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陰極保護是控制埋地管道腐蝕的主要措施，陰極保護的維護和管理也是管道完整性管理的重要方面。近年來管道受雜散電流干擾越來越多，管理技術越來越復雜，陰極保護系統運行維護的專業化需求也越來越高。另一方面，隨著管道長度不斷延伸，管理難度也日益加大，陰極保護管理專業人員數量不足，且沒有其他有效的檢測或監測方式判斷整個陰保系統運行狀態，導致很多管道陰保系統 “帶病”運行。

目前絕大部分長輸管道采用強制電流陰保方式，系統主要包括恒電位儀、輔助陽極地床、絕緣系統、排流及防雷系統、陰極保護測試樁等。目前測試陰保系統有效性的普遍做法是沿線定期測試管道直流通電電位和交流電壓，恒電位儀每日查看輸出情況，絕緣性能測試還停留在保護端和非保端的電位測試評價，排流器和防雷系統更是少有人關注并加以測試。這對陰保系統的有效運行難以提供支持，為此，筆者提出詳細的陰保系統測試內容及注意事項。

1 陰保系統測試

1.1 恒電位儀測試

恒電位儀檢查項目主要包括外觀、陰極接線、陽極接線、參比接線、零位接陰接線及防雷接地接線。主要測試項目包括通電點保護電位（通斷電位）、輸出電壓、輸出電流、輔助陽極接地電阻、回路電阻和長效參比校驗等。需要注意以下七點。

（1）確保恒電位儀各接線正確連接且無斷線情況。

（2）測試通電點保護電位時萬用表負極接長效參比電極、正極接零位接陰端子，測得數值與給定電位相比較應近似相等。

（3）測試輸出電流時應首先明確串聯分流器規格型號，通過萬用表直流“mV”檔測試分流器分壓計算輸出電流。

（4）當通電點處存在雜散電流干擾時，應進行恒電位儀輸出電壓、輸出電流長時間監測，并在通電點處采用試片斷電法測試斷電電位。

（5）長效參比校驗時應確保經校準后便攜式參比電極與長效參比電極處于最近距離位置（若有參比管，可置于參比管中），分別用長效參比和便攜參比測試斷電電位（放置參比位置周圍不應存在地電位梯度），通過比較斷電電位來評價準確性。

（6）測試輔助陽極接地電阻時應首先確定輔助陽極埋設類型、位置、長度、走向、埋深等信息，據此確定三級法測試中電流極和電位極所處位置。

（7）定期測試各單只陽極地床輸出電流大小，調節每支電流輸出，使各組陽極地床輸出相對平衡。

1.2 絕緣有效性測試

國外文獻指出“沒有絕緣就沒有陰保”，可見絕緣在陰保系統中的關鍵作用。在役絕緣接頭（法蘭）及組件最常用的測試方法有：電位法、PCM漏電法、絕緣接頭測試儀法和通斷電位法。絕緣有效性測試應注意以下七點。

（1）查看管道工藝及走向，明確已設置絕緣位置和應設置絕緣位置，包括進出站絕緣接頭（法蘭）處、站內管道去下游用戶管道處、去放空區管道處、過站（或閥室）各類閥組儀表接地與干線管道之間。

（2）明確每處絕緣接頭（法蘭）或組件兩端陰極保護設置情況（有無設置陰保或陰保所處區間位置）。

（3）地上型絕緣接頭及組件采用RF-IT絕緣接頭測試儀進行測試，輔以電位法和通斷電位法進行共同驗證。

（4）通斷電位法應通斷輸出電流較大、通斷較為明顯的一側，同時觀察另一側電位變化情況。

（5）通斷測試時應避免地電場變化對測試產生的干擾。

（6）在外側通斷電位差值大于100 mV時，說明該絕緣位置有漏電現象，應及時分析并排查故障原因。

（7）地上型絕緣接頭（法蘭）相較于地下型更能準確判斷絕緣性能并方便維護。

1.3 管道斷電電位測試

獲取管道斷電電位常見的方法有同步通斷恒電位儀和試片法兩種。同步通斷法要求同步通斷施加在管道上所有陰保電源且管道上無雜散電流干擾，需要多臺衛星中斷器同步進行；并且恒電位儀固有的電路阻抗可能會響應較慢，數據采集需要響應較快的數據記錄儀。試片斷電法則應用條件更寬松，且優點較多，但需要注意以下五點。

（1）針對所維護管道防腐層狀況，選擇合適的試片裸露面積。

（2）試片埋設所處環境與管道處盡量一致，且土壤沉降完全。

（3）試片安放位置靠近管道中心線偏下，試片裸露點背對管道本體。

（4）在埋設試片位置埋設PVC參比管，且與試片裸露處有相同的幾何中心，并且土壤管中放入可以與參比電極接觸良好的土壤。

（5）選擇合適的通斷周期，至少60次/秒采樣頻率，并確保正確的測試連線。

1.4 土壤腐蝕性測試

管道沿線土壤電阻率是陰極保護系統重要參數之一，用以評價土壤腐蝕性強弱，此外還有腐蝕速率、pH值、氧化還原電位、各種腐蝕性離子種類及濃度等參數。

南方地區土壤電阻率會隨著干濕季節的交替隨之變化，北方地區冬季凍土也會影響土壤電阻率的變化，經實測冬季凍土環境的土壤電阻率跟夏季相比有很大的差異，如圖?1所示。

圖?1 管道沿線不同季節土壤電阻率分布

土壤電阻率的變化不僅可以改變陰極保護電流分布，同時對陰極保護評級準則也有影響（ ISO、GB/T?21447―2008和GB/T?21448―2008有相應說明）。因此要根據其變化來調整陰保站的輸出，根據評級準則進行陰極保護評價與管理。

1.5 特殊管段測試

（1）穿跨越管段

首先了解穿跨越管段信息，如穿越方式、是否有套管（套管材質）、陰極保護狀況、是否有加強陰保等。測試內容包括：①檢查管道本體與套管的絕緣狀況，測試套管內犧牲陽極的現役狀態。②采用試片法測試與評價管涵內管道陰極保護有效性。③大型穿越的管道防腐層電導率以及起止點陰極保護有效性。

（2）交叉平行管段

了解第三方管道基本信息，明確兩條管道相互位置關系，檢查是否有屏蔽或相互干擾。并行管道間距應至少大于1.5倍管徑，以免陰極保護屏蔽影響；交叉管道如果有跨接測試樁，則應定期調試跨接電阻，平衡兩條管道電流分布。

（3）受污染土壤或含微生物管段

如存在硫酸鹽還原菌的土壤應按照斷電電位﹣0.95?Vcse的準則要求測試評價。疑似受污染及含微生物土壤進行實驗室化驗。

（4）固定墩位置

檢查固定墩內鋼筋混凝土結構是否與管道本體有搭接或者屏蔽，測試方法同套管與管道絕緣測試。

（5）受雜散電流干擾管段

雜散電流干擾識別防護包括干擾識別、干擾評價、干擾防護、防護效果評價幾個環節，干擾識別和評價可以同步完成，以地鐵雜散電流干擾為例，典型的地鐵雜散電流干擾管道電位變化如圖?2所示。

試片法測試斷電電位評價干擾狀態下陰極保護有效性如圖?3所示。

可以看出，即使管道通電電位有正向和負向波動，但斷電電位一直保持相對穩定狀態，滿足陰極保護有效性要求。

1.6 排流設施測試

以直流排流器為例，需要檢測的內容有管道直流電位、排流電流、交流電壓、排流地床接地電阻等。測試接線如圖?4所示。

2 陰保系統運行維護建議

（1）建立良好的陰極保護絕緣系統是有效運行的關鍵。絕緣位置包含但不限于進出站場、閥室、氣液聯動閥、溫控儀表、手動閥門、鋼質套管、固定墩及管道支架吊環等。

（2）在陰保站地床位置及長效參比設置合理的情況下，根據不同季節土壤電阻率變化導致管道沿線IR降的變化，調整適宜的恒電位儀輸出。

（3）密切關注第三方管道、電氣化鐵路以及高壓輸電設施對管道可能產生的雜散電流干擾，必要時開展專項測試評估、實時監測并制定適宜的防護措施。

（4）對特殊管段可能產生的屏蔽、干擾應加強關注和增加檢測頻次。

（5）定期開展腐蝕速率檢測與評價工作，特別是特殊管段位置。

3 結束語

良好的陰極保護系統可以極大地減少腐蝕風險，延長管道使用壽命，增強管道安全。管道陰保系統的專業化管理要從陰保附屬設施的完整性、陰極保護有效性、沿線土壤腐蝕性、雜散電流干擾等方面，對管道的陰極保護系統進行定期檢測與評價，制定經濟科學的防護措施。循環開展檢測工作和調試維修工作，實現陰極保護閉環管理，以期最終形成一套穩定可靠、運行良好的陰極保護系統。

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埋地管道陰極保護系統測試與維護