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。從這點出發(fā)，為了達到這一目的，陽極裝置必然過于龐大，或要做必要的處理，則經(jīng)濟上是不可取的。究竟取多大為宜,蘇聯(lián)規(guī)定該值應小于0.5Ω,事實證明，當陽極埋設處的土壤電阻率小于10Ω·m時,一般陽極結構可以達到這一標準。如電阻率高，則陽極結構要十分龐大，甚至無法達到這一標準?，F(xiàn)在多使用難溶高硅鑄鐵陽極，要求陽極工作電流密度應控制在5~80A/m2范圍內，接地電阻可以不受此限制。目前我國生產(chǎn)的陰極保護專用儀器，恒電位儀的規(guī)格有限，選用時要注意與陰極保護系統(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)濟的合理性。

二、影響犧牲陽極陰極保護的經(jīng)濟性的因素

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)場測試結果表明,4支一組陽極發(fā)出的電流之和遠小于單支發(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消除電場影響,使電位分布非常均勻，這對涂層略差的管道更顯示出其優(yōu)越性，這樣設計犧牲陽極塊的位置也是較經(jīng)濟的。

三、保護電流需要量的確定

使被保護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物體表面的幾何面積與總電流相除求得。極小保護電流密度值主要根據(jù)被保護金屬的類別、腐蝕介質成分，相對運動速度、溫度、表面涂層或陰極沉積膜性質、完整性的接觸電阻來決定，由于上述條件不同，極小保護電流密度數(shù)值變化幅度很大，從極小幾uA/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電流密度大小的主要因素是管道防腐涂層的性質、結構和完整性、及防腐層的電阻值。從實際工程觀測得知:裸鋼管所需的極小保護電流密度經(jīng)驗值為5~50mA/m2,埋入混凝土內鋼筋極小保護電流密度經(jīng)驗值＜2mA/m20陰極保護電流密度的選取是設計成敗的關鍵。只有了解不同防腐層所需要的保護電流密度值，才能做到少花錢做好事的要求。

陰極的運行管理

一、陰極保護投用前的管理

1、陰極保護投用前對被保護管道的檢查

① 管道対地絕緣的檢查

從陰極保護的原理介紹，已得知沒有絕緣就沒有保護。為了確保陰極保護的正常運行，在施加陰極保護電流前，必須確保管道的各項絕緣措施正確無誤。應檢査管道的絕緣法蘭的絕緣性能是否正常；管道沿線布置的設施如閥門、抽水缸、閘井均應與土壤有良好的絕緣；管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應有正確有效的絕緣處理措施。管道在地下不應與其它金屬構筑物有"短接"等故障。管道表面防腐層應無漏敷點，所有施工時期引起的缺陷與損傷，均應在施工驗收時使用DCVG檢漏儀檢測，修補后回填。

② 管道導電性檢查

對被保護管道應具有連續(xù)的導電性能。

③  舊管道對地絕緣狀態(tài)的檢查

應按設計要求處理。對是否修補防腐涂層，排除接地故障（如防靜電接地極等），應根據(jù)技術經(jīng)濟條件比較確定。對管道導電性的檢査，仍需按前述要求進行。

2、對陰極保護施工質量的驗收

①對陰極保護間內所有電氣設備的安裝是否符合《電氣設備安裝規(guī)程》的要求,各種接地設施是否完成，并符合圖紙設計要求。

②對陰極保護的站外設置的選材、施工是否與設計一致。對通電點、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連接應嚴格符合規(guī)范要求。尤其是陽極引線接正極,管道江流點接負極，嚴禁電極接反。

③圖紙、設計資料齊全完備。

二、陰極保護投入運行管理

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。同時對管道環(huán)境有一個比較詳盡的了解，這些資料均需分別記錄整理，存檔備用。

② 陰極保護站投入運行

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間（四小時以上）開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點電位、管道沿線保護電位、保護距離等。然后根據(jù)所測保護電位，調整通電點電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化（通常在24小時以上）.再重復第一次測試工作,并做好記錄。若個別管段保護電位過低，則需再適當調節(jié)通電點電位至滿足全線陰極保護電位指標為止。

③ 保護電位的控制

各站通電點電位的控制數(shù)值，應能保證相鄰兩站間的管段保護電位達到-0.85伏，同時，各站通電點較負電位不允許超過規(guī)定數(shù)值。調節(jié)通電點電位時,管道上相鄰陰極保護站間加強聯(lián)系，保證各站通電點電位均衡。

④ 當管道全線達到極小陰極保護電位指標后，投運操作完畢。各陰極保護站進入正常連續(xù)工作階段。

三、陰極保護站的日常維護管理

1、強制電流陰極保護的日常維護

（1）陰極保護設施的日常維護

電氣設備定期技術檢查。電氣設備的檢査每周不得少于一次，有下列內容：

① 檢査各電氣設備電路接觸的牢固性，安裝的正確性，個別元件是否有機械障礙。檢査接接陰極保護站的電源導線，以及接至陽極地床、通電點的導線是否完好，接頭是否牢固。

② 檢査配電盤上熔斷器的保險絲是否按規(guī)定接好,當交流回路中的熔斷器保險絲被燒毀時,應查明原因及時恢復供電。

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

④ 應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 搞好站內設備的清潔衛(wèi)生，注意保持室內干燥，通電良好，防止儀器過熱。

（2）恒電位儀的維護

① 陰極保護恒電位儀一般都配置兩臺，互為備用，因此應按管理要求定時切換使用。改用備用的儀器時，應即時進行一次觀測和維修。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、各連接點是否可靠,電路有無故障，各緊固件是否松動，熔斷器是否完好，如有熔斷，需查清原因再更換。

③ 清潔內部,除去外來物。

④ 發(fā)現(xiàn)儀器故障應及時檢修，并投入備用儀器，保證供電。每年要計算開機率。其公式如下所示：

（3）硫酸銅電極的維護

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。使用后應保持清潔,防止溶液大量漏失。

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

③ 電極中的紫銅棒使用一段時間后，表面會粘附一層蘭色污物，應定期擦洗干凈,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

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、導線是否松動，陽極導線與地床的連接是否牢固，地床埋設標志是否完好等。發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

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電流時，應該更換陽極地床或進行維修，以減小接地電阻。

（5）測試樁的維護

① 檢査接線柱與大地絕緣情況，電阻值應大于100千歐，用萬用表測量,若小于此值應檢查接線柱與外套鋼管有無接地，若有，則需更換或維修。

② 測試樁應每年定期刷漆和編號。

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

（6）絕緣法蘭的維護

① 定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位，若與原始記錄有差異時，應對其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應釆取相應措施。

② 對有附屬設備的絕緣法蘭（如限流電阻、過壓保護二極管、防雨護罩等）均應加強維護管理工作，保證完好。

③ 保持絕緣法蘭清潔、干燥，定期刷漆。

2、犧牲陽極陰極保護的日常維護

管道犧牲陽極保護日常維護工作量不多，除按外加電流陰極保護的要求進行保護電位測量，測試樁維護保養(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)此分析管道保護狀況。若陽極性能變壞,則需釆取相應措施。

陰極保護管理制度

陰極保護的管理不僅要有技術方面的管理，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，而且對于一個使用陰極保護的企業(yè)來說，建立一套完整的陰極保護管理體系是保證陰極保護系統(tǒng)正常運行及陰極保護其他管理方面工作的正常開展提供了保障。通常陰極保護管理制度因該包含以下幾個方面。

① 每條陰極保護管道，都應制符合本管道實際情況的《陰極保護運行管理規(guī)定》,使陰極保護的日常測試、控制、調整、維修等方面的工作均按此進行。

② 加強陰極保護的組織、領導。保持室內設備整潔,達到無故障、無缺陷、無銹蝕、無外來物。實現(xiàn)三圖上墻，即線路走向圖、保護電位曲線圖、崗位責任制。

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

④ 每日檢查測量通電點電位，填寫好運行日志，向生產(chǎn)調度部門匯報陰極保護站運行情況。

⑤ 陰極保護站向管道輸送電不得中斷。停運一天以上須報主管部門備案。利用管道停電方法調整儀器，一次不得超過2小時，全年不超過30小時。保證全年98%以上時間給管道送電。

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

⑦ 每年在規(guī)定時間內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，使全線達到完全的陰極保護。

陰極保護系統(tǒng)常見故障

一、保護管道絕緣不良，漏電故障的危害

在陰極保護站投入運行，或犧牲陽極保護投產(chǎn)一段時間后，出現(xiàn)了在規(guī)定的通電點電位下，輸出電流增大，管道保護距離卻縮短的現(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電流需要，但保護電位仍達不到規(guī)定指標的現(xiàn)象。發(fā)生上述情況的原因，主要是被保護金屬管道與未被保護的金屬結構物"短路"，這種現(xiàn)象稱之為陰極保護管道漏電，或者叫做”接地故障"。

接地故障，使得被保護管道的陰極保護電流流入非保護金屬體，在兩管道的"短接"處形成”漏電點"，這就會造成陰極保護電流的增大;陰極保護電源的過負荷和陰極保護引起的干擾。另外,陽極地床斷路，陰極開路，零位接陰斷路都會導致陰極保護不能投保。如果陽極電纜斷路，造成陰極保護體系不能正常工作，判斷陽極地床連接電纜斷路時,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 將恒電位儀機后陽極輸出線斷開，接入臨時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設置接線用水泥井或標志。

二、造成管道漏電的原因

① 施工不當，交叉管道間距不合規(guī)范,即當兩條管道，一條為陰極保護的管道，另一條為未保護的管道交叉時,施工要求應保持管道間的垂直凈距不小于0.3m,并在交叉點前后一定長度內將管道作特別絕緣，如果施工時不嚴格按照上述規(guī)定去做,那么在管道埋設一段時間后，在土壤應力的作用下，管道相互可能搭接在一起，會造成絕緣層破損，金屬與金屬的相連，形成漏電點。

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

三、漏電點的查找

① 利用査找管道絕緣層破損點，從而確定管道的漏電點或短接點的方法。此方法首先將脈沖信號送到被測管道上，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,電流的流動會在周圍土壤中將產(chǎn)生明顯的電位梯度。當探測人員手持兩個參比電極在管道正上方探測行走時，伏特計將明顯的抖動，當伏特計指針停止抖動時，兩個參比電極的中間既為防腐層漏點位置，該方法簡便宜行，定位準確，是目前國際上公認的檢漏方法(DCVG)。

② 可利用測定管內電流大小的方法尋找漏電點。因為無分支的陰極保護管道，管內電流是從遠端流向通電點。當非保護管道接入后就會形成分支電路，使保護電流經(jīng)過漏電點會變小。因此，可利此法來尋找漏電點的位置。利用此法測定時，在有懷疑的管段上可依次選點，用IR壓降法或者補償法(詳見有關說明)測定管內電流。再通過比較各點電流的大小來確定漏電點的電位。

③ 絕緣法蘭漏電的測定。當絕緣法蘭漏電而導致陰極保護系統(tǒng)故障時，則可通過在絕緣法蘭兩側管段上，分別測量管地電位，若保護側為保護電位,非保護側為自然電位，則絕緣法蘭正常。否則,有問題存在。也可在非保護側測法蘭端部的對地電位，如此電位比非保護管道或其它金屬構筑物的電位要負,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。若絕緣法蘭非保護端一側，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電位只能反映管道的整體保護水平，不能說明管道各點都得到了保護.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，可以準確的檢測出沒有得到保護的管段。

四、陽極接地故障

陰極保護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計與施工質量密切相關。"凍土”會使陽極地床電阻增加幾倍至十幾倍，”氣阻”也會使陽極地床電阻增加。當陽極使用一段時間后，也會由于腐蝕嚴重，表面溶解不均勻造成電流障礙。因此，在陰極保護的儀器上會出現(xiàn)電位升高，而保護電流下降的現(xiàn)象。此時，應通過測量，更換或檢修陽極地床，來使陰極保護正常運行。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,若施工不妥則會造成接頭處的腐蝕與斷路。使陰極保護電流斷路而無法輸入給管道。

總結

管道輸送與飛機、鐵路、航運、公路一起作為一種重要運輸?shù)墓ぞ撸絹碓绞艿街匾?，目前管道運輸也是較安全、且經(jīng)濟的運輸方式，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。對于鋼制管道長期埋設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使用陰極保護的方法來保護管道，增加管道的使用壽命。但目前國內的陰極保護的設計、施工、使用、管理都存在一些問題。論文從陰極保護的原理講起，結合國內外關于陰極保護的相關標準，對設計中出現(xiàn)的一些問題進行了分析，指出陰極保護投用時要注意檢查的一些主要技術參數(shù)，提出了陰極保護管理中日常維護、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管理制度來提高陰極保護的運營效率,提高陰極保護的管理水平，更好的保護管道。