陰保系統(tǒng)運行維護

1、陰極保護系統(tǒng)的運營維護廣西中石油儲備油有限公司劉曉峰前 言 管道腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟和國防建設的各個部門，大量的管道、構件和閥門等因腐蝕而損壞報廢，既給國民經(jīng)濟帶來巨大損失，也給生產(chǎn)和生活造成極大的困難。 腐蝕對經(jīng)濟建設、城鎮(zhèn)燃氣的安全供應以至居民生活是一種極為重要的破壞因素，它給人類和社會環(huán)境帶來巨大的經(jīng)濟損失和社會危害。每年因腐蝕造成的直接損失約占國民生產(chǎn)總值（GDP）的2%4%。因腐蝕消耗的鋼材為年產(chǎn)量的三分之一?？梢姼g而造成的損失相當?shù)捏@人。 隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的發(fā)展，腐蝕科學和腐蝕控制技術在國民經(jīng)濟中所占地位也越來越重要。對埋地管線，已發(fā)展出了各種涂覆層技術、陰極保護技術等。

2、管道的腐蝕情況一、什么是腐蝕1、腐蝕的定義腐蝕：金屬與環(huán)境介質(zhì)間的物理-化學相互作用，其結果使金 屬的性能發(fā)生變化，并常可導致金屬、環(huán)境或由它們 組成 的作為部分技術體系的功能受到的損傷。 腐蝕是一種趨勢。換句話說，大多數(shù)的金屬處于熱力學不穩(wěn)定性，具有尋求低能量狀態(tài)的傾向，如氧化物或其他化合物。 2、腐蝕的分類1）按腐蝕環(huán)境分類 化學介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、細菌腐蝕、應力腐蝕、接觸腐蝕等。2）按腐蝕反應機理分類 化學腐蝕、電化學腐蝕、物理腐蝕。3）按腐蝕破壞的特征分類 全面腐蝕和局部腐蝕 局部腐蝕又可以分為：電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔 腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕、磨

3、損性腐蝕和氫脆 等。二、埋地管道的腐蝕控制措施 現(xiàn)代埋地鋼質(zhì)管道采用的腐蝕控制措施，一般就是采用防腐層和陰極保護的聯(lián)合保護技術。實踐證明，無論對于長輸管線還是埋地燃氣管網(wǎng)，這種聯(lián)合保護（雙保護）技術是十分有效和成功的。1、防腐層保護 防腐層保護就是采用物理的、化學的（包括電化學的）和機械的方法在金屬表面覆蓋一層致密無孔、均勻完整、與基體結合牢固的耐蝕材料，以達到或減緩腐蝕、保護基體金屬的目的。 管道防腐層應符合國家標準GBT 214472008的規(guī)定：a)有效的電絕緣性：新建埋地管道防腐層的絕緣電阻率一般不應小于10000m2。b)有良好的防潮、防水性。c)有較強的機械強度：有一定的抗沖擊強度

4、和硬度；有良好的耐彎曲性；有較好的耐磨性。d)防腐層對鋼鐵表面有良好的粘結性。e)防腐層的材料和施工工藝對母材的性能不應產(chǎn)生不利的影響。f)有良好的抗陰極剝離性能。g)有較好的耐化學性和抗老化性。h)防腐層損傷后易于修補。i)防腐層對環(huán)境的影響應符合HSE的要求。2、陰極保護1)、陰極保護的含義 陰極保護：通過降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著減小而實現(xiàn)電化學保護的一種方法 。 一般分為強制電流法和犧牲陽極法。外加電流法利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬 腐蝕的技術。犧牲陽極法在電解質(zhì)中用一種電極電位比較負的金屬或合金 與被保 護結構連在一起，依靠它不斷腐蝕產(chǎn)生 的電流來保護該金屬結構的

5、技術。2）陰極保護實現(xiàn)方法 強制電流法和犧牲陽極法：強制電流法 強制電流法保護也稱之為外加電流法，即通過施加外部電源，對管道進行陰極極化而實施的電化學方法。 施加的外部電源類型： a、整流器；b、可控硅恒電位儀、c、其他形式的能源（直流發(fā)電機組、硅太陽能電池、風力發(fā)電機、熱電發(fā)生器等）。 輔助陽極類型： a、廢鋼材、鑄鐵陽極；b、高硅鑄鐵陽極；c、石墨陽極；d、金屬氧化陽極等。外加電流示意圖犧牲陽極法(1）定義： 犧牲陽極：與被保護管道偶接而形成的電化學電池，并在其中呈低電位的陽極，通過陽極溶解釋放負電流以對管道實現(xiàn)陰極保護的金屬組元。（2）作為犧牲陽極材料的金屬：Mg、Al、Zn等。使用犧牲

6、陽極時土壤電阻率應小于100m。鋁熱焊接頭鋼管陽極袋陽極坑鋁熱焊接頭鋼管犧牲陽極安裝圖犧牲陽極的安裝現(xiàn)場（3）陰極保護準則 a、一般情況 管道陰極保護電位（即管/地界面極化電位）應為-850mV（CSE）或更負。 陰極保護狀態(tài)下管道的極限保護電位不能比-1200mV（CSE）更負。 在厭氧菌或SRB及其他有害菌土壤環(huán)境中，管道陰極保護電位應為-950 mV（CSE）或更負。 在土壤電阻率100m至1000m環(huán)境中的管道，陰極保護電位宜負于-750 mV（CSE）；在土壤電阻率大于1000m環(huán)境中的管道，陰極保護電位宜負于-650 mV（CSE）.b、特殊考慮 當以上準則難以達到時，可采用陰極極

7、化或去極化電位差大于100 mV判據(jù)。三 陰極保護系統(tǒng)的測試和監(jiān)測裝置陰極保護的測試裝置有： a)陰極保護參數(shù)測試樁； b)電絕緣性能測試系統(tǒng)； c)陰極保護參數(shù)站內(nèi)檢測系統(tǒng)； d)陰極保護參數(shù)遠程遙測、遙控系統(tǒng)； e)交、直流干擾測試系統(tǒng)。1、陰極保護的主要裝置a、測試樁：用來測量管道陰極保護參數(shù)的永久性裝置，也稱為監(jiān)測站或檢查頭。主要有樁體、測試接線板、測試導線和銘牌組成。 常見的測試樁又分為電位測試樁、電流測試樁或兼具電位電流測試功能的測試樁。 樁體的材料有鋼管樁、水泥樁、塑料樁和其他材料等。 測試樁位置常埋設長效參比電極。 測試樁的位置應根據(jù)燃氣管道的分布和不同的陰極保護裝置，應能保證

8、取得足夠的陰極保護數(shù)據(jù)。b、管道陰極保護的檢測點應設置在下列位置： a)強制電流陰極保護管道的匯流點和保護末端； b)沿管道每1 km處，埋地保溫管道檢測點的間距可適當加大； c)犧牲陽極安裝處和兩組陽極的中間； d)電絕緣裝置安裝處； e)被保護管道與其他埋地管道的交叉處； f)電氣化鐵路和大型河流穿、跨越處； g)在交、直流電干擾區(qū)域內(nèi)的管道應根據(jù)具體情況確定檢測點的位置和間距。2、絕緣裝置及接地電池 電絕緣和電連續(xù)性都是陰極保護體系必不可少的先決條件。管道應與保護電池以外的任何金屬結構實現(xiàn)電絕緣。 電絕緣的含義：為使管道具有經(jīng)濟的保護電流密度，管道外表面應具有呈良好電絕緣性能的防腐絕緣層

9、，為了使管道內(nèi)的陰極保護電流不向系統(tǒng)外流失，要在管道與其他金屬構筑物、低電阻接地體保持電絕緣，也就是不能產(chǎn)生短路。這是因為所有連接可能使保護電流通過這些裝置或設備流失到土壤或水中，那么管道的陰極保護就會受到削弱或失效。所以在陰極保護領域常常有這樣的說法：“沒有絕緣就沒有保護?！?因此要在管道上設立絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣墊塊。 接地電池：在管道防止供電系統(tǒng)故障或雷擊造成的管道上的電涌沖擊的設施。常用鋅接地電池。四 埋地管道陰極保護系統(tǒng)的運行和管理 陰極保護工程應與被保護管道同時設計、同時施工、同時投產(chǎn)。一旦投入使用，就應該加強系統(tǒng)的運行管理，以確保陰極保護系統(tǒng)持續(xù)有效，及時發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)工作過

10、程中的各種異?，F(xiàn)象并排除故障。 1、測量儀器和設備 管道管理部門應配備必要的設備和儀表、工具。至少包括： 管道防腐層檢測儀、接地電阻測試儀、萬用表、Cu/CuSO4參比電極（便攜式）、數(shù)字型電位差計。所有測量儀器和設備的要求應符合GB/T21246的要求。2、測試項目及方法陽極輸出電流標準電阻法陽極輸出電流直測法接地電阻測量土壤電阻率的測量土壤電阻率測量示意圖3、陰極保護系統(tǒng)的管理1）管道管理部門應收集、管理、保存由設計、施工單位提供的和其他來源獲得的文件、圖紙資料和原始資料。2）陰極保護崗位的操作人員，上崗前應進行專門的技術培訓。3）檢查與測試：應定期進行陰極保護系統(tǒng)的檢查與測試，以確認陰極保護系統(tǒng)是否運行正常，運行期間的管/地電位是否符合保護準則。4）儀器設備：陰極保護使用的儀器、儀表及設備，如參比電極，應進行常規(guī)效驗。5）保護電位檢測：當發(fā)現(xiàn)管道陰極保護不充分時，應立即展開調(diào)查，查明原因，排除故障。常見故障原因的相應對策如下：修理或更換系統(tǒng)中的裝置或部件；修補已查明的防腐層缺陷；調(diào)整或更換跨接；消除絕緣不良或短路點；修理失效的絕緣裝置；增設陰極保護設施（強制電流或犧牲陽極）。6）常規(guī)功能性檢測項目及