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陰極保護度測試檢測

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發(fā)布時間：2025-07-25 16:53:10 更新時間：2025-07-24 16:53:10

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

陰極保護度測試檢測是現(xiàn)代工業(yè)防腐蝕體系中的核心評估手段，廣泛應用于埋地或水下金屬管道、儲罐、碼頭鋼樁、海上平臺等設施的長效防護監(jiān)測。它通過對陰極保護系統(tǒng)運行參數(shù)的精確測量與分析，評估系統(tǒng)是否能夠為被保護金屬結構提供充分且均勻的電流，使其電位極化到免腐蝕區(qū)域，從而有效抑制電化學腐蝕的發(fā)生。定期進行陰極保護度測試是保障能源輸送安全、延長基礎設施服役壽命、預防因腐蝕失效導致的環(huán)境污染和重大經(jīng)濟損失的關鍵環(huán)節(jié)。一套設計精良、安裝規(guī)范的陰極保護系統(tǒng)，其實際保護效果必須通過科學、系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測與數(shù)據(jù)解讀來驗證和持續(xù)優(yōu)化，確保金屬設施始終處于最佳的“防銹鎧甲”保護之下。

檢測項目

陰極保護度測試主要涵蓋以下核心檢測項目：

1. 保護電位測量： 這是最基礎且關鍵的指標。測量被保護金屬結構相對于參比電極的電位值，判斷其是否達到或維持在規(guī)定的保護電位范圍內(nèi)（如鋼鐵在土壤中通常要求達到-850mV或更負，相對于銅/硫酸銅參比電極CSE）。

2. 保護電流輸出： 測量陰極保護系統(tǒng)（犧牲陽極或強制電流系統(tǒng)）輸出的直流電流大小，評估其是否滿足被保護體所需的總電流需求。

3. 電流分布均勻性： 通過測量結構物不同位置（如沿線管道測試樁、儲罐底板邊緣/中心）的保護電位，評估保護電流是否分布均勻，避免存在欠保護或過保護區(qū)域。

4. 陽極性能： 對于犧牲陽極系統(tǒng)，需測量陽極的開路電位、工作電位、輸出電流及消耗狀況（如剩余重量/尺寸）；對于強制電流系統(tǒng)，需測量輔助陽極地床接地電阻、陽極輸出電流/電壓。

5. 系統(tǒng)完整性檢查： 包括恒電位儀/整流器運行狀態(tài)檢查（輸出電壓、電流、效率）、電纜連接點電阻測量、絕緣接頭/法蘭有效性測試、系統(tǒng)是否存在雜散電流干擾等。

6. 極化探頭或試片監(jiān)測： 在關鍵位置埋設極化探頭或腐蝕試片，直接測量其極化電位或失重情況，提供更直觀的保護狀態(tài)驗證。

檢測儀器

進行陰極保護度測試需要專業(yè)、精密的儀器設備：

1. 高阻抗數(shù)字萬用表： 用于精確測量直流電壓（電位）和電流。必須具備高輸入阻抗（>10兆歐），以避免測量時對被測電路產(chǎn)生分流影響。

2. 參比電極： 提供穩(wěn)定的電位基準。最常用的是飽和銅/硫酸銅參比電極 (CSE)，適用于土壤和淡水環(huán)境；對于海水環(huán)境，常用銀/氯化銀參比電極 (Ag/AgCl)；有時也使用鋅參比電極（長期埋設）。

3. 電流鉗表 (直流)： 用于非接觸式測量電纜中的直流電流，特別適用于測量陽極輸出電流或管道電流。

4. 斷電電位測量裝置： 包括同步中斷器（用于強制電流系統(tǒng)）和能捕捉瞬間斷電瞬間電位的存儲記錄儀或高速數(shù)據(jù)采集萬用表。這是獲取真實“極化電位”（即IR降消除的電位）的關鍵設備。

5. 接地電阻測試儀： 用于測量輔助陽極地床、犧牲陽極、接地系統(tǒng)的接地電阻（通常采用三極法或四極法）。

6. 密間隔電位測量 (CIPS/DCVG) 設備： 用于長輸管道的詳細調(diào)查，沿著管道以密間隔（通常1-5米）連續(xù)測量管地電位，結合GPS定位，繪制電位梯度圖，識別涂層缺陷及保護不足區(qū)域。

7. 極化探頭/試片讀取器： 用于讀取埋設的極化探頭或試片的電位及電流數(shù)據(jù)。

8. 數(shù)據(jù)記錄儀： 用于長期連續(xù)監(jiān)測關鍵點的電位、電流等參數(shù)。

檢測方法

陰極保護度測試需遵循科學嚴謹?shù)默F(xiàn)場操作與測量方法：

1. 直接電位測量法： 最常用方法。將萬用表的負表筆連接參比電極，正表筆連接測試樁上的管道/結構引線，直接讀取管地電位。測量時參比電極需置于被測結構上方或附近的電解質(zhì)（土壤/水）中，確保良好接觸。

2. 瞬間斷電電位法： 消除IR降影響的金標準。對于強制電流系統(tǒng)，使用同步中斷器在短時間內(nèi)（幾百毫秒）周期性中斷保護電流輸出，并使用高速記錄設備捕捉電流中斷瞬間的電位（即極化電位）。對于犧牲陽極系統(tǒng)，可斷開陽極連接進行測量。

3. 電流開/關電位測量： 類似斷電法，但包含電流開啟和關閉兩個狀態(tài)的電位測量，對比分析IR降大小。

4. 極化探頭/試片監(jiān)測法： 在選點埋設與主體結構材質(zhì)相同的試片或?qū)Ｓ脴O化探頭，通過測量其相對于獨立參比電極的電位或定期取出計算失重率，直接評估該局部位置的保護有效性。

5. 密間隔電位測量 (CIPS)： 操作員攜帶測量設備、參比電極和GPS，沿管道徒步以固定間隔測量并記錄管地電位及位置信息，繪制連續(xù)電位曲線圖。

6. 直流電壓梯度測量 (DCVG)： 通常與CIPS結合使用。在地表測量兩個相近參比電極之間的直流電位差梯度，用于精確定位涂層缺陷位置并評估其嚴重程度。

7. 電流衰減測試：

測量管道兩點間的電流差，計算電流衰減率（單位距離的電流損失），評估管道涂層狀況及其對保護電流需求的影響。

檢測標準

陰極保護度測試的執(zhí)行和數(shù)據(jù)判讀必須依據(jù)權威的國家、行業(yè)或國際標準，確保評價的一致性和準確性。主要標準包括：

1. NACE 國際標準： * `NACE SP0169-2013`: 《埋地或水下金屬管道系統(tǒng)的外部腐蝕控制》 - 這是國際上最廣泛接受的核心標準，詳細規(guī)定了陰極保護準則（如-850mV CSE 極化電位準則，100mV極化偏移準則）、測試方法及要求。 * `NACE TM0497-2022`: 《埋地管道管地電位測量方法標準》 - 規(guī)范了管地電位的測量技術，包括斷電法的具體要求。 * `NACE SP0104-2014`: 《地上儲罐罐底外部陰極保護》

2. ISO 國際標準： * `ISO 15589-1:2015`: 《石油、石化和天然氣工業(yè)-管道運輸系統(tǒng)的陰極保護第1部分：陸上管道》 - 提供了陸上管道陰極保護的設計、實施、運行、監(jiān)測和維護要求及測試方法。 * `ISO 15589-2:2012`: 《... 第2部分：海上管道》 - 針對海洋環(huán)境中的管道。

3. 國家標準： * `GB/T 21246-2020`: 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測量方法》 - 中國國家標準，詳細規(guī)定了電位、電流、接地電阻等各項參數(shù)的測量方法和技術要求。 * `GB/T 21448-2022`: 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術規(guī)范》 - 規(guī)定了設計、施工、運行管理和檢測評價要求。 * `SY/T 0087.1-2018`: 《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價》 (ECDA) - 將陰極保護有效性檢測作為ECDA流程中重要的間接檢測工具。

4. 其他重要標準： * `EN 12954:2001`: 《陰極保護-應用于埋地或浸水金屬結構的一般原理》 (歐洲標準)。 * `AS 2832 系列標準`: 《金屬的陰極保護》 (澳大利亞標準)。

這些標準不僅規(guī)定了具體的測試程序、儀器精度要求、數(shù)據(jù)記錄格式，還提供了關鍵參數(shù)（特別是保護電位）的判據(jù)范圍，是評價陰極保護系統(tǒng)是否達到有效保護（“保護度”達標）的根本依據(jù)。測試報告必須清晰說明所依據(jù)的標準及其具體條款。