射仪器的接地点，这样在缺陷处形成一个以缺陷点为中心的交变电场， 并成指数衰减，当两个人体站在交变电场内时，由于人体的电容作用，使每个人 具有一定的交变电位，检漏仪检测出两个人体之间的电位差，当一人站在缺陷中 心另一人站在管道侧面或无缺陷的管道上方时，仪器所接收的信号幅值最大，从 而确定缺陷的准确位置。阴极保护系统检测适用于