埋地管线电流梯度检测方法在辅助阴保设计中的应用

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1、埋地管线电流梯度检测方法在辅助阴保设计中的应用摘要：外加电流阴极保护是国内外广泛采用的防腐技术，高效合理的保护站设计方案取决于准确可靠的管道防腐数据。采用电流梯度法进行管道防腐层的参数测定，是简单有效的方法。天津嘉信公司进行了相关的尝试，取得了一定的成果。    关键词：外加电流保护、阴极保护电流密度、PCM检测埋地钢质管道的外加阴极保护是当前国内外广泛应用的防腐技术，已有一百多年的历史，在延缓埋地管道的腐蚀发生、延长管道的服役年限上发挥了极其重要的作用。随着我国相关行业对埋地管道管理水平的日益提高，在重要管线上都采用了阴极保护措施。近年来，国家加强了管道、压力容器的安全立法、各行业普遍

2、采用了以英国雷迪公司为代表的检测仪器，对在用管线的防腐层进行检测，提高了管道的竣工验收、维护、更新、报废等环节的技术管理水平，取得了可喜的社会、经济效益，使得我国管道的安全运行水平普遍提高。    但是，对于新近在建的管线上进行外加电流阴极保护设计的过程中，由于施工现场千变万化，选择阴极保护系统时由于不能有效采集管道防腐层的运行参数，设计方案的选择制定过程存在一定的盲目性，影响了管道保护的可靠性、运行的经济性，致使管道的阴极保护存在欠保护或过保护的现象大量存在。如何对已经建好的管线进行必要的检测，得出管线的运行参数，提供阴极保护设计的必有参数，是广人防腐工作者普遍关心的问题。天津嘉信技术

3、工程公司在推广埋地管道防腐检测系统的过程中配合用户进行了大量的现场实验，取得了一定的经验。下面，就使用雷迪公司的管道电流测绘仪，进行埋地管道的外加电流保护密度的测量，做一简单介绍。一、流梯度法的原理    PCM系统由发射机和接收机两部分组成：    超大功率发射机向管道供入一个频率接近直流的信号电流，当电流向管道远处延伸时，它在管道周围产生有规律的电磁场，当工作人员手持接收机在管道上方时，便可以探测到这个电磁场，根据显示可以测定管道的位置、埋深，测定管道中的信号电流强度及该电流的方向。由于采用4Hz超低频信号在管中电流衰减和分布的特性，实际上与断续的阴极保护电流是相同的。通过对该信号的

4、检测就可间接得到管道防腐层的电气性能，从而评估防腐层的状况。    此外，将近直流信号施加到管道上，相当于采用直流电对管道进行馈电实验。由于测量此时管道上的电流强度，不需要进行开挖或预埋测试桩。这样的检测可以在任何有代表性的管段上进行。检测方法简单可靠，经过简单的数学计算，就可以得出管线的阴极保护电流密度，由此进行外加电流阴极保护系统的设计，可使阴极保护站的选址、阴极保护设备的选型更有针对性。有利于管道阴极保护系统的安全经济运行，为管道长期有效工作提供有力的保证。二、阴极保护的参数及计算方法    保护电流密度系指被保护构筑物单位面积上所需的保护电流，是阴极保护设计中必不可少的重要参数。

5、    使金属得到完全保护时所要的电流密度为最小保护电流密度，它的数值与金属种类，金属表面状态（由于无保护膜、漆膜的完整程度，介质条件）等有关。一般当金属在介质中的腐蚀性越强，阴极极化程度越低时，所需的保护电流密度越大。金属构筑物所需阴极保护电流密度参考表1。        式中：I——保护电流密度；      i0——促使电保护电流；      ix——远端保护电流；      S——管段面积；          式中：π——圆周率；      φ——管道外径；      L——管段长度。    衡量阴极保护的效果有两个参数——保护程度（P）保护效果（Z）。他们的计算方法如下：    

6、 式中：I——阴极保护的保护程度；      i腐——未加阴极保护的金属腐蚀电流密度；      i阳——阴极保护时的金属腐蚀电流密度；         式中：i保——阴极保护是外加的电流密度。    阴极保护时电位负移与i腐及i阳关系可由（3）式表示：         式中：R——气体常数；      T——绝对温度；      F——法拉第常数；    某些金属在不同电解液中阴极保护计算指数是不同的，计算的基础是钢的表面无油漆、无阴极沉积物。计算指数反映在静止条件下（自然对流）和在相对流动液体的电化学保护参数。从表2中可以看出，随着i阳/i腐的减小，i保/i腐的增大，电位负移，即ΔE

7、值增加，保护程度（P）不断提高，而保护效率（Z）却随着下降，例如：i/I从0增加到2、i/I从0减小到0.2时，P由0升高到80%，Z为39.6%，为最佳状态。而在达到完全保护，I=0时，Z仅仅是0.27%表1  钢构筑物所需阴极保护电流密度钢构筑物覆盖层状况保护电流密度，mA/m2  埋地管道、容器、储罐、电缆、导管铠装电缆套管、接地极塑料沥青玻璃布沥青羊毛毡油浸黄麻无覆盖层0.001-0.010.01-0.050.3-0.73-