管道阴极保护知识第3节阴极保护参数

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1、系列课程油气开采职业技能培训各种金属材料在不同的介质条件下，具有不同的腐蚀电位、保护电位和保护电流密度。正确选择和控制这些参数是决定保护效果的关键。第三节阴极保护参数管道自然腐蚀电位就是金属管道在未通电保护之前的对地电位，简称自然电位。自然腐蚀电位随着管道表面状况(防腐层质量、管道腐蚀情况等)和土壤条件的不同而异。此外，季节的变化对管道自然腐蚀电位的影响也很大。一、自然腐蚀电位为使腐蚀过程停止，金属经阴极极化后所必须达到的电位称为最小保护电位。显然最小保护电位等于腐蚀原电池阳极的起始电位。埋地油气管道的最小保

2、护电位与管材种类、土壤情况有关。根据实验测定，钢质管道在一般土壤中的最小保护电位为一0．85V左右(相对饱和硫酸铜参比电极)。二、最小保护电位管道通人阴极电流后，管道电位变负，当其负电位提高到一定程度时，H+在阴极表面还原，使得管道表面会析出氢气，减弱甚至破坏防腐层的粘结力。所以必须将通电点电位控制在比析氢电位稍正一些的位置。这个电位称为最大保护电位。最大保护电位应经过试验，考虑防腐层的种类及环境来确定，以不损坏防腐层的粘结力为准。三、最大保护电位保护电流密度是指被保护金属上单位面积所需的保护电流。管道保护电

3、流密度与管材、防腐层状况、土壤环境等因素有关，有时还受到季节的影响。阴极保护时，使管道停止腐蚀或达到允许程度时所需的电流密度值称为最小保护电流密度。四、保护电流密度因为保护电流密度不是固定不变的数值，所以，一般不用它作为阴极保护的控制参数；只有无法测定电位时，才把保护电流密度作为控制参数。对于无防腐层的裸钢管道，最小保护电流密度可用下列经验公式表达：i×p=50式中i——最小保护电流密度，μA／m2；p——土壤电阻率，Ω·m。不同表面状况的钢管的最小保护电流密度参见表1—3—3。表1—3—3不同表面状况的钢管

4、的最小保护电流密度从表1—3—3中可以看出：裸管比有防腐层的管道需要的保护电流密度大得多；土壤电阻率越小，需要的保护电流密度越大。由于在实际工作中很难测定腐蚀电池的阴、阳极的具体位置和面积的大小，故表l一3—3中所列数据都是按与电解质接触的整个被保护金属表面积计算的。类似的试验数据对于较小的金属构筑物，如油罐的罐底、平台的桩等是适用的；对于沿途土壤电阻率和防腐层质量变化较大的长距离管道，则往往偏差较大。故对于管道的阴极保护，常以最小保护电位和最大保护电位作为衡量标准。(1)在施加阴极电流的情况下，测得管地电位

5、为一850mV(CSE)或更负。测量中必须排除附加电压降(IR降)的影响。该指标是一个被广泛接受的参数，大量试验和工程实践都证明采用该指标时，埋地管道阴极保护效果显著，安全可靠。五、阴极保护准则SY／T0036--2000提出的阴极保护准则有以下内容。(一)埋地钢质管道阴极保护准则(2)相对饱和硫酸铜参比电极的管／地极化电位为一850mV或更负。(3)管道表面与土壤接触的稳定的参比电极之间的阴极极化的电位值最小为100mV。这一准则可能用于极化的建立过程中或衰减过程中。负偏移100mV称为管道极化偏移电位，它

6、是在中断保护电流后，测定即时出现的管道／土壤界面问实际的保护电位与自然电位的差值。当此值超过100mV时，可以认为管道受到了良好的阴极保护。本指标用于管道表面是均匀极化而又没有杂散电流干扰的情况下，判定阴极保护效果是相当准确的。在具有中断电流测量手段时，推荐采用这个指标。(1)对于裸钢表面或涂敷不良的管道，在预先确定的电流排放点(阳极区)确定净电流是从电解质流向管道表面。(2)当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0．5％(质量百分数)时，通电保护电位应达到一950mV或更负。(二)特殊条件的考虑在工

7、程实际中也可采用通电情况下管道对地电位较自然电位向负偏移300mV以上的指标。选用这个偏移指标时应考虑以下因素：(1)本指标不能提供完全的保护，但在无杂散电流环境下，对裸露或防腐层质量低劣的管道则是切实可行的手段：(2)在具有良好防腐绝缘层的管道或受到杂散电流干扰的管道上，使用本指标是浪费的或错误的；(3)本指标能有效地停止大部分金属管道的宏观腐蚀，但是对停止金属管道表面上的微观腐蚀将是有限度的。在应用上述判定指标时，应注意测量误差，因为地下管道阴极保护电位不是在金属和土壤介质接触界面上的某一点进行测定，而是

8、将参比电极放在位于管道上方或在地面的遥远点上进行测量，管道金属和电解质溶液界面上的电位差不会完全等同于管道金属与土壤间的电位差，这是由于电流流经管道，金属界面与参比电极之间的土壤之间产生附加电压降(IR降)造成的。它表现为测得的管地电位比实际更负，即地面测量虽已达到保护电位，实际管道并不一定达到了保护电位。这是管道保护工在实际工作中应充分考虑的。上面列举的各种指标，分别适用于不同的对象和场合。在实际