陽極電能的消耗主要是用在克服接地電阻上，接地電阻越小,則消耗越小。從這點(diǎn)出發(fā)，為了達(dá)到這一目的，陽極裝置必然過于龐大，或要做必要的處理，則經(jīng)濟(jì)上是不可取的。究竟取多大為宜,蘇聯(lián)規(guī)定該值應(yīng)小于0.5Ω,事實(shí)證明，當(dāng)陽極埋設(shè)處的土壤電阻率小于10Ω·m時(shí),一般陽極結(jié)構(gòu)可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。如電阻率高，則陽極結(jié)構(gòu)要十分龐大，甚至無法達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在多使用難溶高硅鑄鐵陽極，要求陽極工作電流密度應(yīng)控制在5~80A/m2范圍內(nèi)，接地電阻可以不受此限制。目前我國生產(chǎn)的陰極保護(hù)專用儀器，恒電位儀的規(guī)格有限，選用時(shí)要注意與陰極保護(hù)系統(tǒng)的電阻相匹配。從表1可知，三部分中以陽極接地電阻占主要部分，又是可變部分，如何使它們之間相匹配，主要是看經(jīng)濟(jì)的合理性。

二、影響犧牲陽極陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性的因素

目前犧牲陽極多以成組布置，一組4?5支或更多不等，陽極間距2?3m,從現(xiàn)場測試結(jié)果表明,4支一組陽極發(fā)出的電流之和遠(yuǎn)小于單支發(fā)生電流的4倍，其原因也是由于陽極電場的相互影響,多支匯流一點(diǎn)與管道相連必然造成電場的屏蔽,影響陽極電流的輸出。因此，論文建議釆用單支分散布置會(huì)消除電場影響,使電位分布非常均勻，這對(duì)涂層略差的管道更顯示出其優(yōu)越性，這樣設(shè)計(jì)犧牲陽極塊的位置也是較經(jīng)濟(jì)的。

三、保護(hù)電流需要量的確定

使被保護(hù)金屬停止腐蝕所需要電流密度值，一般的確定方法是用被保護(hù)物體表面的幾何面積與總電流相除求得。極小保護(hù)電流密度值主要根據(jù)被保護(hù)金屬的類別、腐蝕介質(zhì)成分，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、溫度、表面涂層或陰極沉積膜性質(zhì)、完整性的接觸電阻來決定，由于上述條件不同，極小保護(hù)電流密度數(shù)值變化幅度很大，從極小幾u(yù)A/m2到特大幾百A/m2?在上面列舉的諸因素中，影響地下管道極小保護(hù)電流密度大小的主要因素是管道防腐涂層的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和完整性、及防腐層的電阻值。從實(shí)際工程觀測得知:裸鋼管所需的極小保護(hù)電流密度經(jīng)驗(yàn)值為5~50mA/m2,埋入混凝土內(nèi)鋼筋極小保護(hù)電流密度經(jīng)驗(yàn)值＜2mA/m20陰極保護(hù)電流密度的選取是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。只有了解不同防腐層所需要的保護(hù)電流密度值，才能做到少花錢做好事的要求。

陰極的運(yùn)行管理

一、陰極保護(hù)投用前的管理

1、陰極保護(hù)投用前對(duì)被保護(hù)管道的檢查

① 管道対地絕緣的檢查

從陰極保護(hù)的原理介紹，已得知沒有絕緣就沒有保護(hù)。為了確保陰極保護(hù)的正常運(yùn)行，在施加陰極保護(hù)電流前，必須確保管道的各項(xiàng)絕緣措施正確無誤。應(yīng)檢査管道的絕緣法蘭的絕緣性能是否正常；管道沿線布置的設(shè)施如閥門、抽水缸、閘井均應(yīng)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(yīng)有正確有效的絕緣處理措施。管道在地下不應(yīng)與其它金屬構(gòu)筑物有"短接"等故障。管道表面防腐層應(yīng)無漏敷點(diǎn)，所有施工時(shí)期引起的缺陷與損傷，均應(yīng)在施工驗(yàn)收時(shí)使用DCVG檢漏儀檢測，修補(bǔ)后回填。

② 管道導(dǎo)電性檢查

對(duì)被保護(hù)管道應(yīng)具有連續(xù)的導(dǎo)電性能。

③  舊管道對(duì)地絕緣狀態(tài)的檢查

應(yīng)按設(shè)計(jì)要求處理。對(duì)是否修補(bǔ)防腐涂層，排除接地故障（如防靜電接地極等），應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件比較確定。對(duì)管道導(dǎo)電性的檢査，仍需按前述要求進(jìn)行。

2、對(duì)陰極保護(hù)施工質(zhì)量的驗(yàn)收

①對(duì)陰極保護(hù)間內(nèi)所有電氣設(shè)備的安裝是否符合《電氣設(shè)備安裝規(guī)程》的要求,各種接地設(shè)施是否完成，并符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

②對(duì)陰極保護(hù)的站外設(shè)置的選材、施工是否與設(shè)計(jì)一致。對(duì)通電點(diǎn)、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連接應(yīng)嚴(yán)格符合規(guī)范要求。尤其是陽極引線接正極,管道江流點(diǎn)接負(fù)極，嚴(yán)禁電極接反。

③圖紙、設(shè)計(jì)資料齊全完備。

二、陰極保護(hù)投入運(yùn)行管理

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(shí)對(duì)管道環(huán)境有一個(gè)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(hù)站投入運(yùn)行

按照直流電源（整流器、恒電位儀、蓄電池等）操作程序給管道送電，使電位保持在-1.30伏左右，待管道陰極極化一段時(shí)間（四小時(shí)以上）開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點(diǎn)電位、管道沿線保護(hù)電位、保護(hù)距離等。然后根據(jù)所測保護(hù)電位，調(diào)整通電點(diǎn)電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化（通常在24小時(shí)以上）.再重復(fù)第一次測試工作,并做好記錄。若個(gè)別管段保護(hù)電位過低，則需再適當(dāng)調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位至滿足全線陰極保護(hù)電位指標(biāo)為止。

③ 保護(hù)電位的控制

各站通電點(diǎn)電位的控制數(shù)值，應(yīng)能保證相鄰兩站間的管段保護(hù)電位達(dá)到-0.85伏，同時(shí)，各站通電點(diǎn)極負(fù)電位不允許超過規(guī)定數(shù)值。調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位時(shí),管道上相鄰陰極保護(hù)站間加強(qiáng)聯(lián)系，保證各站通電點(diǎn)電位均衡。

④ 當(dāng)管道全線達(dá)到極小陰極保護(hù)電位指標(biāo)后，投運(yùn)操作完畢。各陰極保護(hù)站進(jìn)入正常連續(xù)工作階段。

三、陰極保護(hù)站的日常維護(hù)管理

1、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的日常維護(hù)

（1）陰極保護(hù)設(shè)施的日常維護(hù)

電氣設(shè)備定期技術(shù)檢查。電氣設(shè)備的檢査每周不得少于一次，有下列內(nèi)容：

① 檢査各電氣設(shè)備電路接觸的牢固性，安裝的正確性，個(gè)別元件是否有機(jī)械障礙。檢査接接陰極保護(hù)站的電源導(dǎo)線，以及接至陽極地床、通電點(diǎn)的導(dǎo)線是否完好，接頭是否牢固。

② 檢査配電盤上熔斷器的保險(xiǎn)絲是否按規(guī)定接好,當(dāng)交流回路中的熔斷器保險(xiǎn)絲被燒毀時(shí),應(yīng)查明原因及時(shí)恢復(fù)供電。

③ 觀察電氣儀表，在專用的表格上記錄輸出電壓、電流、通電點(diǎn)電位數(shù)值，與前次記錄（或值班記錄）對(duì)照是否有變化，若不相同,應(yīng)查找原因，釆取相應(yīng)措施，使管道全線達(dá)到陰極保護(hù)。

④ 應(yīng)定期檢查工作接地和避雷器接地，并保證其接地電阻不大于10歐姆，在雷雨季節(jié)要注意防雷。

⑤ 搞好站內(nèi)設(shè)備的清潔衛(wèi)生，注意保持室內(nèi)干燥，通電良好，防止儀器過熱。

（2）恒電位儀的維護(hù)

① 陰極保護(hù)恒電位儀一般都配置兩臺(tái)，互為備用，因此應(yīng)按管理要求定時(shí)切換使用。改用備用的儀器時(shí)，應(yīng)即時(shí)進(jìn)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、各連接點(diǎn)是否可靠,電路有無故障，各緊固件是否松動(dòng)，熔斷器是否完好，如有熔斷，需查清原因再更換。

③ 清潔內(nèi)部,除去外來物。

④ 發(fā)現(xiàn)儀器故障應(yīng)及時(shí)檢修，并投入備用儀器，保證供電。每年要計(jì)算開機(jī)率。其公式如下所示：

（3）硫酸銅電極的維護(hù)

① 使用定型產(chǎn)品或自制硫酸銅電極,其底部均要求做到滲而不漏，忌污染。使用后應(yīng)保持清潔,防止溶液大量漏失。

② 作為恒定電位儀信號(hào)源的埋地硫酸銅參比電極,在使用過程中需每周查看一次,及時(shí)添加飽和硫酸銅溶液。嚴(yán)防凍結(jié)和干涸,影響儀器正常工作。

③ 電極中的紫銅棒使用一段時(shí)間后，表面會(huì)粘附一層蘭色污物，應(yīng)定期擦洗干凈,露出銅的本色。配制飽和硫酸銅溶液必須使用純凈的硫酸銅和蒸餡水。

（4）陽極地床的維護(hù)

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(dǎo)線是否松動(dòng)，陽極導(dǎo)線與地床的連接是否牢固，地床埋設(shè)標(biāo)志是否完好等。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)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恒電位儀不能提供管道所需保護(hù)電流時(shí)，應(yīng)該更換陽極地床或進(jìn)行維修，以減小接地電阻。

（5）測試樁的維護(hù)

① 檢査接線柱與大地絕緣情況，電阻值應(yīng)大于100千歐，用萬用表測量,若小于此值應(yīng)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(yīng)每年定期刷漆和編號(hào)。

③ 防止測試樁的破壞丟失，對(duì)沿線城鄉(xiāng)居民及兒童作好愛護(hù)國家財(cái)產(chǎn)的宣傳教育工作。

（6）絕緣法蘭的維護(hù)

① 定期檢測絕緣法蘭兩側(cè)管地電位，若與原始記錄有差異時(shí)，應(yīng)對(duì)其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應(yīng)釆取相應(yīng)措施。

② 對(duì)有附屬設(shè)備的絕緣法蘭（如限流電阻、過壓保護(hù)二極管、防雨護(hù)罩等）均應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)管理工作，保證完好。

③ 保持絕緣法蘭清潔、干燥，定期刷漆。

2、犧牲陽極陰極保護(hù)的日常維護(hù)

管道犧牲陽極保護(hù)日常維護(hù)工作量不多，除按外加電流陰極保護(hù)的要求進(jìn)行保護(hù)電位測量，測試樁維護(hù)保養(yǎng),絕緣法蘭檢測，接地故障排除等工作外，建議每月測定各參數(shù)。據(jù)此分析管道保護(hù)狀況。若陽極性能變壞,則需釆取相應(yīng)措施。

陰極保護(hù)管理制度

陰極保護(hù)的管理不僅要有技術(shù)方面的管理，還得有完善的制度來規(guī)范這些管理措施，提高管理是水平，而且對(duì)于一個(gè)使用陰極保護(hù)的企業(yè)來說，建立一套完整的陰極保護(hù)管理體系是保證陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行及陰極保護(hù)其他管理方面工作的正常開展提供了保障。通常陰極保護(hù)管理制度因該包含以下幾個(gè)方面。

① 每條陰極保護(hù)管道，都應(yīng)制符合本管道實(shí)際情況的《陰極保護(hù)運(yùn)行管理規(guī)定》,使陰極保護(hù)的日常測試、控制、調(diào)整、維修等方面的工作均按此進(jìn)行。

② 加強(qiáng)陰極保護(hù)的組織、領(lǐng)導(dǎo)。保持室內(nèi)設(shè)備整潔,達(dá)到無故障、無缺陷、無銹蝕、無外來物。實(shí)現(xiàn)三圖上墻，即線路走向圖、保護(hù)電位曲線圖、崗位責(zé)任制。

③ 陰極保護(hù)站投產(chǎn)后，電氣設(shè)備接線不得擅自改動(dòng),需要改變的應(yīng)由主管部門做出方案，經(jīng)批準(zhǔn)后方能執(zhí)行。

④ 每日檢查測量通電點(diǎn)電位，填寫好運(yùn)行日志，向生產(chǎn)調(diào)度部門匯報(bào)陰極保護(hù)站運(yùn)行情況。

⑤ 陰極保護(hù)站向管道輸送電不得中斷。停運(yùn)一天以上須報(bào)主管部門備案。利用管道停電方法調(diào)整儀器，一次不得超過2小時(shí)，全年不超過30小時(shí)。保證全年98%以上時(shí)間給管道送電。

⑥ 保持通電點(diǎn)電位在規(guī)定值，沿管道測定陰極保護(hù)電位，此種測量在陰極保護(hù)站運(yùn)行初期每周一次，以后每兩周或一月測量一次。并將保護(hù)電位測量記錄,造表,繪圖上報(bào)主管部門。

⑦ 每年在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測量管道沿線自然電位和土壤電阻率各一次。

⑧ 檢査和消除管道接地故障，使全線達(dá)到完全的陰極保護(hù)。

陰極保護(hù)系統(tǒng)常見故障

一、保護(hù)管道絕緣不良，漏電故障的危害

在陰極保護(hù)站投入運(yùn)行，或犧牲陽極保護(hù)投產(chǎn)一段時(shí)間后，出現(xiàn)了在規(guī)定的通電點(diǎn)電位下，輸出電流增大，管道保護(hù)距離卻縮短的現(xiàn)象，或者在犧牲陽極系統(tǒng)中，犧牲陽極組的輸出電流量增大,其值已超過管道的保護(hù)電流需要，但保護(hù)電位仍達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)的現(xiàn)象。發(fā)生上述情況的原因，主要是被保護(hù)金屬管道與未被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)物"短路"，這種現(xiàn)象稱之為陰極保護(hù)管道漏電，或者叫做”接地故障"。

接地故障，使得被保護(hù)管道的陰極保護(hù)電流流入非保護(hù)金屬體，在兩管道的"短接"處形成”漏電點(diǎn)"，這就會(huì)造成陰極保護(hù)電流的增大;陰極保護(hù)電源的過負(fù)荷和陰極保護(hù)引起的干擾。另外,陽極地床斷路，陰極開路，零位接陰斷路都會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)不能投保。如果陽極電纜斷路，造成陰極保護(hù)體系不能正常工作，判斷陽極地床連接電纜斷路時(shí),可釆用下面的方法：

① 測輸出電流，將恒電位儀開啟，在恒電位儀陽極輸出端串上一電流表，如果電流為零,則說明有斷路現(xiàn)象。

② 將恒電位儀機(jī)后陽極輸出線斷開，接入臨時(shí)地床或其它接地裝置，若有輸出電壓、電流，則可斷定陽極地床連接線斷路。在陽極電纜與地床陽極接線處應(yīng)設(shè)置接線用水泥井或標(biāo)志。

二、造成管道漏電的原因

① 施工不當(dāng)，交叉管道間距不合規(guī)范,即當(dāng)兩條管道，一條為陰極保護(hù)的管道，另一條為未保護(hù)的管道交叉時(shí),施工要求應(yīng)保持管道間的垂直凈距不小于0.3m,并在交叉點(diǎn)前后一定長度內(nèi)將管道作特別絕緣，如果施工時(shí)不嚴(yán)格按照上述規(guī)定去做,那么在管道埋設(shè)一段時(shí)間后，在土壤應(yīng)力的作用下，管道相互可能搭接在一起，會(huì)造成絕緣層破損，金屬與金屬的相連，形成漏電點(diǎn)。

② 絕緣法蘭失效或漏電，絕緣法蘭質(zhì)量欠佳，在使用一段時(shí)間后絕緣零件受損或變質(zhì)，使法蘭不再絕緣，從而使得兩法蘭盤側(cè)不再具有絕緣性能，陰極保護(hù)電流也就不再有限制;或者是輸送介質(zhì)中有一些電解質(zhì)雜質(zhì)使絕緣法蘭導(dǎo)通，不再具有絕緣性能。從上述原因看，漏電點(diǎn)只可能發(fā)生在保護(hù)管道與非保護(hù)管道的交叉點(diǎn),或保護(hù)管道的絕緣法蘭處,因此查找漏電點(diǎn)就帶有上述局限性。但如果地下管網(wǎng)復(fù)雜,被保護(hù)管道與多條和線有交叉穿越，則使得漏電點(diǎn)的查找出現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)象。常常要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，反復(fù)測量、多方位檢査并綜合判斷才能找到真正的漏電故障點(diǎn)。

三、漏電點(diǎn)的查找

① 利用査找管道絕緣層破損點(diǎn)，從而確定管道的漏電點(diǎn)或短接點(diǎn)的方法。此方法首先將脈沖信號(hào)送到被測管道上，如果管道防腐絕緣層良好，流入管道的電流很弱，儀表沒有顯示.如果管道防腐層有破損，電流將從土壤中通過破損處漏入管道,電流的流動(dòng)會(huì)在周圍土壤中將產(chǎn)生明顯的電位梯度。當(dāng)探測人員手持兩個(gè)參比電極在管道正上方探測行走時(shí)，伏特計(jì)將明顯的抖動(dòng)，當(dāng)伏特計(jì)指針停止抖動(dòng)時(shí)，兩個(gè)參比電極的中間既為防腐層漏點(diǎn)位置，該方法簡便宜行，定位準(zhǔn)確，是目前國際上公認(rèn)的檢漏方法(DCVG)。

② 可利用測定管內(nèi)電流大小的方法尋找漏電點(diǎn)。因?yàn)闊o分支的陰極保護(hù)管道，管內(nèi)電流是從遠(yuǎn)端流向通電點(diǎn)。當(dāng)非保護(hù)管道接入后就會(huì)形成分支電路，使保護(hù)電流經(jīng)過漏電點(diǎn)會(huì)變小。因此，可利此法來尋找漏電點(diǎn)的位置。利用此法測定時(shí)，在有懷疑的管段上可依次選點(diǎn)，用IR壓降法或者補(bǔ)償法(詳見有關(guān)說明)測定管內(nèi)電流。再通過比較各點(diǎn)電流的大小來確定漏電點(diǎn)的電位。

③ 絕緣法蘭漏電的測定。當(dāng)絕緣法蘭漏電而導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)故障時(shí)，則可通過在絕緣法蘭兩側(cè)管段上，分別測量管地電位，若保護(hù)側(cè)為保護(hù)電位,非保護(hù)側(cè)為自然電位，則絕緣法蘭正常。否則,有問題存在。也可在非保護(hù)側(cè)測法蘭端部的對(duì)地電位，如此電位比非保護(hù)管道或其它金屬構(gòu)筑物的電位要負(fù),則此絕緣法蘭漏電。測定流過絕緣法蘭的電流，也可用來判定絕緣法蘭的性能。若絕緣法蘭非保護(hù)端一側(cè)，能測出電流，則法蘭漏電;若測不出電流，絕緣法蘭不漏電。

④ 近間距電位測量法CIPS在測試樁上測量保護(hù)電位只能反映管道的整體保護(hù)水平，不能說明管道各點(diǎn)都得到了保護(hù).釆用近間距測量方式,是沿管道每隔1-2米測量一次管地電位，可以準(zhǔn)確的檢測出沒有得到保護(hù)的管段。

四、陽極接地故障

陰極保護(hù)另一常見故障是由陽極接地引起的。陽極接地電阻與陽極地床的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量密切相關(guān)。"凍土”會(huì)使陽極地床電阻增加幾倍至十幾倍，”氣阻”也會(huì)使陽極地床電阻增加。當(dāng)陽極使用一段時(shí)間后，也會(huì)由于腐蝕嚴(yán)重，表面溶解不均勻造成電流障礙。因此，在陰極保護(hù)的儀器上會(huì)出現(xiàn)電位升高，而保護(hù)電流下降的現(xiàn)象。此時(shí)，應(yīng)通過測量，更換或檢修陽極地床，來使陰極保護(hù)正常運(yùn)行。另一薄弱環(huán)節(jié)，是陽極電纜線與陽極接頭處的密封與絕緣,若施工不妥則會(huì)造成接頭處的腐蝕與斷路。使陰極保護(hù)電流斷路而無法輸入給管道。

總結(jié)

管道輸送與飛機(jī)、鐵路、航運(yùn)、公路一起作為一種重要運(yùn)輸?shù)墓ぞ撸絹碓绞艿街匾?，目前管道運(yùn)輸也是較安全、且經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式，世界各國都有大量的管道、尤其是在大城市，其地下的管道四通八達(dá)。對(duì)于鋼制管道長期埋設(shè)在地下很容易受到腐蝕,現(xiàn)在一般釆用給管道加外防腐層并同時(shí)使用陰極保護(hù)的方法來保護(hù)管道，增加管道的使用壽命。但目前國內(nèi)的陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)、施工、使用、管理都存在一些問題。論文從陰極保護(hù)的原理講起，結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于陰極保護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了分析，指出陰極保護(hù)投用時(shí)要注意檢查的一些主要技術(shù)參數(shù)，提出了陰極保護(hù)管理中日常維護(hù)、檢測、故障分析等管理措施，并通過建立一套完整的陰極保護(hù)管理制度來提高陰極保護(hù)的運(yùn)營效率,提高陰極保護(hù)的管理水平，更好的保護(hù)管道。