关于阴极保护电位的几个问题
一、阴极保护中电位测量的原则
在对管/地电位测量的时候,有三种意义:
①衡量土壤腐蚀性性的一个参数就是没有施加阴极保护的管/地电位;
②用来判断阴极保护程度的另外一个重要参数就是施加阴极保护管/地电位;
③判断干扰程度的一个重要的指标就是有干扰时候的管/地电位。
根据电化学保护来理解管/地电位,所测量的管/地电位必须是纯极化电流,这种电位中不应该含有土壤的IR降,这样就能够使测量的结果非常可靠。
这种影响表现为,涂覆良好,极化完全的管道测量出来的断电极化电位是没有什么变化的,裸金属状态下就会有少许变化。
二、如何限制阴极保护电位
众所周知,防腐层和阴极保护相结合,是埋地管道腐蚀控制的最佳方案。
经验表明,有涂层但没有阴极保护的埋地管道,会比裸管更容易发生腐蚀穿孔。
尽管阴极保护是对涂层的有利辅助,但它对于涂层的破坏作用也不能被忽视。
阴极保护对于涂层的破坏表现在两方面:
1.阴极保护所产生的碱性环境将加速涂层的老化;
2.阴极保护产生的氢气将造成涂层的剥落,阴极剥离。
如果阴极保护的水平是适当的,上述问题不会发生,但如果阴极保护过度,“过保护”,则其破坏作用不可忽视。
评判阴极保护的水平,是通过测量管地电位。
管地电位分为通电电位和断电电位,目前,实际操作中是采用通电电位来判断阴极保护的效果和水平的。
早在上世纪80年代,美国空军基地实验室就对保护电位和阴极剥离的关系进行了研究并的出如下结论:
1.断电电位为-1.02—-1.07V CSE时,没有氢气析出;电位在-1.12V CSE时,有少量气体析出;电位在-1.17—1.22V CSE时,有大量的气体析出。
2.断电电位达到-1.22V CSE时,加大外加电流,只有通电电位会随之增大,析氢量会随之增加,而断电电位几乎不变。
通电电位和断电电位没有直接关系。
3.对于厚涂层,断电电位达到-1.22V CSE并有大量气体析出时,仍没有剥离现象,此时的通电电位为-8.0V CSE;而薄涂层,如熔结环氧、塑料胶带涂层,在断电电位为-1.02V--1.07V CSE时,还没有明显气体析出时就发生了剥离,此时的通电电位为-1.16VCSE。
因此,不同的涂层,发生剥离的断电电位也不一样。
通过上述结论可以看出,析氢和断电电位有直接关系;尽管析氢并不意味著涂层的剥离,但在实际生产管理中,仍然以控制析氢作为最大保护电位的判断标准。
上述结论表明,通电电位和断电电位没有直接关系,和析氢也没有直接关系,生产中限制最大通电电位是没有
根据的。
由于通电电位的测量简便易行,它已经成为目前的通行做法,但它确实是不可靠、不科学的。
正确的做法应该是测量断电电位,并将其控制在-0.85V--1.15V CSE。
三、阴极保护电位测试操作规程
(一)准备
工用具:便携式参比电极、数字万用表、铁锹。
(二)检查
1、检查确认便携式参比电极内部必须为饱和硫酸铜溶液(液体和硫酸铜固体并存),并充满容积的1/2以上。
2、检查确认数字万用表灵敏可靠。
(三)操作
1、测试前清理干净参比电极底端的固体和杂质,将参比电极插入管道顶部上方1M范围的地表潮湿土壤中,保持参比电极与土壤电接触良好。
2、打开数字万用表,将量程选择在直流2V电压测试档,将黑色探针接在参比电极上,红色探针接在测试桩接线柱上,读取测量数据,并记录。
如发现保护电位达不到或超过允许范围时,及时向上级领导汇报。
3、对于腐蚀比较严重的地段,测试时应在管道上方距测试点1M左右挖一安放参比电极的深坑,将参比电极置与距管壁3~5CM的土壤上,用电压表调至适当量程,测量数据。
4、测量强制电流阴极保护受辅助阳极地电场影响的管段,应将参比硫酸铜电极朝远离地电场源的地方逐次安放在地表上,第一个安放点距管道测试点不小于10米。
以后逐次移动10米,用数字万用表测量电位,当相临两个安放点测试的电位差小于5mV时,参比电极不再往远方移动,取最远处的管地电位值为该点的管道对远方大地的电位值。
5、认真记录测量数据,并按要求上报。
四注意事项
1、保护电位测试采用地表参比法。
每月对沿线所有电位桩检测一次,将所测数据汇总成表,对远传数据进行校核。
2、当管道有过保护或保护不到时,应及时调整两端阴保站内仪器的电位输出,并加强沿线电位测试工作,调整仪器期间应每天测试一次,直到沿线各测试桩电位稳定在-0.85~-1.5V时为止。
3、测试过程中若发现管道上某段电位有陡降现象时,应认真观察周围环境,查找沿管道施工或管道防腐层破坏等原因,及时向上级领导汇报,并协助处理。
四、造成阴极保护错误电位测量结果的因素
1、未知的绝缘装置,例如未连接的管件或管道连接器,造成测试连接点和参比电极位置之间的管道上电器不连续性;
2、在电位测量过程中,由测试者接触仪表接线柱或测试线电路中的金属部分所形成的并联电路,例如测量线夹子和参比电极;
3、有毛病或不适合的仪表,不正确的电压量程的选择,仪表没有校准或归零,或阻尼式仪表放置在潮湿的地上。
4、所测值的极性不正确;
5、载有阴极保护电流的导体用作导管电位测量的测试线。
五、管地电位测量工作中,要充分认识土壤电阻率、阳极位置、防腐层漏点大小及分布对测量结果的影响
尽管在测试桩处测到的结果满足保护要求,这并不意味整条管道都处于有效的阴极保护之下,管地电位测量的关键是将参比电极位于防腐层漏点处,而实际上做到这一点是很困难的,可靠的方法是进行近间距管地电位测量(CIPS)或用直流电位梯度法(DCVG)测量漏点处的实际保护电位。