电流梯度法测量保护电流密度

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1、埋地管线电流梯度测量方法在辅助阴保设计中的应用林守江天津市嘉信技术工程公司天津300384摘要：外加电流阴极保护是埋地钢质管道广泛采用的防腐技术，合理高效的保护设施设计方案取决于准确可靠的管道防腐层数据。采用交变电流梯度法进行管道防腐层的参数测定，是取得这些参数的简单有效的方法。本文介绍的方法在效果上与传统直流馈电实验的效果相同。关键词：外加电流、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

2、挥了极其重要的作用。随着我国相关行业埋地管道技术及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。近年来管道业普遍采用了以英国雷迪PCM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、报废等环节的技术水平，取得了可喜的社会经济效益。在进行埋地管道阴极保护设计时，特别是对已建管线上进行补建外加电流阴极保护设施的设计过程中，由于管道防腐层的老化、破损状况不明或难以准确量化，选择阴极保护系统时由于不能准确地得到管道防腐层的性能参数，设计方案的选择设计过程会存在一定

3、程度的盲目性，影响了保护设施的可靠性、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，提供阴极保护设计必要的参数，是实施管道有效保护的前提。天津嘉信技术工程公司在推广埋地管道防腐检测系统的过程中进行了大量的现场实验，取得了应用PCM检测仪测量管道外防腐层保护电流密度方法的工程经验。一、交变电流梯度法的原理PCM检测仪主要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近直流（4Hz）的信号电流，当电流向管道远处

4、传输时，它在管道周围产生规则的交变电磁场。检测人员手持接收机在管道上方时，便可以探测到这个电磁场，可测定出管道的位置、埋深及管道中的检测信号电流强度及电流方向。由于4Hz超低频信号在管中电流衰减和分布的特性与实际的阴极保护电流是相同的，通过对该信号的检测就可间接得到防腐层的电气性能，1阴保电流在该管道上的模拟分布规律，进而推算出外防腐层所需的保护电流密度。因此，将近直流信号施加到待测管道上，相当于采用直流电对管道进行馈电实验。由于该方法测量管道上的电流强度不需要进行开挖或预埋测试连线。这样的检测

5、可以在任何有代表性的管段上进行。检测方法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。该方法具有简单方便，结果可靠等特点，基于此方法设计的保护设施能够安全经济地运行，可为埋地钢质管道的有效保护提供有力的保证。二、阴极保护的参数及计算方法保护电流密度是指被保护的地下构筑物上单位面积上所需的保护电流值，是阴极保护设计中必不可少的重要参数。I0−IzI=（1）S式中：I--保护电流密度；S--管段面积；i0

6、–初始位置的管中信号电流iZ--远端位置的信号电流数值。S=πφ×L（2）式中：φ--管道外径；L--管段长度。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，其数值与金属种类，金属表面状态（有无保护层，保护层的完整程度，土壤环境条件等）有关。一般当金属所在介质的腐蚀性越强、阴极极化程度越低时，所需的保护电流密度就越大。金属构筑物所需阴极保护电流密度参考下表1。即使管道施加阴极保护腐蚀也在发生，只是阴极保护能减缓管道腐蚀速率，延长管道使用年限。施加阴极保护的埋地钢质管道一般允许其均匀腐蚀速

7、率在≤0.1mm/a的范围以内。衡量阴极保护的效果有两个参数：保护程度（P）保护效果（Z）。其计算方法如下：I腐−I阳I阳（3）P=I腐×100%=(1−I腐)×100%式中：P--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；PI腐−I阳（4）Z=II×100%=(I)×100%保腐保式中：I保---阴极保护是外加的电流密度。2当阴极保护产生作用时，管道上电位负移与I腐及I阳之间的关系可由下式（5）来表示：IΔE=RT2.31×log腐（5）

8、FI阳式中：R--气体常数；T--绝对温度；F--法拉第常数；表1钢构筑物所需阴极保护电流密度2环境钢构筑物覆盖层状况保护电流密度，mA/m管道、容器、储罐、电缆、导管塑料0.001～0.01沥青玻璃布0.01～0.05埋地沥青羊毛毡0.3～7.0铠装电缆油浸黄麻3.0～17.0套管、接地极无覆盖层10～100桥梁，上、下水构筑物良好涂覆层0.05～0.6闸门、水坝旧涂覆层0.5～8.0淡水水罐、水井无涂覆5.0～13.0热交换器、锅炉无涂覆100～600趸船、系船浮标良好涂覆0.2～20航行中