埋地鋼管陰極保護如何檢測

『壹』 城市燃氣鋼管的防腐和陰極保護

1.1電化學腐蝕的方式

城市燃氣鋼管多埋與地下，其腐蝕多伴隨接觸土壤產生，因此，需要對土壤腐蝕環境有一定的掌握。作為一種混合物，土壤的組成包括了固、液、氣三態物質，土壤中的膠體周圍存在一些陰離子電荷，如若有水分滲入土壤，那麼土壤便相當於一些多相電解質，且其擁有一定的腐蝕性，當接觸到金屬鋼管時，會有電化學反應產生，進而腐蝕鋼管。

土壤里電化學反應對於城市燃氣鋼管的腐蝕分兩類，分別是宏電池和微電池腐蝕。宏電池腐蝕主要發生在兩種土壤分界處，當有金屬鋼管同時分布在兩種土壤中時，在土壤分界處極易產生程度較大的腐蝕現象，並且這種電池性腐蝕的陰陽極區較為明顯，諸如氧濃差、鹽濃差等腐蝕均屬此類。微電池腐蝕主要發生在金屬表面，其產生原因主要分為兩種，其一是因土壤中的物質結構差異性較大造成的，其二是由鋼管自身結構差異性較大造成的。

1.2電化學腐蝕的機理

金屬鋼管接觸到兩種不一樣類型的土壤，在兩種界面會產生不一致的電位，致使金屬上存在兩種電位差，且土壤是導電物質，極易為腐蝕宏電池提供迴路。因此，金屬發生宏電池腐蝕時因為金屬上面存在電位差造成的。因土壤結構存在差異性，同時與之接觸的不同物質還存在特定的結構和形態，因此，宏電池腐蝕發生面較廣、復雜性較高。根據我國社科院的實驗表明，對於金屬物件，宏電池對其腐蝕性很強，一般為微電池腐蝕強度的10倍，並且因宏電池腐蝕多發生在土壤結構相異處，多屬局部區域的腐蝕，極易產生燃氣鋼管穿孔。與宏電池腐蝕相比，微電池類型腐蝕強度較小，且分布較為均勻，且陰、陽極區並不明顯，因此，它對城市燃氣鋼管的腐蝕性不強。

1.3氧濃差電池

當在結構存在差異的土壤中埋設城市燃氣鋼管時，因土壤密度不同會導致其通氣狀況不一致，接觸通氣性較好的這部分土壤的鋼管的電位相對較高，在所形成的氧濃差電池中充當陰極區，腐蝕較為緩慢，而接觸通氣性較差的那部分土壤的鋼管的電位相對較低，在所形成的氧濃差電池中充當陽極區，腐蝕速度

較快。因此，對於城市燃氣鋼管而言，氧濃差電池是造成其腐蝕的一個重要因素。

例如埋設在土壤密度較小的綠化帶下面的鋼管，由於周圍水分和溶氧量大，所以相當於鋼管埋在富氧物質環境中。而埋設在土壤密度較大的水泥路下面的鋼管，由於周圍環境干濕，所以相當於鋼管埋在貧氧物質環境中。在這兩種土壤的交界處的鋼管周圍便形成了氧濃差電池，缺氧表面作為所謂的陽極區，便會產生腐蝕。所形成的氧濃差電池是通過引起鋼管表層陰極和陽極的不同電流密度，從而使腐蝕產生自催化過程，降低了缺氧陽極附近土壤的PH值，即升高了氯離子濃度，致破壞了此部位鋼管的氧化膜。根據上述分析可知：氧濃差電池的形成對管道的安全造成了嚴重的隱患和威脅。

2.1絕緣層防腐法

此種方法的目的是抑制腐蝕電流，為此需增加燃氣鋼管和土壤間的等效電阻。目前，較為有效和主流的方法是用瀝青材料作為鋼管的絕緣層，其防腐效果良好。實施絕緣層防腐法，需確定鋼管的防腐絕緣等級，而絕緣等級受土壤的電阻率影響，因此，防腐的重點施工在於能否准確測量出土壤的電阻率。

2.2外加電源陰極保護法

城市燃氣鋼管被腐蝕多由其外壁的防腐絕緣層受損引起，而絕緣層保護無法從根本上預防物理損壞，因此，目前多利用電保護法和絕緣層保護相結合的方法。

所謂電保護法，其原理是使金屬鋼管均等效為陰極區來抑制腐蝕，因此，電保護法又叫做陰極保護法，其通常分為兩種，分別是外加電源陰極保護法和犧牲陽極的陰極保護法。外加電源陰極保護法，需將電源負極和鋼管相連，正極和接地陽極相連，其保護電流由電源正極至輔助陽極，再由土壤至鋼管，最後回到電源負極。被保護金屬在大地電池中仍為陰極，其表面只發生還原反應，不會再發生金屬離子的氧化反應，使腐蝕受到抑制。

值得注意的是外加電源這種保護方法中，存在最小和最大保護電位兩個概念。最小保護電位即鋼管所能受到陰極保護的最低電位，受土壤腐蝕性影響，在城市燃氣鋼管方面，最小電位多選取對地-0.85V。最大保護電位，一般選取-1.30V左右。

2.3犧牲陽極的陰極保護法

雖然外加電源對鋼管有很強的保護作用，但是鋼管鄰近的金屬和設備會因沒有保護電流的輸入，被等效為陽極而被破壞。為此，在城市燃氣鋼管保護中，經常採用犧牲陽極的陰極保護法，以達到對鋼管周圍其他金屬管線的保護作用。通常用比燃氣鋼管電極電位更為負的金屬同燃氣鋼管相連組成原電池，此時，陽極由電位相對燃氣鋼管較負的金屬等效，腐蝕變會被轉嫁承擔，陰極得到了有效保護。用作犧牲陽極的材料常用鎂、鋁、鋅等合金組成，這種組合方式，其電流的輸出，對燃氣鋼管的保護效果的較好。

3.1城鎮燃氣陰極保護的相關規范

《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》中規定：

(1)城鎮燃氣埋地鋼質管道必須採用防腐層進行外保護。

(2)新建的高壓、次高壓、公稱直徑≥100mm的中壓管道和公稱直徑≥200mm的低壓管道必須採用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統。管道運行期間陰極保護不應間斷。

(3)防腐管回填後必須對防腐層的完整性進行檢查。

(4)新建管道的陰極保護設計、施工應與管道的設計、施工同時進行，並同時投入使用。

3.2陰極保護方案確定原則

在實施陰極保護時，應該遵循以下原則：

(1)市內管網和短距離管道採用犧牲陽極。

(2)長距離輸送管道採用外加電流。

(3)城鎮燃氣管道外加電流盡量採用深井陽極系統，最好用恆電流控制。

(4)避免對其它管道的干擾，新建管道與舊管道統一考慮。

3.3陰極保護合格標准

實施陰極保護的合格標准為：

(1)保護電位為-850mV(相對於Cu/CuSO4飽和參比電極)或者更負。

(2)陰極極化電位不得小於100mV。

(3)當土壤中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大於0.5%時，保護電位應達到-950mV(相對於Cu/飽和CuSO4)或更負。

(4)最大保護電位的限制應根據覆蓋層環境確定，以不損壞覆蓋層的粘結力為准，一般可取-1.5V(相對於Cu/飽和CuSO4)。

目前，多數城市燃氣管道仍採用傳統的絕緣層防腐法對鋼管腐蝕進行抑制，這種方式不但可靠性差、而且一旦出現物理性損傷，直接容易出現穿孔腐蝕。相比之下，採用陰極保護法和絕緣層保護法相配合，能夠在最大程度上降低了管道的維護成本，提高防腐效果，進而達到改善供氣環境和延長管道壽命的目的，從而使燃氣管道能夠經濟可靠地運行。

『貳』 如何用壓降法測量管道陰極保護電流

長線線路內流動的電流（如電纜金屬護套或管道）可根據歐姆定律，測取一段線路上的
電壓降，再通過計算得出電流值
對於中強度鋼(DT34或35)電導率可取6×l06S/m；
高強度鋼(DT52或62)電導率可取5.6×l06S/m。
在30m管道上產生1mV壓降，與之相對應的管道電阻和管道電流數據列在附錄中。這
些數據僅對焊接管道適用。
對於DN700以下的管道，電流測量若選取管長30m，管段電阻約為o．3mΩ，當選用精確
的電壓表，可測出o．ImV的電壓，所以測量的精確度≥o．3A。對於大於DN700的管道，電
流測量段一般以50m為宜。由於壁厚的變化（無縫鋼管為10%，焊接管為5%）及難以得到
鋼的准確電導率，所以，在測量時盡量採用較長的管道長度，管徑大於Im時，測量長度lOOm
是合適的。為便於地面測量，在設計中，設有電流測試樁時，對測量段長度應有規定。
通常電流測試樁內接有4條導線，可按電阻測量方法，對ab段的電阻進行實測標定，這
樣作可以免去長度和電導率等因素帶入的誤差。
測量操作時，先用數字萬用表粗測，並判斷極性，然後再用UJ33a電位差計精測。

『叄』 埋地鋼管管線在怎樣的條件下要做陰極保護措施

在長輸埋地管線，為了保證管道在潮濕環境不易被腐蝕，可採用陰極保護措施！有幾種方法！

『肆』 埋地鋼質管道陰極保護是什麼意思

陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處於電子過剩的回狀態，使金屬表面各點達答到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實現這一目的，犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。

原理是向被腐蝕金屬結構物表面施加一個外加電流，被保護結構物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發生。

(4)埋地鋼管陰極保護如何檢測擴展閱讀：

金屬—電解質溶解腐蝕體系受到陰極極化時，電位負移，金屬陽極氧化反應過電位ηa 減小，反應速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護效應。利用陰極保護效應減輕金屬設備腐蝕的防護方法叫做陰極保護 。

由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應所需，從而使金屬氧化反應(失電子反應)受到抑制。當金屬氧化反應速度降低到零時，金屬表面只發生去極化劑陰極反應。

陰極保護使用的場合較多，它通常由一個電源變壓器和一個橋型整流器組成。陰極保護的電壓是可以調節的，使用的電源負荷較大。它把交流220 V電源通過變壓器和整流電路變成直流，將負電極接至金屬外皮，正電極接地，確保線纜外皮對地保持適當的負電位，這樣線纜的金屬外皮就不容易受到腐蝕了。

『伍』 臨時陰極保護（鋅帶）是如何用的

1、首先將鋅陽極帶散卷，將陽極帶在地面捋直，散卷時，如果環境溫度太低，應避免突然彎曲和過度彎曲，避免鋅陽極折斷。根據設計要求截成規定長度。
2、檢查鋅陽極帶表面是否有油污、用抹布或者砂紙清除油污
3、將鋅帶兩端的鐵芯剝出20mm，將鐵芯用砂紙打光。套上收縮管。
4、將電纜銅芯剝出20mm，用對應的銅管套住鐵芯以及電纜銅芯，用液壓鉗壓實。用萬用表檢測連接處的導通性。
5、用膠帶密封接頭並用收縮套收緊
6、根據要求將其纏繞在管道上，按要求連接電纜。

『陸』 陰極保護是什麼

陰極保護是基於電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段。

陰極保護是基於電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段。美國腐蝕工程師協會（NACE）對陰極保護的定義是：通過施加外加的電動勢把電極的腐蝕電位移向氧化性較低的電位而使腐蝕速率降低。犧牲陽極陰極保護就是在金屬構築物上連接或焊接電位較負的金屬,如鋁、鋅或鎂。陽極材料不斷消耗,釋放出的電流供給被保護金屬構築物而陰極極化，從而實現保護。外加電流陰極保護是通過外加直流電源向被保護金屬通以陰極電流，使之陰極極化。該方式主要用於保護大型或處於高土壤電阻率土壤中的金屬結構。

保護電位是指陰極保護時使金屬腐蝕停止（或可忽略）時所需的電位。實踐中，鋼鐵的保護電位常取-0.85V（CSE），也就是說，當金屬處於比-0.85V（CSE）更負的電位時，該金屬就受到了保護，腐蝕可以忽略。

陰極保護是一種控制鋼質儲罐和管道腐蝕的有效方法，它有效彌補了塗層缺陷而引起的腐蝕，能大大延長儲罐和管道的使用壽命。根據美國一家陰極保護工程公司提供的資料，從經濟上考慮，陰極保護是鋼質儲罐防腐蝕的最經濟的手段之一。

網狀陽極陰極保護方法

網狀陽極陰極保護方法是目前國際上流行且成熟的針對新建儲罐罐底外壁的一種有效的陰極保護新方法，在國際和國內都得到了廣泛應用。網狀陽極是混合金屬氧化物帶狀陽極與鈦金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。陽極網預鋪設在儲罐基礎中，為儲罐底板提供保護電流。

網狀陽極保護系統較其它陰極保護方法具有如下優點：

1) 電流分布均勻，輸出可調，保證儲罐充分保護。

2) 基本不產生雜散電流，不會對其它結構造成腐蝕干擾。

3) 不需回填料，安裝簡單，質量容易保證。

4) 儲罐與管道之間不需要絕緣，不需對電氣以及防雷接地系統作任何改造。

5) 不易受今後工程施工的損壞，使用壽命長。

6) 埋設深度淺，尤其適宜回填層比較薄的建在岩石上的儲罐。

7) 性價比高，造價僅為目前鎂帶犧牲陽極的1倍；雖然長期由恆電位儀提供電流，但其可靠性，壽命和綜合經濟效益遠高於犧牲陽極；

深井陽極陰極保護

深井陽極陰極保護是近年來興起的一種陰極保護方法，採用的陽極與淺埋基本相同，但施工較淺埋陽極復雜得多，且一次性投資比較高，調試比較麻煩。現場是否適合採用深井保護還需考慮當地的地質情況、地層結構以及周圍金屬構築物的分布情況。但從其保護效果及投資來說，推薦在需要對整個大型罐區和埋地管網進行保護時採用。深井陽極也可用於保護長輸管道，但由於現場施工復雜等原因，一般很少採用。

柔性陽極產品

柔性陽極亦稱纜形陽極，是一種新型陽極，早期主要是為解決覆蓋層老化的老齡管道的陰極保護問題而研製開發，目前已廣泛應用於新建和已建管道及儲罐的保護。

該陽極的基本結構為銅芯外麵包裹導電聚合物及耐酸鹼編織層，然後經過特殊的工藝處理，使之具有耐熱、抗老化的性能，在允許在工作電流范圍內，其工作壽命預期可達40年以上。這種結構，銅芯確保了縱向低電阻，可以把電流傳到很遠；而且導電聚合物確保了橫向有一較高電阻接地，使銅芯中的電流只能慢慢地「滴入」地中。柔性陽極產品和常規輔助陽極相比，柔性陽極在下列領域具有優越性：

①覆蓋層老化的舊管道；

②錯綜復雜的管網；

③儲罐罐底外壁；

④長距離、小間距平行的管道；

⑤高電阻率環境。

埋地鋼結構防腐蝕技術

埋地金屬構築物的種類繁多，包括輸送各種流體的金屬管道、管網，也包括各種各樣的金屬儲罐，以及各種避雷接地裝置（網）等等。這些金屬構築物直接或通過防腐層間接與土壤接觸。土壤是由固態、液態、氣態三相物質所組成的復雜的混合體系，它的結構、成分以及其它環境因素的相互作用，使得土壤腐蝕性比其他介質更為復雜。土壤酸鹼性、細菌類型及含量、無機鹽離子類型及含量、雜散電流大小及方向等是影響其腐蝕性能的重要因素，有時土壤的這種腐蝕是很嚴重的。總體上講，土壤腐蝕會不同程度降低金屬構築物的使用壽命。而且，由於不同條件下金屬構築物會發生不均勻腐蝕，對管道而言會造成局部穿孔，更是大大影響了整條管道的使用壽命。因此對埋地金屬構築物進行有效的保護是十分必要的，現有解決方案一般採用外塗層與陰極保護聯合使用的方法。陰極保護分為犧牲陽極保護和強制電流保護兩種方法，以下對兩種方法分別進行介紹。

1．犧牲陽極法

將被保護金屬和一種可以提供陰極保護電流的金屬和合金（即犧牲陽極）相連，使被保護體極化以降低速率的方法。

在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負於被保護金屬體的電位，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為「犧牲」陽極。通常用作犧牲陽極的材料有鎂和鎂合金、鋅合金、鋁合金等。鎂陽極適用於淡水和土壤電阻率較高的土壤中，鋅陽極大多用於土壤電阻率較低的土壤和海水中，鋁陽極主要應用在海水、海泥以及原油儲罐污水介質中。

犧牲陽極保護法的主要特點是：

(1) 適用范圍廣，尤其是中短距離和復雜的管網

(2) 陽極輸出電流小，發生陰極剝離的可能性小

(3) 隨管道安裝一起施工時，工程量較小

(4) 運行期間，維護工作簡單。

(5) 陽極輸出電流不能調節，可控性較小。

2. 強制電流保護法

將被保護金屬與外加電流負極相連，由外部電源提供保護電流，以降低腐蝕速率的方法。外部電源通過埋地的輔助陽極將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地電池中仍為陰極，其表面只發生還原反應，不會再發生金屬離子的氧化反應，使腐蝕受到抑制。強制電流保護法的主要設備有，恆電位儀、輔助陽極、參比電極。

強制電流保護法的主要特點是：

(1) 適用於長輸管線和區域性管網的保護

(2) 輸出電流大，一次性投資相對較小

(3) 安裝工程量較小，可對舊管道補加陰極保護

(4) 運行期間需要專業人員維護

(5) 容易實現遠程自動化監控

3.強制電流陰極保護系統組成

* 陽極地床

陽極地床一般分為淺埋陽極地床和深井陽極地床兩種。

* 陰極保護控制系統

陰極保護的控制系統由恆電位儀、控制箱、陽極地床、陰極通電點組成 * 陽極地床通過匯流電纜與恆電位儀陽極接點相連。陰極通電點設置兩根陰極電纜和兩支電位控制用長壽命固體硫酸銅參比電極。

* 陰極保護檢測系統

陰極保護檢測系統由恆電位儀和管線測試樁組成，恆電位儀可以自動測量通電點的電位、恆電位儀的工作電位和輸出電流；管線測試樁可檢測管道的保護電位和犧牲陽極的工作電位、輸出電流、開路電位。

* 陰極保護排流系統

雜散電流干擾強烈的地區的管道應採取排流保護。在長輸管道與高壓輸電線路平行段或者與電氣化鐵路交叉平行段必須根據雜散電流影響的大小設置排流陽極組。

* 臨時保護系統

按照陰極保護設計規范的要求，如果管道的施工期超過6個月，此管道應該設置臨時陰極保護系統，來避免外加電流陰極保護系統投用前管道受到土壤的腐蝕。

* 陰極保護絕緣與電連接系統

為保障陰極保護電流不泄漏到非保護的金屬部分，在長輸管道兩端設置絕緣接頭。

* 套管中管道的陰極保護

當管道穿越公路、鐵路時，需要加鋼質套管。為了保證套管中管道在設計壽命年限之內不受腐蝕，必須採用鐲式鋅陽或鋅帶極進行陰極保護。

犧牲陽極

在腐蝕介質中，當犧牲陽極與保護體形成電性連接後，靠陽極自身的溶解提供陰極保護電流，作為犧牲陽極的材料一般具備以下幾個條件：

1． 具有足夠負的電位，且很穩定。

2． 工作中陽極極化率小，溶解均勻，產物可自動脫落。

3． 有較高的電流效率。

4． 電化學當量高。

5． 腐蝕產物無毒，不污染環境。

6． 價格便宜，來源方便。

目前較常用的犧牲陽極材料有鋅基、鋁基和鎂基合金陽極，其材料成分和電化學性能不同，應用環境也有所不同。