管道阴极保护培训.ppt

延长石油延长石油(集团集团)管道运输公司管道运输公司管道阴极保护系统培训管道阴极保护系统培训西安石油大学机械工程学院西安石油大学机械工程学院陈兵陈兵13152041170bchen@2011年年7月月9/1/20241Ø理解金属腐蚀与控制原理理解金属腐蚀与控制原理Ø掌握埋地管道外腐蚀防护的方法掌握埋地管道外腐蚀防护的方法Ø掌握三层掌握三层PEPE防腐层结构防腐层结构Ø理解管道阴极保护原理理解管道阴极保护原理Ø掌握外加电流阴极保护系统结构掌握外加电流阴极保护系统结构Ø掌握管道阴极保护准则掌握管道阴极保护准则上午培训目的上午培训目的9/1/20242¡第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡第二章第二章 管道外防腐层管道外防腐层¡第三章第三章 管道阴极保护系统管道阴极保护系统¡第四章第四章 管道阴极保护准则管道阴极保护准则¡第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数培训内容培训内容9/1/20243第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制9/1/20244第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制9/1/20245第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制9/1/20246第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡腐蚀损失腐蚀损失 UK：1969年为13.65亿英镑，3.5%GDP。

US：1975年，700亿 4.2%GDP，1982年，1260亿，1992年，1700亿 NACE新统计为3000亿，GDP4.2%，其中基础设施为1500亿 中国石油行业：中国石油行业： 1987年统计，漏泄：容器0.14次/台年，管道2万/年；1989年，石化约20亿； 2003年10月发表的《《中中国国腐腐蚀蚀调调查查报报告告》》指出：我国腐蚀损失为5000亿亿元元/年年，，5%GDP，其其中中20%可可以以避避免免，，占占1000亿元9/1/20247¡腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素之一据美国国家输送局统计，美国45%的管道损坏是由外壁腐蚀引起的而在美国输气干线和集气管线的泄露事故中，有74％是腐蚀造成的1981-1987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万公里的管线上曾发生事故1210次，其中外腐蚀517次，占事故的42.7％；内腐蚀29次，占2.4%；因施工质量问题造成的事故280次，占23.2%¡随着管道的大量敷设和运行时间延长，管道事故时有发生由于管道所输送的物质一般为有害物质，一旦发生泄漏或断裂，就会对其周围的环境和人员产生严重的后果。

例如，1960年美国Transwestern公司的一条X56钢级的、直径为762毫米的输气管道破裂，破裂长度达13公里1989年6月苏联拉乌尔山隧道附近由于对天然气管道维护不当，造成天然气泄漏，随后引起大爆炸，烧毁了两列铁路列车，死伤800多人，成为1989年震惊世界的灾难性事故¡六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果管道腐蚀防护的意义管道腐蚀防护的意义9/1/20248第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制 思考：大家都知道，铁放在潮湿的空气中一段时间会生锈，思考：大家都知道，铁放在潮湿的空气中一段时间会生锈，谁知道这是为什么？谁知道这是为什么？ 铁生锈是铁与空气中的氧气和水接触，发生电化学反应，而产生的一种电化学腐蚀 4Fe+3O2+H2O=2Fe2O3·H2O 铁失去电子被氧化；氧得到电子被还原阳极反应：Fe+nH2O→Fe2+·nH2O +2e 阴极反应：1/2O2+H2O+2e→2OH-9/1/20249¡腐蚀概念 ISO定义：金属与环境间的物理-化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。

注：该相互作用通常为电化学性质，伴随着氧化-还原反应的发生见GB/T 10123-2001） 金属的电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀 腐蚀的本质：金属发生氧化-还原反应 油气管道，特别是长输管道所选用的管材常为碳钢或合金钢，金属腐蚀是管道保护过程中要解决的主要问题第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制9/1/202410腐蚀原电池腐蚀原电池—电化学腐蚀的前提电化学腐蚀的前提Ø金属回路：连接阴极和阳极的任何金属；Ø阴极：被保护的部分，得电子；Ø阳极：被腐蚀的部分，自身失去电子；Ø电解质：导电介质Fe阳极 C阴极导线导线FeFe2+ 2+ 0H0Hˉˉeˉeˉ腐蚀原电池腐蚀原电池9/1/202411第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡金属电化学腐蚀金属电化学腐蚀热力学热力学Ø金属从矿石中提炼出来时，需要提供很大的能量，使其处于一个高能级状态这些矿石是典型的金属氧化物，如用来炼钢的赤铁矿（Fe2O3）Ø热力学的一个规律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。

Ø因此，多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物Ø金属转化成低能量氧化物的过程就是腐蚀9/1/202412第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡金属电化学腐蚀动力学金属电化学腐蚀动力学Ø金属在电解质中受自身材质、电解液种类、电解液浓度、温度、PH值等影响其电极电位不相同Ø当这些金属在电解液中作为腐蚀电池的阴、阳极时会产生电位差，引起腐蚀电池中的电流流动，即腐蚀电流Ø腐蚀的驱动力是电极电位差9/1/202413第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡碳碳- -铁电池在中性土壤中的腐蚀图铁电池在中性土壤中的腐蚀图0.3V（C）-0.5V（Fe） 阴极阳极E（V）+㏒i-0.1V9/1/202414第一章第一章 金属的腐蚀与控制金属的腐蚀与控制¡金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类Ø按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀Ø按腐蚀破坏的形貌特征分类：全面腐蚀、局部腐蚀Ø按腐蚀环境分类：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀以及化学介质中的腐蚀9/1/202415土壤腐蚀土壤腐蚀¡土壤的腐蚀性土壤的腐蚀性Ø土壤是土粒、水和空气的混合物。

由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀 Ø土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性土壤是不均匀的，因此长距离的地下管道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质可能有较大的变化土壤中还有大量微生物，对金属腐蚀能起加速作用9/1/202416土壤腐蚀土壤腐蚀¡埋地管道的外腐蚀埋地管道的外腐蚀 由于钢管的材质不同；土壤环境中的透气性、含水量、酸度、含盐量、电阻率、氧气浓度等不同；使得管道在土壤中的电位不同，从而在管道表面形成阴、阳极，驱动腐蚀的发生管道是金属回路、土壤是电解质钢铁表面的微小原电池示意钢铁表面的微小原电池示意图图阳极（阳极（Fe）：）：Fe - 2e = Fe2+ 阴极阴极（（C）：）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（铁锈）（铁锈）9/1/202417土壤中的腐蚀电池土壤中的腐蚀电池通过组成、结构不同的土壤，形成长距离腐蚀宏电池：Ø氧的渗透性不同而造成氧浓差电池Ø其中一种土壤含有硫化物、有机酸或工业污水 腐蚀电流（长线电流）可达5A 流动的范围可超过1.5Km管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池9/1/202418土壤中的腐蚀电池土壤中的腐蚀电池Ø局部不均匀性所引起的腐蚀宏电池 与土壤中石块等夹杂物接触处，石块等阻止氧的传输，该部位金属为阳极； 与土壤本体接触处，氧可通过土壤本体传输，该处的金属为阴极。

Ø金属所处状态的差异 异金属接触、温差、应力Ø埋设深度不同及边缘效应 较深的部位－阳极 较浅的部位－阴极1 旧管道（阴极），2 新管道（阳极）9/1/202419土壤腐蚀土壤腐蚀¡影响土壤腐蚀性的因素影响土壤腐蚀性的因素 主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率 Ø土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量 Ø氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响Ø土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减小，土壤腐蚀性增强 ØpH值愈低，土壤腐蚀性愈强9/1/202420土壤腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀性划分标准极　强强中弱极 弱土壤电阻率(.m)<1010-2525-5050-100>100土壤含盐量(%) >0.75 0.75-0.10.1-0.050.05-0.01<0.01土壤含水量(%)12-2512-1010-77-3<3土壤 PH 值<4.5 4.5-5.5 5.5-77-8.5>8.5按电阻率(.m)判断土壤腐蚀性 低 较低 中等较高 高 特高中国>50 20-50<20英国>35 20-30<15美国>50 20-50 10-207-10 <7 原苏联>100 20-100 10-20 5-10 <5日本>6045-60 20-45 <20法国>10050-100 20-50 <209/1/202421土壤腐蚀土壤腐蚀低碳钢材料在中国不同地区土壤的腐蚀数据9/1/202422影响土壤腐蚀性的因素影响土壤腐蚀性的因素¡杂散电流杂散电流Ø杂散电流是指直流电源设备漏电进入土壤产生的电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀破坏。

Ø杂散电流流出的部位成为腐蚀电池的阳极区，金属发生氧化反应转变为离子进入土壤Ø腐蚀掉的金属量和流过的杂散电流的电量成正比，可以按法拉弟电解定律进行估算 9/1/202423杂散电流杂散电流从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解 根据Akumob引自（金属腐蚀理论及其研究方法）P133　电车　电流流出　轨道 阳极区域（严重腐蚀）　　 阴极区域　　架空线　　　＋9/1/202424细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌在腐蚀过程中的作用包括：Ø有的细菌的生命活动的代谢产物具有很强的腐蚀性 Ø有的细菌的生命活动能促进金属腐蚀的阴极反应，影响电极反应动力学过程 Ø有的细菌活动改变了金属周围的环境条件，如氧浓度，盐浓度，pH值，增加土壤的不均匀性 Ø有的细菌活动能破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性，或使缓蚀剂分解失效9/1/202425土壤腐蚀性的估计土壤腐蚀性的估计确定土壤的腐蚀性：Ø电阻率法Ø测定极化特征的极化曲线法Ø测定土壤腐蚀速度的极化阻力法Ø氧化还原电位法9/1/202426（1）减小土壤的腐蚀性 加强排水，降低地下水位，保持土壤干燥在酸性土壤地段，可以在钢管周围填充石灰石碎块。

在埋置管道时用腐蚀性较小的土壤回填2）覆盖层保护 石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性氧煤焦沥青涂层耐蚀性很好，但毒性大塑料粘结带的防护性能优于石油沥青，且适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高3）阴极保护和涂料联合 阴极保护和涂料联合是保护地下钢铁管道最经济有效的方法埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护9/1/202427埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护Ø采用外涂层和施加阴极保护是管道外腐蚀防护的主要手段Ø尽管管道的绝大多数表面都被涂层有效地保护着，但是在漏点处或是剥离区中将会产生较高的腐蚀速率，很可能导致穿孔或开裂所以埋地管线的涂层系统少有不与阴极保护共同使用的Ø阴极保护分类：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护Ø目前管道常采用外加电流阴极保护的方式9/1/202428埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护管道防腐蚀保护示意图管道防腐蚀保护示意图金属金属 + + 土壤土壤 腐蚀腐蚀9/1/202429埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护金属金属 + + 土壤土壤 腐蚀腐蚀涂层涂层将金属与土壤隔离开9/1/202430埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护 金属金属 + + 土壤土壤 腐蚀腐蚀涂层涂层将金属与土壤隔离开阴极保护阴极保护针对有的缺陷涂层9/1/202431埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护整流器整流器将交流电流转变成将交流电流转变成脉动直流电流脉动直流电流9/1/202432埋地管道外腐蚀防护埋地管道外腐蚀防护通过涂层涂层+ +阴极保护阴极保护，最终形成一个完整的管道保护系统。

9/1/202433第二章第二章 管道外防腐层管道外防腐层Ø防腐层的用意是要在金属表面上形成一层绝缘材料的连续覆盖层，将金属与其直接接触的电解质之间进行绝缘（防止电解质直接接触到金属），也就是设置一个高电阻使得电化学反应无法正常发生Ø在现实中，所有的防腐层，不论总体质量如何都存在不连续点，也被称做漏点，这些漏点一般是在涂敷、运输或者安装过程中产生的很多管道从竣工投产到以后的日常运行中，经常处于外防腐层有严重破损的状态下防腐层漏点一般是由于防腐层老化、土壤应力或是管道在土壤中移动而产生的，有时也可能来自未被及时发现的第三方破坏9/1/202434第二章第二章 管道外防腐层管道外防腐层涂层优点不足煤焦油瓷漆80年+的使用寿命，针孔少与钢材黏结力高，抗阴极剥离对健康和空气质量的影响 工厂预制缠带系统30年+的使用寿命，针孔少，与钢材黏结力高屏蔽土壤中的阴保电流 熔结环氧双层熔结环氧 35+年的使用寿命，针孔少，与钢材黏结力高，抗阴极剥离抗冲击磨损能力较低吸湿率高 多层环氧/挤出聚烯烃系统 低的保护电流需要量，高的抗阴极剥离能力，与钢材优异的黏结性，高抗冲击和磨损性能 原始投入高，可能对阴保电流造成屏蔽 管道常用外涂层种类管道常用外涂层种类9/1/202435第二章第二章 管道外防腐层管道外防腐层三层三层PEPE防腐层防腐层Ø管道埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层，其结构为： 底层：熔结环氧底层，厚度≥100μm； 中间层：共聚物热熔胶厚度170～250μm； 外层（背层）：聚乙烯防腐层，厚度≥3.0或≥3.7mm。

Ø根据德国调研数据，三层PE涂层的使用寿命在30年以上，是一种性能优异的外防腐涂层从强度方面考虑，三层PE分为普通型和加强型（穿跨越段），普通型涂层总厚度为3.0mm左右，加强型涂层总厚度超过3.7mm9/1/202436三层PE结构示意图第二章第二章 管道外防腐层管道外防腐层9/1/202437第三章第三章 管道阴极保护系统管道阴极保护系统阴极保护原理阴极保护原理如果外加阴极极化电流，金属的腐蚀电位将由原来的Ecorr移至Eal，而金属的腐蚀电流就由Icorr降到Ial，其外加的阴极电流称为保护电流I保如果继续增大外加阴极电流，使金属的电位移至阳极的初始电位，即E=Ea0，则金属上的阳极溶解电流Ia=0，表示微电池腐蚀停止，金属即得到了完全保护 9/1/202438第三章第三章 管道阴极保护系统管道阴极保护系统阴极保护原理阴极保护原理 对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使所有阴极点的电位都达到了最活泼阳极点的开路电位时，结构物上的腐蚀就停止了9/1/202439阴极保护的两种方法阴极保护的两种方法外加电流的阴极保护外加电流的阴极保护 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护9/1/202440牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护护 Ø两种金属相接触而产生的腐蚀电池。

在这种腐蚀电池中一种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀在牺牲阳极的阴极保护技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池Ø通过将一种十分活泼的金属与管道相连接来实现，这种金属将发生腐蚀并由此向管道提供电流在牺牲阳极阴极保护的情形下，阴极保护并没有减少腐蚀，它其实只是将所保护的结构的腐蚀转移到了牺牲阳极上面 9/1/202441Ø在一般情况下，牺牲阳极提供的电流是有限的所以，牺牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小的情况下同样，管道钢材和牺牲阳极金属之间的驱动电压也是有限的因此，阳极和土壤之间的接触电阻必须很低以使阳极输出有用数量的电流这也就意味着在一般安装中，牺牲阳极用于低电阻率土壤中（100欧姆·米）Ø常用的牺牲阳极有镁（Mg）阳极和锌（Zn）阳极牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护护 9/1/202442土壤电阻率 推荐采用的牺牲阳极 ＞100 不宜采用牺牲阳极 60～100 纯镁、镁锰合金系列 15～60 镁、铝、锌、锰系列阳极 ＜30 潮湿环境 锌合金牺牲阳极 ＜15 锌合金牺牲阳极 牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护护 9/1/202443外加电流的阴极保外加电流的阴极保护护Ø为避免牺牲阳极的驱动电压有限的问题，可利用阳极地床和一个电源，使电流通过外部电源加到管道表面 。

Ø最常用的电源是整流器，该装置把交流电转化为低压直流电，整流器常常配备有在合理范围内精细调节直流输出的功能Ø阴极保护需要有一个直流电源和一个辅助阳极，放置在距保护构件一定距离的位置上Ø直流电源的正极连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）Ø电流从辅助阳极流出，经大地到达管道表面破损处，再沿管道流回电源的负极9/1/202444Ø直流电源的正极连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）Ø电流从辅助阳极流出，经电解质到达管道表面（破损处），再流回电源的负极外加电流阴极保护系统示意图外加电流阴极保护系统示意图9/1/202445外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成p电源电源：外加电流阴极保护电源分为：整流器和恒电位仪两种Ø整流器：是一种将交流电转变为直流电的装置由变压器、整流元件、滤波器、控制单元等组成，它机构简单、易于安装、操作维护简便，工作稳定、适应性强9/1/202446外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成Ø恒电位仪：广义地说，恒电位仪也是一种整流器它是一种能自动地控制管道电位恒定的电子仪器它有一个控制电位和一个保护电位，恒电位仪的作用，就是控制输出使保护电位和控制电位达到一致。

若保护电位偏正则增加输出，若保护电位偏负则减小输出9/1/202447脉宽调制脉宽调制器器参比参比阳极阳极直流电源直流电源电位测量电位测量电源电源欠压保护欠压保护工作转换工作转换误差报警误差报警过流保护过流保护遥控切换遥控切换全桥逆变全桥逆变整流滤波整流滤波遥控通断遥控通断外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成9/1/202448外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成辅助阳极辅助阳极（也称惰性阳极）一般由高硅铸铁、铂钛或贵金属氧化物和填埋料（通常为焦碳）组成；阳极寿命应尽可能长，选择合适的数量并埋在土壤电阻率较低的位置以降低阳极接地电阻辅助阳极地床是阴极保护站重要的辅助设施，通常阳极地床型式可分为深井和水平连续浅埋两种形式，阳极材料采用贵金属氧化物或加铬高硅铸铁等阴极阴极（即管道）9/1/202449连接电缆连接电缆：功能是将上述各部分组件，按照技术要求连接成完整的保护系统 电缆类型电缆类型：－ 阳极电缆－ 阴极电缆采用铜芯线，其截面积的大小应保证流经导线的电流密度小于5A/mm2 － 零位接阴电缆 － 参比电缆采用截面积不小于 6mm2 铜芯线 － 接地电缆 外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成9/1/202450阴极保护正常运行的其它必要设阴极保护正常运行的其它必要设施施参比电极：参比电极：是测量被保护结构物电位的半电池（大家都知道结构物的电位值无法测量，只能通过与某个标准比较才能得出相对电位，参比电极就是这个标准）。

管道上最常用的参比电极是铜/硫酸铜参比电极结构为一根较粗的铜棒用做电极体，浸入饱和硫酸铜溶液它分为便携和长效两种长效参比一般埋设在通电点和测试桩附近用于测量管道电位9/1/202451阴极保护正常运行的其它必要设阴极保护正常运行的其它必要设施施测试桩：测试桩：Ø为了确认已经按照适用准则建立起符合要求的阴极保护，以及阴极保护系统的所有部分都正常运行，进行电性能测量和检测是十分必要的测试桩是用来测定埋地管线的阴极保护状况以及进行腐蚀控制相关的其他测试工作的最好途径Ø测试桩根据其功能，其类型为电位测试桩、电流测试桩、绝缘接头测试桩、牺牲阳极测试桩和穿路套管测试桩等9/1/202452阴极保护正常运行的其它必要设阴极保护正常运行的其它必要设施施绝缘件绝缘件：在长输管线中，绝缘接头用来断开被保护管道和与之相连的某些装置、设备、支路的电连接，避免阴级保护电流散失到不需要保护的相连部件上，以保证阴极保护技术的成功是管道阴极保护系统中不可缺少的重要管件在分输站的进出站、阀室放空管、阀室内接地处均设有绝缘接头电位变送器：电位变送器：电位传送器可将埋地金属管道的管地电位信号(-3～0V)隔离变换成标准工业信号（4～20mA）输出，便于站控系统进行数据采集和处理。

在大部分的阀室内均有电位传送器，用于传送管道电位9/1/202453虽然阴极保护的原理很简单：强制一直流电施加于金属结构以减小腐蚀速率，但是涉及到的一个明显问题是：我们如何知道埋地结构获得了充分保护？有多种准则允许我们判断是否达到充分的保护，其中最常用的准则是电位准则，也就是测量管道与地之间的电位以评估阴极保护电流从环境（土壤或水）流到结构上引起的结构电位相对于环境的变化有必要定期进行测量和检测，以便及时发现管道阴极保护状况的变化，有时可能需要频繁的测试和检测 第四章第四章 管道阴极保护准则管道阴极保护准则9/1/202454公认的阴极保护公认的阴极保护准则准则美国腐蚀工程师协会（National Association of Corrosion Engineers），简称NACE，成立于1943年，致力于制订预防与控制腐蚀方面的标准，已成为全球腐蚀研究领域中最大的组织在其标准RP-01-69(1996年版本)第6部分列出了三个用于埋地或水下钢质或铸铁管道阴极保护的基本标准：¡通电电位-850mV准则 ¡极化电位-850mV准则¡100mV极化值准则9/1/202455¡通电电位通电电位-850mV准则准则 1、在施加阴极保护时，测得的管道相对饱和硫酸铜参比电极（简称CSE）电位达到-850mV或更负。

2、阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1200mV（CSE）更负3、以上测量电位时应消除IR降的影响IR降：根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间的电解质（土壤）内产生的电压降Ø防腐工程师需要定期进行测量和检测，以便及时发现管道阴极保护状况的变化公认的阴极保护公认的阴极保护准则准则9/1/202456¡极化电位极化电位-850mV准则准则 这个标准规定，“相对饱和硫酸铜参比电极至少-850mV的负极化电位时”，就获得了准确的保护极化电位的定义是，“结构和电解质界面上的电位，是腐蚀电位和阴极极化电位的总和极化电位是在所有的电流源全部中断后直接测得的，通常指断或瞬间断电位公认的阴极保护公认的阴极保护准则准则9/1/202457¡100mV极化值准则极化值准则 这个标准规定的是如果“管道表面和与电解质稳定接触的参比电极之间最小的阴极极化电位是100mV”为满足这个标准可以测量到极化的建立或消除那么，就实现了正常的阴极保护 在施加阴保前，必须确定埋地结构测试位置处的自然电位在阴极保护通电、结构有足够的极化时间后再次测量该处电位通常，在阴保系统通电后，立即在测量位置上连续监测通电电位，在通电电位连续几分钟没有变化后，读取断电电位。

将断电电位和自然电位相比较，如果差值超过100mV，那么就可以认为该位置处已经满足了100mV标准公认的阴极保护公认的阴极保护准则准则9/1/202458¡净保护电流标准净保护电流标准 这个标准起初是基于这样一个概念得出的：如果结构上任何一点的净电流都是从电解质流向管结构的，那么就不会有任何从结构上流出的腐蚀电流公认的阴极保护公认的阴极保护准则准则9/1/202459第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数¡自然电位自然电位 自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.4～-0.7V（CSE）之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V9/1/202460¡最小保护电位最小保护电位 金属达到完全保护所需要的最低电位值一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护 NACERP0169建议“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85V（CSE）或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95V（CSE），该电位不含土壤中电压降（IR降）”。

实际测量时，应根据瞬时断电电位进行判断目前流行的通电电位测量方法简便易行，但对测量中IR降的含量没有给予足够重视其后果是很多认为阴极保护良好的管道发生腐蚀穿孔第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数9/1/202461¡最大保护电位最大保护电位 保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护” 最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于-1.1V由于受旧规范的影响，很多人还认为阴极保护最大电位不能低于-1.5V事实上这种观念使错误的，造成的危害也是巨大的判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位不低于-1.1V（西欧为-1.15V），通电电位再大也没有关系第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数9/1/202462钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数9/1/202463¡最小保护电流密度最小保护电流密度 使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/m2表示。

处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA/m2 第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数9/1/202464¡瞬时断电电位瞬时断电电位 在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.2 ～ 0.5秒中之内读取得结构对地电位由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降（介质中的电压降）由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.2～0.5秒之内的电位读数其断电电位应在-0.85V ~ -1.15V 第五章第五章 管道阴极保护主要参数管道阴极保护主要参数9/1/202465上午培训回顾上午培训回顾ü金属腐蚀的本质是什么？ü管道腐蚀的防护措施有哪些？ü阴极保护系统的主要组成有哪些？ü阴极保护的电位准则是多少？ü阴极保护主要参数有哪些？9/1/202466谢谢大家！！！谢谢大家！！！西安石油大学机械工程学院西安石油大学机械工程学院陈兵陈兵13152041170bchen@9/1/202467。