kr2型极化探头与管道极化电位的测量

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1、KR2型极化探头与管道极化电位的测量陈嘉兴天津市中海辰兴环境工程科技公司2009年8月摘要Abstract介绍了KR2型极化探头的结构、原理和在管道阴极保护测量上的应用。指出极化探头将取代传统的参比电极。IntroducedtheKR2polarizationprobe'sstructure,theprincipleandapplicationinthepipelinecathodicprotectionsurvey.Pointedoutthatpolarizeprobewillsubstituteforreferenceelectrode.关键词KeyWords极化探头p

2、olarizationprobe阴极保护cathodicprotection参比电极referenceelectrodeIR降IRdrop漏点holiday一、传统测量方法遇到挑战极化电位的测量是管道阴极保护最重要的控制参数，典型的测量方法见图一[1]。图一地表参比法测试接线示意图（GB/T19285-2003）图一中地表参比电极也可以是地埋长效参比电极，如虚线所示。但是这种经典管道极化电位的测量方法正在受到挑战，困扰它的主要有两点：1、IR降难以消除所谓IR降是指电流在介质中流动引起的电阻压降，是电位测量的有害成份应予去除。这是电化学测量的“老难题”了，由其产生的机理可知

3、，完全避免IR降不易，只能尽量消除。实验室测量时IR降的消除是靠“鲁金毛细管”[2]来完成的。但在工程上如何消除则是各国腐蚀工作者一直不懈努力要解决的难题。胡士信曾研究了3个不同土壤电阻率环境中的IR降[3]，其数值可达几十至几千毫伏。很多看似达标的保护系统腐蚀仍然严重，究其原因是其看似达标的保护电位因叠加了IR降从而形成的假象。可见消除IR降是阴极保护必须要面对的问题。目前在管道阴极保护上采取的主要措施是“断电测量”。但在工程上断电测量常会因很多不便而难以实施，例如：外加电流阴极保护时，你不能为逐桩测量而多次频繁的“断电”，而牺牲阳极法因无法全部断开阳极与管道的连线则根本

4、无法断电测量。并且断电测量的重要前提是无杂散电流干扰，当有杂散电流干扰或由防腐层缺陷差异导致产生局部宏电池时[4]，即使采用断电法也难以测出真实的管道极化电位[5]。2、管道防腐层漏点难寻近年来随着防腐层技术的进步，三层PE、熔结环氧粉末等新材料新工艺已被广泛应用，使得管道防腐层缺陷大为减少，从而使能测出管道电位的防腐层缺陷——漏点（亦俗称“露铁”）难寻！陕气进天津54公里采用三PE和绝缘法兰（隔电效果远逊于绝缘接头）的管道运行十年，阴极保护电流密度仅为17μA/㎡，其漏点之少可见一斑[6]。而现有的测试方法不管是地表参比法还是近参比法或是断电法，都是基于管道防腐层有“露铁

5、”才能测出管道极化电位的。试想，面对一条被塑料包裹得严严实实的管道你还能用普通参比电极、常规测试方法测出管道的极化电位吗？笔者曾在西部采用环氧粉末防腐层的某线考察，其埋有长效参比的测试桩上电位竟常年高达-1.85～-2.0V，而且距保护站越近电位越高，达-3.0V以上，远超过环氧粉末抗阴极剥离的最大允许电位。但实际上并未有任何防腐层损坏，显然这些数据是“虚高”是叠加了大量的IR降成份。尽管用增加通电模拟试片的方法可在一定程度上解决断电测量问题。但因缺乏相应的技术规范及施工队伍水平的参差不齐造成的施工质量差异和由管道地质沉降引起的试片与参比间位置的变化、前述杂散电流的影响（参

6、比电极与模拟试片间距大于10㎝即有可能叠加杂散电流引起的IR降），都使这种方法的效果大打折扣，从而影响数据的真实、准确。二、解决IR降难消、漏点难寻的利器——KR2型极化探头针对上述两大难题，天津市中海辰兴环境工程科技公司自1994年以来经过不懈的研发，在国内率先批量生产了专利技术产品KR2型极化电位测试探头（专利号ZL200820075400.9）。该装置能使测量通道上的IR降减至极小（工程上可以忽略不计）且完全不受杂散干扰电流的影响并可方便地实施断电测量。使得在杂散干扰区域和缺少漏点的管道上用常规方法无法进行的极化电位测量变得非常简单、容易、真实、可靠。图二为KR2的结

7、构示意，由图可见KR2是由两只同心的塑料套筒和附着在塑料筒底部的有同心孔的钢盘所组成。其中内塑料筒1内置由高纯铜或锌制成的电极2和饱和硫酸铜溶液或锌盐溶液3并且在内筒1的底部开孔并通过半透膜4和外塑料筒5相连通。外筒5内充满惰性饱和电解质溶液并在筒的底部设有一突出的与钢盘9同心的塑料短管6。短管6内镶有半透膜和微孔陶瓷。这样外筒5就成为内筒1所构成参比电极的缓冲盐桥并将盐桥的开孔通过绝缘的塑料短管6和半透膜微孔陶瓷7置于钢盘9的中央空心内，即钢盘9是环绕在盐桥孔的四周。黑线蓝线黄线15263456789791、内塑