管道阴极保护培训（原理、测试方法）大全

油气管道阴极保护2023/7/11一、油气管道阴极保护的环境

油气管道、特别是长输管道所选用的管材常为碳素钢或合金钢。管材即为金属性，在自然界中，金属都会随着时间的流逝而变质，其本质就是金属由元素状态返回自然状态。埋地金属管道通常遭受着土壤、海水、细菌及杂散电流等各种因素造成的腐蚀，腐蚀是一种自然现象；通俗地说，腐蚀就是金属管道和周围介质发生化学或电化学作用而导致的2023/7/12无谓消耗或破坏。腐蚀破坏的过程和速度比较缓慢，但是危害较大，由腐蚀造成的损失也大的惊人，所以，防止金属腐蚀是管道保护过程中要解决的主要问题。2023/7/13三、阴极保护原理金属在电解质溶液中，由于表面存在电化学不均匀性，会形成无数的腐蚀原电池。这种腐蚀电池的阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解质中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在阴极表面析出氢气或接受正离子的沉积，但金属本身却不发生腐蚀。因此，如果我们给金属通以阴极电流，使金属表面全部处于阴极状态，就可以抑制表面上阳极区金属的电子释放，从根本上防止腐蚀发生。2023/7/142023/7/15

双电极原电池模型阳极区阳极区阳极区阳极区电解液阴极阳极电解液用金属导线将管道连接到直流电源的负极，将辅助阳极接到电源的正极，从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有外加电流流入管道表面。

2023/7/16电解液﹢－辅助阳极微阳极－﹢微阴极ICIaIaIP当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位方向向负方面移动，即产生阴极极化。这时，微阳极区金属释放电子的能力受到阻碍。施加的电流越大，电子积聚就会愈多，金属表面的电极电位就会愈负，微阳极区释放电子的能力就愈弱。微阳极区释放电子的能力越弱，说明腐蚀电池两极间的电位差在减小。如果继续施加电流，继续降低腐蚀电池两端电极的电位差，2023/7/17就会出现阳极电流等于零的局面。也就是说，继续施加电流，可以使腐蚀电池两端电极电位相等，阴阳极达到等电位。腐蚀原电池的腐蚀作用就会在两极电位相等的情况下被迫中止。此时，外加电流IP等于阴极电流IC,电流不再继续流动。腐蚀电流为零，金属就会得到完全保护。这就是阴极保护的基本原理。2023/7/18外加电流阴极保护利用外部直流电源取得阴极极化电流来防止金属遭受腐蚀的方法，称为外加电流阴极保护。此时，被保护的金属接在直流电源的负极上，电源的正极接辅助阳极。当合上开关，接通电路后，直流电源便给被保护金属2023/7/19施加阴极极化电流，使金属表面阴极极化。当外加电流大于腐蚀电流时，则进入金属的电子速度大于金属失去电子的速度。此时金属表面积累了过剩电子被保护金属阳极+++—++++金属的电极电位向负的方向偏移。当金属的电位降到一定负值，金属腐蚀电池阴阳两极的电极电位相等或更负时，被保护的金属停止了腐蚀。这就是外加电流阴极保护的原理。实现这一保护的电路：电流由电源正极流出，经导线与辅助阳极连接，电流经辅助阳极散流入电解液中，再流到被保护的金属上，又通过汇流导线流回电源负极。整个回路主要电阻是阳极至电解液和被保护金属与电解液接触电阻。2023/7/110牺牲阳极保护采用比被保护金属更负的金属材料和被保护金属连接，防止金属腐蚀，这种方法叫做牺牲阳极保护法。与被保护金属链接的材料，由于它有更负的电极电位，在输出电流过程中，自身不断溶解而遭受腐蚀，所以将这种用于保护其它金属的金属材料称为牺牲阳极。2023/7/111牺牲阳极的材料性能要求牺牲阳极实质上是应用了不同金属间腐蚀电池的工作原理。当钢铁管道与电极电位更负的金属进行电气连接，两者同处于同一的电解液中（如土壤），电位更负的金属作为阳2023/7/112被保护管道导线导线牺牲阳极牺牲阳极保护原理极在腐蚀过程中释放出电流，钢铁管道作为阴极，接受电流并阴极极化。因此牺牲阳极必须满足以下要求：阳极材料要有足够负的电位（驱动电位大），可供应充分的电子，使被保护管道阴极极化。阳极极化率小，活化诱导期短，在长期放电过程中能保持表面的活性，使电流输出稳定。单位总量消耗所提供的电量较多，单位面积输出电流较大，自腐蚀小，电流效率高。2023/7/113

阳极溶解均匀，腐蚀产物松软易脱落，不粘附在阳极表面，不形成高电阻硬壳。价格低廉，材料来源充足，制造工艺简单，无公害，生产、施工方便。2023/7/114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，称之为最小保护电位。最小保护电位也与金属的种类、腐蚀介质的组成、温度、浓度等有关。最小保护电位值常常是用来判断阴极保护是否充分的基准。因此此电位值是监控阴极保护的重要参数。实验测定

在土壤中的最小保护电位为－0.85V（相对饱和硫酸铜参比电极）。2023/7/115

最大保护电位

在阴极保护中，所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。此电位值就是最大保护电位。

最大保护电位值的大小通过试验确定。一般取－1.5V（CSE）自然电位未施加阴极保护电流的管道腐蚀电位就是自然电位一般取0.4V—0.7V（CSE）2023/7/116阴极保护参数测量方法2023/7/117埋地管道管地电位是腐蚀防护——阴极保护技术中一个重要参数，无论管道腐蚀态势、保护状况，都可根据测得的管地电位进行分析、判断，是直接、明确、唯一进行管道保护情况分析、判断的依据。管地电位是管道保护电位。我们知道，没有强制电流保护的管道，管地电位负的地方表示管道处于金属活性强的区域，有阳极区存在，腐蚀性较强；有强制性电流保2023/7/118护的管道，阴极保护管地电位较正的地方表示阴极保护较弱，防腐涂层可能有破损，如果管地电位在－850mV以下（绝对值），意味着管道存在被腐蚀危险。2023/7/119（1）高输入阻抗数字万用表一台；（2）饱和硫酸铜参比电极一支；（3）小包装固态硫酸铜一袋；（4）小型锉刀一把；（5）中号扁口螺丝刀一把；（6）测试桩门钥匙一把；（7）万用表备用表笔一副、电池一块；纯净水一瓶；（8）测试记录表、笔；（9）装满水的水瓶或水壶一个。2023/7/120管道保护电位测量前要准备下列工具1、携带的饱和硫酸铜参比电极内溶液液位是否在铜电极的2/3以上，硫酸铜溶液中是否有硫酸铜结晶体。如果参比电极的液位低于铜电极的2/3，要适量加注纯净水，并轻轻摇动参比电极，直至溶液均匀；摇动后的均匀溶液中如果没有硫酸铜结晶体，尚需向溶液中添加一定量的晶体硫酸铜，以保证溶液处于饱和状态。2023/7/121

测试前的检查工作2023/7/1222、检查饱和硫酸铜参比电极的连接线，连接点是否存在松动、锈蚀、折断情况，及时拧紧连接线，清除连接点的铜锈或更换连接线；以减少连接点的接触电阻，保证测试数据的准确。3、要保证便携式饱和硫酸铜参比电极底部软木塞有良好的渗透性，测试前应将其放入水中浸泡一段时间，保持其渗而不漏状态。

4、检查数字万用表的表笔，是否有接触不良、断线情况，并及时更换。

5、数字万用表电池电量是否充足，电池电量不充足要及时更换电池。

2023/7/1232023/7/124管道保护电位测量接线示意图2023/7/125

地表参比法地表参比法主要用于管道保护电位、牺牲阳极开路电位和管道自然电位等参数测试。用于管道保护电位测试的地表参比法接线示意图如下：V饱和硫酸铜参比电极埋地管道万用表测试桩－＋＜1m1、在管道测试桩附近的1m范围内，选择地表相对潮湿的土壤插入参比电极。2、插入土中的参比电极应垂直地面、稳定、可靠地与土壤接触，底部不能垫有草叶或草根。遇有干燥土壤时，应用携带的淡水润湿其周边的土壤，使参比电极与土壤保持良好接触。以防止因接触不好影响读数的准确性。2023/7/126管道保护电位测量步骤3、将万用表的红表笔插入电压、电阻测试（V.Ω）孔内，将黑表笔插入万用表的（COM）孔（公共端）。将万用表的旋转开关旋转到直流、量程为2V的档位。4、用红表笔与测试桩的接线柱触接，