埋地油气管道阴保电位测量方法(附图).pdf

油气管道阴极保护电位测量方法

河南邦信防腐材料有限公司

2017年3月整理

1、概述

阴极保护是一种减缓或抑制金属电化学腐蚀的方式，是一种基于电化学腐蚀机
理的保护方法。通过给腐蚀电池补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子
过剩的状态，使金属表面发生阴极极化，电极电位趋于同一负电位，从而减小
管道表面的电位差，减缓或抑制腐蚀电池的电化学反应。

阴极保护的实现方式有两种：一种是牺牲阳极法；另一种是强制电流法。牺牲
阳极阴极保护方式是选择一种电极电位比被保护管道金属更负的活泼金属或合
金（如镁、锌），将其与被保护管道相连并置于同一电解质环境中，活泼金属
或合金在腐蚀电池中称为阳极优先腐蚀溶解，为被保护管道提供阴极保护保护
电流。阳极释放出的电子转移到被保护管道表面，使被保护管道发生阴极极
化，从而抑制腐蚀实现保护。阳极由于被腐蚀消耗，故称之为牺牲阳极（见图
1）。

图1牺牲阳极阴极保护示意图

强制电流阴极保护是利用外部的直流电源作阴极保护的极化电源，将电源的负
极接被保护管道，将电源的正极接至辅助阳极，在阴极保护电流的作用下，使
管道表面整体发生充分的阴极极化，从而减缓或抑制管道的腐蚀实现保护（见
图2）。

图2强制电流阴极保护示意图

管道与其相邻电解质（土壤）的电位差称为管地电位。管地电位是用来评价埋
地管道阴极保护系统的运行状况及其有效性的重要指标。因此掌握管地电位的
测量方法是很必要的。常用的管地电位测量内容主要有通电电位、断电电位、
牺牲阳极接入点的管地电位以及极化探头（试片）电位的测量。

2、常用管地电位测量方法

2.1测量连线

一般采用直流数字式电压表测量管地电位，测量时将电压表的负接线柱（COM）
与参比电极（一般采用铜-饱和硫酸铜参比电极，CSE)连接，正接线柱（V）与
管道连接，测（见图3）。仪表指示的是管道相对于硫酸铜参比电极电极的电
位值，正常情况下显示负值。

图3数字万用表管地电位测量接线图

2.2通电电位测量（Von）

阴极保护系统持续运行时测量的管道对土壤的电位叫通电电位，该电位包括管
道极化电位与回路中其它所有电压降（IR降）的和。

a)测量前，应确认阴极保护运行正常，管道已充分极化。

b)测量时，将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电
极底部与土壤接触良好。

c)通电电位测量接线见图3。

d)将电压表调至适宜的量程上（没有杂散电流干扰时一般选2V档），读取数
据，并作好管地电位值及极性记录，注明该电位值的名称。

2.3断电电位测量（Voff）

在断开施加阴极保护电流的所有电源的瞬间测量出的管道对土壤的电位叫断电
电位。断电电位是判断管道阴极保护有效性的指标。该方法不适用于保护电流
不能同步中断（多组牺牲阳极、牺牲阳极与管道直接连接、存在不能被中断的
外部强制电流设备）或受直流杂散电流干扰的管道。所测得的断电电位是消除
了由保护电流所引起的IR降后的管道保护电位。

a)在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道已充分极化。

b)对测量区间有影响的阴极保护电源应安装电流同步断续器，并设置合理的通/
断周期，同步误差小0.1s。合理的通/断周期和断电时间设置原则是：断电时
间应有足够长的时间在消除冲击电压影响后采集数据，读取平缓的断电电位，
同时应避免过度去极化；管道上设置有用于干扰防护的电容类元件的去耦合装
置时，应考虑设置较长的断电时间。测试过程中应保持设备输出电流的稳定，
当发现相同测试点各通/断周期断电电位出现持续衰减现象，应调整通/断周
期。

c)将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与
土壤接触良好。

d)断电电位测量接线见图3。

e)将电压表调至适宜的量程上，读取数据，读数宜在通/断电0.5s之后进行或
读取断电后万用表的第二个数值。
f)记录下通电电位（Von）和断电电位（Voff）以及相对于硫酸铜电极的极性。

g)如果对冲击电压的影响存在怀疑时，应使用脉冲示波器或高速记录仪测量冲
击电压的影响大小和持续时间，对所测结果进行核实。

2.4牺牲阳极接入点的管地电位测量

该方法适用于消除牺牲阳极工作时，产生的地电位正偏移所引起的管地电位测
量误差。该误差可采用远参比法消除，使参比电极离开阳极一段距离或断开该
测试桩的牺牲阳极进行测量。测量方法如下：

a)远参比法的测量接线见图4。

b)将硫酸铜电极朝远离牺牲阳极的方向逐次安放在地表上。将数字万用表调至
适宜的量程上，读取数据，做好电位值和极性记录。

c)第一个安放点距管道测量点不小20m，以后逐次向远方移5m。当相邻两个安
放点测量