如何正確讀取管道的斷電電位

1、腐 蝕監(jiān) 口如何正確讀取管道的浙電電位馮洪臣,邱 政權(quán) ,王飛(廊坊市瑞博管道技術(shù)有限公司:河 北廊坊 065000)關(guān)鍵詞 :管 道極化電位斷電電位 IR降隨著陰極保護(hù)行業(yè)水平的不斷提高 ,從 業(yè)者正在從過去 的通電電位管理模式轉(zhuǎn)向斷電電位管理模式 斷 電電位的確定 ,不 僅因人而異 ,而 且使用不同的儀器也會得到不同的結(jié)果 ,其 誤差之大 ,已 經(jīng)影響到標(biāo)準(zhǔn)的正確應(yīng)用。因此 ,有 必要建立 套正確的測量方法和程序 ,使 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)得到正確的落實 陰極保護(hù)測量中的 IR降 陰極保護(hù)測量中的 IR降 見圖 1 圖中 , 1為 管道的自然電位 , 2為 管道的陰極極化 , l+ 2為 管道的

2、極化電位 ,數(shù) 上等于管道的斷電電位 ,V!+ 2+1R為 管道的通值。電電位 。nj穢饣圖 1陰極保護(hù)測量 中的 IR降2 GB/TH臼 8-08 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范陰極保護(hù)準(zhǔn)則2. 一般情況a)管 道陰極保護(hù)電位(即 管/地 界面極化電位 ,下 同)應(yīng)為 -陌 O m csL或 更負(fù)。b)陰 極保護(hù)狀態(tài)下管道的極限保護(hù)電位不能比 - 1200m csE更 負(fù)。c)對 高強度鋼 (最 小屈服強度大于 筠0MPa)和 耐蝕合金鋼 ,如 馬氏體不銹鋼 ,雙 相不銹鋼等 ,極 限保護(hù)電位則要根據(jù)實際析氫 電位來確定 其 倮護(hù) 電位應(yīng) 比 -甾0 mVcsE稍正 ,但 在 -甾O m cs

3、E至 -乃O m csE的 電位范圍內(nèi) ,管 道處于高 pH值 sCC的 敏感區(qū) ,應(yīng) 予注意。d)在 厭氧菌或 sRB及其它有害菌土壤環(huán)境中 ,管 道陰極保護(hù)電位應(yīng)為 -%O m CsE或 更負(fù)。e)在 土壤電阻率 100 m至 1000 m環(huán) 境中的管道 ,陰 極倮護(hù)電位宜負(fù)于 -巧 O m CSE;在 土壤電阻率 p 大于 1tlllO .m的 環(huán)境中的管道 ,陰 極保護(hù)電位宜負(fù)于 -650m CsE2.2 特殊情況當(dāng)以上指標(biāo)難以達(dá)到時 ,可 采用陰極極化或去極化電位差大于 100m 的判據(jù)。注 :在 高溫條件下、sRB的 土壤中 、存在雜散電流干擾及異種金屬材料偶合的管道中不能采用 1

4、lXl m 極化指標(biāo)。實際工作中 ,通 常采用的是極化電位在 -甾O m 。c到 -12lltl m 之間 ;陰 極極化大于 1 m 。因此 ,如 何獲得準(zhǔn)確的極化電位值 ,對 于評價管道的陰極保護(hù)是否滿足規(guī)范要求至關(guān)重要。3 IR降去除方法及存在的問題3. 斷電電位直接測量當(dāng)管道沒有受到雜散電流干擾時 ,簡 便的方法是對管道的陰極保護(hù)電源進(jìn)行同步通斷 ,然 后 ,在 測試樁上測量管道的通、斷電位 吒n和 或 對管地電位進(jìn)行密間隔測量 但這種方法受到以下因素的影響 : 所有陰極保護(hù)電源必須同時通 ,同 時斷 ,一 般是用 GPs進(jìn) 行同步通斷 ,誤 差作者簡介 :馮 洪 臣,高 級工程師 ,美

5、 國防腐工程師協(xié)會 陰極保護(hù)專家 ,教 師 ,從 事 陰極保護(hù)工作近 sO年 ,E mail 126.cm。sAF巨 TY HE LTH&ENV丨 R0NM巨 N丁健芽彀境 腐 蝕 監(jiān) 叫要小于 0.001s; 當(dāng)管道受到雜散電流干擾時 ,由 于無法中斷雜散電流 ,該 方法不適用 ; 當(dāng)管道上同時有犧牲陽極、鍍鋅扁鋼接地系統(tǒng)時,該 方法不適用 ; 受犧牲陽極倮護(hù)的管道 ,該 方法不適用。3.2 試片法斷電電位測量為了克服電源同步中斷進(jìn)行電位測量的局限性 ;幾 年來 ,試片電位法得到了發(fā)展該方法的原理是用試片模擬管道防腐層破損點 ,實 際測量試片的斷電電位 ,見 圖 2

6、。時的電位 ,還 是斷電段時間之后的電位 ?電 位采集頻率多大合適 ?這些因素直接影響著斷電電位的正確測量。通過研究發(fā)現(xiàn) ,不 論用何種方式測量斷電電位 ,斷 電電位的確定不但和測試人員的經(jīng)驗有關(guān) ,而 且和測量儀表關(guān)系更大。對于陰極保 護(hù)電位達(dá)標(biāo)的管道 ,當(dāng) 用萬用表進(jìn)行斷電電位測量時 ,得 出的斷電電位很可能不達(dá)標(biāo)。因此 ,必 須對斷電電位的定義 ,測 量方法、讀數(shù)頻率進(jìn)行規(guī)范 ,采 用統(tǒng)的方法和程序 ,才 能獲得正確的斷電電位 。如圖 4所示 ?！縧l號測試樁同步珀斷曲線參 比 電 極掛片=圖 2 試 片法斷電電位測量原理如 圖 2所 示 ,試 片埋設(shè)在管道附近 ,平 時通過導(dǎo)線與管道連

7、接 ,同 樣接受陰極保護(hù)電流及雜散電流 ,得 到保護(hù)。參比電極靠近試片安裝。測 量時 ,萬 用表負(fù)極接參 比電極 ,正 極與試片連接。此 時讀取的通電電位為試片和管道通 電電位的綜合值。斷開試 片與管道的連線 ,讀 取此刻的試片電位值 ,即 為試片的斷電電位 該 斷電電位代表此處管道上同樣大小的防腐層缺陷點的極化電位。通過對斷電電位數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn) ,試 片讀取的斷電電位值比同一位置管道的上讀取的斷電電位值偏負(fù) ,試 片面積對斷電電位的影響不大 ,具 體原因還需要進(jìn)一步研究。另外還發(fā)現(xiàn) ,盡 管試片的通電電位變化幅度比較大 ,但 試片的斷電電位相對穩(wěn)定 ,如 圖 3所示。se臼 uence i

8、o!|8g一一88g8l8c圖 3試片的斷電電位與通電電位如何正確讀取斷電電位斷電后 ,什 么時刻的電位是斷電電位 ?是 IR降 為零圖 4管迨的去極化過程根據(jù) GB” 1448-2008 埋地鋼質(zhì)管道陰極倮護(hù)技術(shù) “規(guī)范對斷電電位的定義斷電瞬間測得的構(gòu)筑物對電解質(zhì)電位 ,通 常情況下是在陰極倮護(hù)電源切斷后 ,極 化 ”電位尚未衰減前讀取的電位 ,當(dāng) 電位測量頻率達(dá)到每秒1flO次時 ,斷 電的瞬間測到的電位是一條斜線按著斷電電位的定義 ,在 該斜線由直線向弧線轉(zhuǎn)換的位置 ,是 管道的斷電電位。由于通斷器完全斷開電路 ,電 流降為零需要約 佃 ms,該 位置應(yīng)在斷電后佃 ms內(nèi) 。如圖 4所

9、示 , 該測試樁的斷電電位應(yīng)該是斷電后佃 ms位 置的電位 ,數(shù)值為卿O m 。但在 GBV1246-07 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法中,要 求電源斷電后 05-1.Os之 間的電位值作為斷電電位值。至少在本文的試驗 中,證 明該規(guī)定是不符合斷電電位定義的因為在 0.1s內(nèi) ,電 位已經(jīng)衰減了很大一部分 ,如 果在 0.51.Os之 間讀取的電位作為斷電電位 ,該 電位與定義所說的斷電電位相差甚大,完 全改變了對陰極保護(hù)效果的評價結(jié)論。在給出的曲線 中,如 果讀取 0.5s以后的電位值則為 -80ll m 。對于該位置 ,將 得出保護(hù)充分和欠保護(hù)兩個截然不同的結(jié)論 而根 據(jù) Peabo

10、編寫的埋地管道腐蝕控制,斷 電電位應(yīng)該在斷電后o,205s內(nèi)讀取 ,也 遠(yuǎn)大于斷電電位定義所描述的斷電電位。這就 出現(xiàn)了一個問題 ,到 底哪個電位是規(guī)范中所指的斷電電位。如果搞不清斷 電電位是什么 ,很 可能對于一條保護(hù)充分的管道 ,得 出欠保護(hù)的結(jié)論。在陰極倮護(hù)日常管理中 ,多 數(shù)情況下使用萬用表進(jìn)行電位測量 ,由 于萬用表采樣頻率低 ,型 號各異 ,所 測量的斷電電位基本上是斷電 0.5s后 的電位 ,麗 且讀數(shù)也是五花八 門對于陰極保護(hù)管理的意義是 ,該 值非常保守 ,使 讀數(shù)總在較安全的側(cè) ,但 不好的后果是往往將倮護(hù)充分的(下轉(zhuǎn)第 9頁 ) 0 sAFE ly HEALTH&巨 N

11、RONMENT馬立剛 ,等 壓力容器應(yīng)力腐蝕分析及控制措施估 堆 防 腐隙中有害介質(zhì)濃度高于臨界濃度 ,從 而在電化學(xué)方面滿足了應(yīng)力腐蝕條件 ,因 此焊縫結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成全焊透結(jié)構(gòu)。此外 ,換熱器管束與管板的連接應(yīng)盡量采用脹焊結(jié)合結(jié)構(gòu) 。表 2 金屬及合全熱處理溫度及冷卻時間金屬及合金熱處理溫度/緩慢冷卻時間/h不銹鋼73087012碳鋼及鑄鐵5006000510鋁合金23026010鎂合金1303000251 0鎳合金6006500510銅合金200300o.5lo3.2.2 通過熱處理消除殘佘應(yīng)力壓力容器焊接時焊縫的熱影響區(qū)存在著焊接殘余應(yīng)力 ,這種應(yīng)力有時可高達(dá)材料的屈服極限 ,在 特定的腐

12、蝕環(huán)境中很容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。lkl此 壓力容器若是在有應(yīng)力腐蝕的環(huán)境中工作是 ,應(yīng) 在焊前進(jìn)行預(yù)熱 ,在 焊后進(jìn)行消除殘余應(yīng)力的退火熱處理。熱處 理的溫度、保溫時間取決于金屬的成分、組織變形程度和介質(zhì)的性質(zhì)等囚素。下(上接第 176頁 )管道判定為欠保護(hù) ,增 大了陰極保護(hù)站的投人。因此 ,有 必要對斷電電位的定義、測量方法和讀數(shù)時間進(jìn)行規(guī)范 ,采 用數(shù)據(jù)采集汜錄儀器 ,減 小人工取值帶來的誤差 ,消 除因測量儀表和取值時間不同對斷電電位讀數(shù)的影響。只有這樣 ,才 能對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué) 有 效的管理。在試片斷電電位測量時 ,也 檢測到了斷電瞬間的電位正向脈沖 ,該 脈沖持續(xù)的時問約 100

13、ms,此 時 ,應(yīng) 讀取斷脈沖后最負(fù)的電位作為斷電電位。如 圖 5所 示 ,斷 電電位為 -980m 。圖 5試片去極化過程中的電位正向脈沖5 結(jié)論a)對 斷電電位的定義要進(jìn)一步明確 ,以 正確理解管道的斷電電位。對 于測量斷電電位所用的儀器 ,讀 數(shù)頻率、讀取斷電電位的時間要進(jìn)行規(guī)范。b)陰 極保護(hù)管理中 ,要 用管道的斷電電位來判斷管道 的倮護(hù)狀態(tài) ,在 確認(rèn)斷電電位達(dá)標(biāo)后 ,確 定該測試樁的最小通電電位 ,在 個時期內(nèi) ,可 以用該通電電位進(jìn)行 日表列出了金屬及合金熱處理溫度及冷卻時問。4 結(jié)語壓力容器應(yīng)力腐蝕 ,早 期容器外部不易發(fā)現(xiàn) ,而 后期開裂可能造成極大的安全事故 ,對 設(shè)備的

14、安全運行威脅極大 ,不可忽視 。只有 弄清壓力容器應(yīng)力腐蝕的原因 ,對 腐蝕形態(tài)進(jìn)行分析和研究 ,采 取有效的防范措施 ,可 以減緩或抑制腐蝕破壞 ,確 倮設(shè)各的正常運行5 參考文獻(xiàn)】肖紀(jì)美,曹 楚南 材料腐蝕學(xué)原理M北 京:化 學(xué)業(yè)出版社 ,2 2:12】 -l2 孫秋霞 材料腐蝕與防護(hù)M北 京:冶 金工業(yè)出版社,Ol:663 肖紀(jì)美 應(yīng)力作用下的金屬腐蝕M北 京:化 學(xué)工業(yè)出版卞,1990:1364 GB150-2011鋼 制壓力容器S5 APIRP571C影 響煉油業(yè)固定設(shè)各的損傷機理s常管理 c)直接測量管道的斷電電位時 ,如 果管道同時受到交流干擾 ,當(dāng) 讀數(shù)頻率很高時 ,該 電位讀

15、數(shù)中將包含交流電壓分量 ,因 此 ,必 須選擇正確的數(shù)據(jù)采集頻率并通過數(shù)據(jù)處理 ,才 能得到正確的斷電電位。最好 的方式是讀取試片的斷電電位 ,以 減少外界囚素對測量值的影響。d)恒 電位儀自身通斷時 ,電 流的衰減有 個過程 ,持續(xù)周期甚至?xí)_(dá)到 2s,將 影響斷電電位的準(zhǔn)確性。在 恒電位儀回路中串聯(lián)通斷器時 ,要 對電源采取相應(yīng)的設(shè)置及保護(hù)措施。c)采 用高精度通斷器時 ,電 流在 佃 ms內(nèi) 衰減為零 ,因此 ,斷 電電位一般在斷電佃 ms后 讀取 。佃 120ms之 內(nèi) ,電 位迅速衰減 ,120ms之 后的電位衰減比較緩慢 ,用普通萬用表可以讀取 日常測量中讀取的斷電電位多為這個時段的斷電電位。 如果管道上裝有直流去耦合器的交流排流設(shè)施 ,要考慮恒電位儀斷電時 ,直 流去耦合器放電對電位測量的影響 ,同 時要考慮平