埋地钢管阴极保护如何检测

『壹』 城市燃气钢管的防腐和阴极保护

1.1电化学腐蚀的方式

城市燃气钢管多埋与地下，其腐蚀多伴随接触土壤产生，因此，需要对土壤腐蚀环境有一定的掌握。作为一种混合物，土壤的组成包括了固、液、气三态物质，土壤中的胶体周围存在一些阴离子电荷，如若有水分渗入土壤，那么土壤便相当于一些多相电解质，且其拥有一定的腐蚀性，当接触到金属钢管时，会有电化学反应产生，进而腐蚀钢管。

土壤里电化学反应对于城市燃气钢管的腐蚀分两类，分别是宏电池和微电池腐蚀。宏电池腐蚀主要发生在两种土壤分界处，当有金属钢管同时分布在两种土壤中时，在土壤分界处极易产生程度较大的腐蚀现象，并且这种电池性腐蚀的阴阳极区较为明显，诸如氧浓差、盐浓差等腐蚀均属此类。微电池腐蚀主要发生在金属表面，其产生原因主要分为两种，其一是因土壤中的物质结构差异性较大造成的，其二是由钢管自身结构差异性较大造成的。

1.2电化学腐蚀的机理

金属钢管接触到两种不一样类型的土壤，在两种界面会产生不一致的电位，致使金属上存在两种电位差，且土壤是导电物质，极易为腐蚀宏电池提供回路。因此，金属发生宏电池腐蚀时因为金属上面存在电位差造成的。因土壤结构存在差异性，同时与之接触的不同物质还存在特定的结构和形态，因此，宏电池腐蚀发生面较广、复杂性较高。根据我国社科院的实验表明，对于金属物件，宏电池对其腐蚀性很强，一般为微电池腐蚀强度的10倍，并且因宏电池腐蚀多发生在土壤结构相异处，多属局部区域的腐蚀，极易产生燃气钢管穿孔。与宏电池腐蚀相比，微电池类型腐蚀强度较小，且分布较为均匀，且阴、阳极区并不明显，因此，它对城市燃气钢管的腐蚀性不强。

1.3氧浓差电池

当在结构存在差异的土壤中埋设城市燃气钢管时，因土壤密度不同会导致其通气状况不一致，接触通气性较好的这部分土壤的钢管的电位相对较高，在所形成的氧浓差电池中充当阴极区，腐蚀较为缓慢，而接触通气性较差的那部分土壤的钢管的电位相对较低，在所形成的氧浓差电池中充当阳极区，腐蚀速度

较快。因此，对于城市燃气钢管而言，氧浓差电池是造成其腐蚀的一个重要因素。

例如埋设在土壤密度较小的绿化带下面的钢管，由于周围水分和溶氧量大，所以相当于钢管埋在富氧物质环境中。而埋设在土壤密度较大的水泥路下面的钢管，由于周围环境干湿，所以相当于钢管埋在贫氧物质环境中。在这两种土壤的交界处的钢管周围便形成了氧浓差电池，缺氧表面作为所谓的阳极区，便会产生腐蚀。所形成的氧浓差电池是通过引起钢管表层阴极和阳极的不同电流密度，从而使腐蚀产生自催化过程，降低了缺氧阳极附近土壤的PH值，即升高了氯离子浓度，致破坏了此部位钢管的氧化膜。根据上述分析可知：氧浓差电池的形成对管道的安全造成了严重的隐患和威胁。

2.1绝缘层防腐法

此种方法的目的是抑制腐蚀电流，为此需增加燃气钢管和土壤间的等效电阻。目前，较为有效和主流的方法是用沥青材料作为钢管的绝缘层，其防腐效果良好。实施绝缘层防腐法，需确定钢管的防腐绝缘等级，而绝缘等级受土壤的电阻率影响，因此，防腐的重点施工在于能否准确测量出土壤的电阻率。

2.2外加电源阴极保护法

城市燃气钢管被腐蚀多由其外壁的防腐绝缘层受损引起，而绝缘层保护无法从根本上预防物理损坏，因此，目前多利用电保护法和绝缘层保护相结合的方法。

所谓电保护法，其原理是使金属钢管均等效为阴极区来抑制腐蚀，因此，电保护法又叫做阴极保护法，其通常分为两种，分别是外加电源阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法。外加电源阴极保护法，需将电源负极和钢管相连，正极和接地阳极相连，其保护电流由电源正极至辅助阳极，再由土壤至钢管，最后回到电源负极。被保护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀受到抑制。

值得注意的是外加电源这种保护方法中，存在最小和最大保护电位两个概念。最小保护电位即钢管所能受到阴极保护的最低电位，受土壤腐蚀性影响，在城市燃气钢管方面，最小电位多选取对地-0.85V。最大保护电位，一般选取-1.30V左右。

2.3牺牲阳极的阴极保护法

虽然外加电源对钢管有很强的保护作用，但是钢管邻近的金属和设备会因没有保护电流的输入，被等效为阳极而被破坏。为此，在城市燃气钢管保护中，经常采用牺牲阳极的阴极保护法，以达到对钢管周围其他金属管线的保护作用。通常用比燃气钢管电极电位更为负的金属同燃气钢管相连组成原电池，此时，阳极由电位相对燃气钢管较负的金属等效，腐蚀变会被转嫁承担，阴极得到了有效保护。用作牺牲阳极的材料常用镁、铝、锌等合金组成，这种组合方式，其电流的输出，对燃气钢管的保护效果的较好。

3.1城镇燃气阴极保护的相关规范

《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中规定：

(1)城镇燃气埋地钢质管道必须采用防腐层进行外保护。

(2)新建的高压、次高压、公称直径≥100mm的中压管道和公称直径≥200mm的低压管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统。管道运行期间阴极保护不应间断。

(3)防腐管回填后必须对防腐层的完整性进行检查。

(4)新建管道的阴极保护设计、施工应与管道的设计、施工同时进行，并同时投入使用。

3.2阴极保护方案确定原则

在实施阴极保护时，应该遵循以下原则：

(1)市内管网和短距离管道采用牺牲阳极。

(2)长距离输送管道采用外加电流。

(3)城镇燃气管道外加电流尽量采用深井阳极系统，最好用恒电流控制。

(4)避免对其它管道的干扰，新建管道与旧管道统一考虑。

3.3阴极保护合格标准

实施阴极保护的合格标准为：

(1)保护电位为-850mV(相对于Cu/CuSO4饱和参比电极)或者更负。

(2)阴极极化电位不得小于100mV。

(3)当土壤中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，保护电位应达到-950mV(相对于Cu/饱和CuSO4)或更负。

(4)最大保护电位的限制应根据覆盖层环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般可取-1.5V(相对于Cu/饱和CuSO4)。

目前，多数城市燃气管道仍采用传统的绝缘层防腐法对钢管腐蚀进行抑制，这种方式不但可靠性差、而且一旦出现物理性损伤，直接容易出现穿孔腐蚀。相比之下，采用阴极保护法和绝缘层保护法相配合，能够在最大程度上降低了管道的维护成本，提高防腐效果，进而达到改善供气环境和延长管道寿命的目的，从而使燃气管道能够经济可靠地运行。

『贰』 如何用压降法测量管道阴极保护电流

长线线路内流动的电流（如电缆金属护套或管道）可根据欧姆定律，测取一段线路上的
电压降，再通过计算得出电流值
对于中强度钢(DT34或35)电导率可取6×l06S/m；
高强度钢(DT52或62)电导率可取5.6×l06S/m。
在30m管道上产生1mV压降，与之相对应的管道电阻和管道电流数据列在附录中。这
些数据仅对焊接管道适用。
对于DN700以下的管道，电流测量若选取管长30m，管段电阻约为o．3mΩ，当选用精确
的电压表，可测出o．ImV的电压，所以测量的精确度≥o．3A。对于大于DN700的管道，电
流测量段一般以50m为宜。由于壁厚的变化（无缝钢管为10%，焊接管为5%）及难以得到
钢的准确电导率，所以，在测量时尽量采用较长的管道长度，管径大于Im时，测量长度lOOm
是合适的。为便于地面测量，在设计中，设有电流测试桩时，对测量段长度应有规定。
通常电流测试桩内接有4条导线，可按电阻测量方法，对ab段的电阻进行实测标定，这
样作可以免去长度和电导率等因素带入的误差。
测量操作时，先用数字万用表粗测，并判断极性，然后再用UJ33a电位差计精测。

『叁』 埋地钢管管线在怎样的条件下要做阴极保护措施

在长输埋地管线，为了保证管道在潮湿环境不易被腐蚀，可采用阴极保护措施！有几种方法！

『肆』 埋地钢质管道阴极保护是什么意思

阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的回状态，使金属表面各点达答到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。

原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。

(4)埋地钢管阴极保护如何检测扩展阅读：

金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。

由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。

阴极保护使用的场合较多，它通常由一个电源变压器和一个桥型整流器组成。阴极保护的电压是可以调节的，使用的电源负荷较大。它把交流220 V电源通过变压器和整流电路变成直流，将负电极接至金属外皮，正电极接地，确保线缆外皮对地保持适当的负电位，这样线缆的金属外皮就不容易受到腐蚀了。

『伍』 临时阴极保护（锌带）是如何用的

1、首先将锌阳极带散卷，将阳极带在地面捋直，散卷时，如果环境温度太低，应避免突然弯曲和过度弯曲，避免锌阳极折断。根据设计要求截成规定长度。
2、检查锌阳极带表面是否有油污、用抹布或者砂纸清除油污
3、将锌带两端的铁芯剥出20mm，将铁芯用砂纸打光。套上收缩管。
4、将电缆铜芯剥出20mm，用对应的铜管套住铁芯以及电缆铜芯，用液压钳压实。用万用表检测连接处的导通性。
5、用胶带密封接头并用收缩套收紧
6、根据要求将其缠绕在管道上，按要求连接电缆。

『陆』 阴极保护是什么

阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。

阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。

保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。

阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。

网状阳极阴极保护方法

网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。

网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点：

1) 电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。

2) 基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。

3) 不需回填料，安装简单，质量容易保证。

4) 储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。

5) 不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。

6) 埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。

7) 性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供电流，但其可靠性，寿命和综合经济效益远高于牺牲阳极；

深井阳极阴极保护

深井阳极阴极保护是近年来兴起的一种阴极保护方法，采用的阳极与浅埋基本相同，但施工较浅埋阳极复杂得多，且一次性投资比较高，调试比较麻烦。现场是否适合采用深井保护还需考虑当地的地质情况、地层结构以及周围金属构筑物的分布情况。但从其保护效果及投资来说，推荐在需要对整个大型罐区和埋地管网进行保护时采用。深井阳极也可用于保护长输管道，但由于现场施工复杂等原因，一般很少采用。

柔性阳极产品

柔性阳极亦称缆形阳极，是一种新型阳极，早期主要是为解决覆盖层老化的老龄管道的阴极保护问题而研制开发，目前已广泛应用于新建和已建管道及储罐的保护。

该阳极的基本结构为铜芯外面包裹导电聚合物及耐酸碱编织层，然后经过特殊的工艺处理，使之具有耐热、抗老化的性能，在允许在工作电流范围内，其工作寿命预期可达40年以上。这种结构，铜芯确保了纵向低电阻，可以把电流传到很远；而且导电聚合物确保了横向有一较高电阻接地，使铜芯中的电流只能慢慢地“滴入”地中。柔性阳极产品和常规辅助阳极相比，柔性阳极在下列领域具有优越性：

①覆盖层老化的旧管道；

②错综复杂的管网；

③储罐罐底外壁；

④长距离、小间距平行的管道；

⑤高电阻率环境。

埋地钢结构防腐蚀技术

埋地金属构筑物的种类繁多，包括输送各种流体的金属管道、管网，也包括各种各样的金属储罐，以及各种避雷接地装置（网）等等。这些金属构筑物直接或通过防腐层间接与土壤接触。土壤是由固态、液态、气态三相物质所组成的复杂的混合体系，它的结构、成分以及其它环境因素的相互作用，使得土壤腐蚀性比其他介质更为复杂。土壤酸碱性、细菌类型及含量、无机盐离子类型及含量、杂散电流大小及方向等是影响其腐蚀性能的重要因素，有时土壤的这种腐蚀是很严重的。总体上讲，土壤腐蚀会不同程度降低金属构筑物的使用寿命。而且，由于不同条件下金属构筑物会发生不均匀腐蚀，对管道而言会造成局部穿孔，更是大大影响了整条管道的使用寿命。因此对埋地金属构筑物进行有效的保护是十分必要的，现有解决方案一般采用外涂层与阴极保护联合使用的方法。阴极保护分为牺牲阳极保护和强制电流保护两种方法，以下对两种方法分别进行介绍。

1．牺牲阳极法

将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低速率的方法。

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。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中，锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。

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。

2. 强制电流保护法

将被保护金属与外加电流负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀受到抑制。强制电流保护法的主要设备有，恒电位仪、辅助阳极、参比电极。

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

3.强制电流阴极保护系统组成

* 阳极地床

阳极地床一般分为浅埋阳极地床和深井阳极地床两种。

* 阴极保护控制系统

阴极保护的控制系统由恒电位仪、控制箱、阳极地床、阴极通电点组成 * 阳极地床通过汇流电缆与恒电位仪阳极接点相连。阴极通电点设置两根阴极电缆和两支电位控制用长寿命固体硫酸铜参比电极。

* 阴极保护检测系统

阴极保护检测系统由恒电位仪和管线测试桩组成，恒电位仪可以自动测量通电点的电位、恒电位仪的工作电位和输出电流；管线测试桩可检测管道的保护电位和牺牲阳极的工作电位、输出电流、开路电位。

* 阴极保护排流系统

杂散电流干扰强烈的地区的管道应采取排流保护。在长输管道与高压输电线路平行段或者与电气化铁路交叉平行段必须根据杂散电流影响的大小设置排流阳极组。

* 临时保护系统

按照阴极保护设计规范的要求，如果管道的施工期超过6个月，此管道应该设置临时阴极保护系统，来避免外加电流阴极保护系统投用前管道受到土壤的腐蚀。

* 阴极保护绝缘与电连接系统

为保障阴极保护电流不泄漏到非保护的金属部分，在长输管道两端设置绝缘接头。

* 套管中管道的阴极保护

当管道穿越公路、铁路时，需要加钢质套管。为了保证套管中管道在设计寿命年限之内不受腐蚀，必须采用镯式锌阳或锌带极进行阴极保护。

牺牲阳极

在腐蚀介质中，当牺牲阳极与保护体形成电性连接后，靠阳极自身的溶解提供阴极保护电流，作为牺牲阳极的材料一般具备以下几个条件：

1． 具有足够负的电位，且很稳定。

2． 工作中阳极极化率小，溶解均匀，产物可自动脱落。

3． 有较高的电流效率。

4． 电化学当量高。

5． 腐蚀产物无毒，不污染环境。

6． 价格便宜，来源方便。

目前较常用的牺牲阳极材料有锌基、铝基和镁基合金阳极，其材料成分和电化学性能不同，应用环境也有所不同。