陰極保護基本原理
內容：一、腐蝕電位或自然電位
每種金屬浸在一定的介質中都有一定的電位，稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子，我們稱失去電子的部位為陽極區，得到電子的部位為陰極區。
陽極區由於失去電子（如，鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕而陰極區得到電子受到保護。
相對於飽和硫酸銅參比電極(cse)，不同金屬的在土壤中的腐蝕電位（v）
金屬電位（cse）高純鎂-1.75
鎂合金(6%al，3%zn，0.15%mn)-1.60鋅-1.10
鋁合金(5%zn)-1.05純鋁-0.80
低碳鋼(表面光亮)-0.50to-0.80低碳鋼(表面鏽蝕)-0.20to-0.50鑄鐵-0.50
混凝土中的低碳鋼-0.20銅-0.20
在同一電解質中，不同的金屬具有不同的腐蝕電位，如輪船船體是鋼，推進器是青銅製成的，銅的電位比鋼高，所以電子從船體流向青銅推進器，船體受到腐蝕，青銅器得到保護。鋼管的本體金屬和焊縫金屬由於成分不一樣，兩者的腐蝕電位差有時可達0.275v，埋入地下後，電位低的部位遭受腐蝕。
新舊管道連線後，由於新管道腐蝕電位低，舊管道電位高，電子從新管道流向舊管道，新管道首先腐蝕。同一種金屬接觸不同的電解質溶液（如土壤），或電解質的濃度、溫度、氣體壓力、流速等條件不同，也會造成金屬表面各點電位的不同。
二、參比電極
為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有乙個公共的參比電極。飽和硫酸銅參比電極，其電極電位具有良好的重複性和穩定性，構造簡單，在陰極保護領域中得到廣泛採用。不同參比電極之間的電位比較：
土壤中或浸水鋼鐵結構最小陰極保護電位（v）被保護結構相對於不同參比電極的電位
飽和硫酸銅氯化銀鋅飽和甘汞
鋼鐵（土壤或水中）-0.85-0.750.25-0.778
鋼鐵（硫酸鹽還原菌）-0.95-0.850.15-0.878
三、陰極保護
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狀態，使金屬表面各點達到同一負電位，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，即，犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。1、犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬連線，並處於同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處於乙個較負的相同的電位下。
該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產生腐蝕干擾，廣泛應用於保護小型（電流一般小於1安培）或處於低土壤電阻率環境下（土壤電阻率小於100歐姆.公尺）的金屬結構。如，城市管網、小型儲罐等。
根據國內有關資料的報道，對於犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓，認為犧牲陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5年。犧牲陽極陰極保護失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。本人認為，產生該問題的主要原因是陽極成份達不到規範要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率太高。
因此，設計犧牲陽極陰極保護系統時，除了嚴格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。2、外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低於周圍環境。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，如：
長輸埋地管道，大型罐群等。陰極保護的執行管理
內容：一、陰極保護投入前的準備和驗收
(一)陰極保護投入前對被保護管道的檢查
1、管道對地絕緣的檢查
從陰極保護的原理介紹，已得知沒有絕緣就沒有保護。為了確保陰極保護的正常執行，在施加陰極保護電流前，必須確保管道的各項絕緣措施正確無誤。應檢查管道的絕緣法蘭的絕緣性能是否正常；管道沿線布置的設施如閥門、抽水缸、閘井均應與土壤有良好的絕緣；管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應有正確有效的絕緣處理措施。
管道在地下不應與其它金屬構築物有「短接」等故障。
管道表面防腐層應無漏敷點，所有施工時期引起的缺陷與損傷，均應在施工驗收時使用dcvg檢漏儀檢測，修補後回填。
2、管道導電性檢查
對被保護管道應具有連續的導電性能。
3、舊管道對地絕緣狀態的檢查，應按設計要求處理。對是否修補防腐塗層，排除接地故障(如防靜電接地極等)，應根據技術經濟條件比較確定。對管道導電性的檢查，仍需按前述要求進行。
(二)對陰極保護施工質量的驗收
1、對陰極保護間內所有電氣裝置的安裝是否符合《電氣裝置安裝規程》的要求，各種接地設施是否完成，並符合圖紙設計要求。2、對陰極保護的站外設定的選材、施工是否與設計一致。對通電點、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連線應嚴格符合規範要求。
尤其是陽極引線接正極，管道匯流點接負極，嚴禁電極接反。3、圖紙、設計資料齊全完備。
二、陰極保護投入執行
1、 組織人員測定全線管道自然電位、土壤電阻率、各站陽極地床接地電阻。同時對管道環境有乙個比較詳盡的了解，這些資料均需分別記錄整理，存檔備用。
2、陰極保護站投入執行
按照直流電源(整流器、恆電位儀、蓄電池等)操作程式給管道送電，使電位保持在-1.30伏左右，待管道陰極極化一段時間(四小時以上)開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點電位、管道沿線保護電位、保護距離等。然後根據所測保護電位，調整通電點電位至規定值，繼續給管道送電使其完全極化(通常在24小時以上)。
再重複第一次測試工作，並做好記錄。若個別管段保護電位過低，則需再適當調節通電點電位至滿足全線陰極保護電位指標為止。
3、保護電位的控制
各站通電點電位的控制數值，應能保證相鄰兩站間的管段保護電位達到-0.85伏，同時，各站通電點最負電位不允許超過規定數值。調節通電點電位時，管道上相鄰陰極保護站間加強聯絡，保證各站通電點電位均衡。
4、當管道全線達到最小陰極保護電位指標後，投運操作完畢。各陰極保護站進入正常連續工作階段。
三、陰極保護站的日常維護管理
1、陰極保護設施的日常維護
電氣裝置定期技術檢查。電氣裝置的檢查每週不得少於一次，有下列內容：
1)檢查各電氣裝置電路接觸的牢固性，安裝的正確性，個別元件是否有機械障礙。檢查接接陰極保護站的電源導線，以及接至陽極地床、通電點的導線是否完好，接頭是否牢固。
2)檢查配電盤上熔斷器的保險絲是否按規定接好，當交流迴路中的熔斷器保險絲被燒毀時，應查明原因及時恢復供電。
3)觀察電氣儀表，在專用的**上記錄輸出電壓、電流、通電點電位數值，與前次記錄(或值班記錄)對照是否有變化，若不相同，應查詢原因，採取相應措施，使管道全線達到陰極保護。
4)應定期檢查工作接地和避雷器接地，並保證其接地電阻不大於10歐姆，在雷雨季節要注意防雷。
5)搞好站內裝置的清潔衛生，注意保持室內乾燥，通電良好，防止儀器過熱。
2、恆電位儀的維護。
1)陰極保護恆電位儀一般都配置兩台，互為備用，因此應按管理要求定時切換使用。改用備用的儀器時，應即時進行一次觀測和維修。儀器維修過程中不得帶電插、拔各插接件、印刷電路板等。
2)觀察全部零件是否正常，元件有無腐蝕，脫焊、虛焊、損壞、各連線點是否可靠，電路有無故障，各緊韌體是否鬆動，熔斷器是否完好，如有熔斷，需查清原因再更換。
3)清潔內部，除去外來物。
4)發現儀器故障應及時檢修，並投入備用儀器，保證供電。每年要計算開機率。
全年小時數-全年停機小時數開機率全年小時數
3、硫酸銅電極的維護。
1)使用定型產品或自製硫酸銅電極，其底部均要求做到滲而不漏，忌汙染。使用後應保持清潔，防止溶液大量漏失。
2)作為恆定電位儀訊號源的埋地硫酸銅參比電極，在使用過程中需每週檢視一次，及時新增飽和硫酸銅溶液。嚴防凍結和乾涸，影響儀器正常工作。
3)電極中的紫銅棒使用一段時間後，表面會粘附一層蘭色汙物，應定期擦洗乾淨，露出銅的本色。配製飽和硫酸銅溶液必須使用純淨的硫酸銅和蒸餾水。
4、陽極地床的維護。
1)陽極架空線：每月檢查一次線路是否完好，如電桿有無傾斜，瓷瓶、導線是否鬆動，陽極導線與地床的連線是否牢固，地床埋設標誌是否完好等。發現問題及時整改。
2)陽極地床接地電阻每半年測試一次，接地電阻增大至影響恆電位儀不能提供管道所需保護電流時，應該更換陽極地床或進行維修，以減小接地電阻。
5、測試樁的維護。
1)檢查接線柱與大地絕緣情況，電阻值應大於100千歐，用萬用表測量，若小於此值應檢查接線柱與外套鋼管有無接地，若有，則需更換或維修。
2)測試樁應每年定期刷漆和編號。
3)防止測試樁的破壞丟失，對沿線城鄉居民及兒童作好愛護國家財產的宣傳教育工作。
6、絕緣法蘭的維護。
1)定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位，若與原始記錄有差異時，應對其效能好壞作鑑別。如有漏電情況應採取相應措施。
2)對有附屬裝置的絕緣法蘭(如限流電阻、過壓保護二極體、防雨護罩等)均應加強維護管理工作，保證完好。
3)保持絕緣法蘭清潔、乾燥，定期刷漆。
7、陰極保護管理
1)每條陰極保護管道，都應制符合本管道實際情況的《陰極保護執行管理規定》，使陰極保護的日常測試、控制、調整、維修等方面的工作均按此進行。
2)加強陰極保護的組織、領導。保持室內裝置整潔，達到無故障、無缺陷、無鏽蝕、無外來物。實現三圖上牆，即線路走向圖、保護電位曲線圖、崗位責任制。
3)陰極保護站投產後，電氣裝置接線不得擅自改動，需要改變的應由主管部門作出方案，經批准後方能執行。
4)每日檢查測量通電點電位，填寫好執行日誌，向生產排程部門匯報陰極保護站運**況。
5)陰極保護站向管道輸送電不得中斷。停運一天以上須報主管部門備案。利用管道停電方法調整儀器，一次不得超過2小時，全年不超過30小時。保證全年98％以上時間給管道送電。
6)保持通電點電位在規定值，沿管道測定陰極保護電位，此種測量在陰極保護站執行初期每週一次，以後每兩周或一月測量一次。並將保護電位測量記錄造表、繪圖上報主管部門。
14陰極保護施工方案
附件14 陰極保護施工方案 1.編制依據 1.1 西氣東輸管道工程線路施工招標檔案 1.2 syj4006 90 長輸管道陰極保護施工及驗收規範 1.3 sy t0023 97 埋地鋼質管道陰極保護引數測試方法 2.工程概況 2.1工程簡介 本標段管線途經陽城縣和澤州線，管線全長為80.682km。...
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