GBT 21246-2020 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法.pdf
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每处位置记录的数据应包括:纬度、经度、通电电位、断电电位、通电电位梯度和断电电位梯度 等数据,导出数据后对数据的有效性进行分析: 以距离为横坐标、电位为纵坐标分别画出测量段的通电电位、断电电位、修正后的断电电位分 布曲线图,修正后的断电电位曲线代表对断电电位修正后的管道保护电位分布曲线。
5.6阴极电位负向偏移量
及化探头(试片)的极化衰减或极化形成的方法,来判定测量点处管道是否达到阴极保护准则 2管道阴极极化衰减应按以下步骤进行测量: a)在测量之前,应确认阴极保护正常运行,管道或连接的试片已充分极化。 b)管道测量时,对测量区间有影响的阴极保护电源应安装电流同步中断器,同步中断所有阴极保 护电流。对断电电位法不适用的管道可采用极化探头法或土壤管法测量。 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) 测量接线见图1或图2 e 将电压表调至适宜的量程上,读取数据,记录通电电位("on"电位)和断电电位("of”电位)以 及相对硫酸铜电极的极性。将消除冲击电压影响后采集的瞬间断电电位(“off”电位)作为计 算极化衰减的基准电位值。 继续保持阴极保护电流处于关闭状态,直到观察达到稳定的去极化水平后记录管道的去极化 电位。 上述两个电位之差(去极化电位与基准电位),即为阴极电位负向偏移量。管道阴极极化衰减 & 测量的方法见图5。
GB/T21246—20201 1001 000"On”电位900电压降800700“Off”电位(去极化电位)去极化曲线阴极电位负向偏移量600冲击电压50040001234567时间(可能为秒、分、小时或天)图5阴极极化衰减测量示意图5.6.3管道阴极极化形成应按以下步骤进行测量:a)按5.1测量并记录管道或试片的自然电位。将此电位作为计算极化形成的基准电位值。b)施加阴极保护电流,并确认保护管道或连接的试片已充分极化c)管道测量时,按5.3.2要求安装电流同步断续器和设置合理的通/断周期。对断电电位法不适用的管道可采用极化探头法或土壤管法进行d)测量并记录通电电位("on"电位)和断电电位(“off"电位)以及相对硫酸铜电极的极性。断电电位和自然电位之差即为阴极电位负向偏移量。管道阴极极化形成测量的方法见图6。12001 1001 000电流中断正常运行/900“On”电位“Of"电位800极化曲线700施加阴极保护阴极电位负向偏移量600自然电位1500103456时间(可能为秒、分、小时或天)图6阴极极化形成测量示意图5.7极化探头法5.7.1本方法适用于受杂散电流干扰或无法同步中断保护电流的管道,用极化探头法测量埋设位置处管道保护电位。5.7.2极化探头法应按以下步骤进行测量:8
GB/T21246—2020f)按照图8所示接线,测量并记录试片通电电位;土壤管中电解质干燥时,应进行浇水处理。冬季测量时,应先判断土壤管内填充物是否结冰。g)断开极化试片与管道的连接,并立即测量和记录极化试片的断电电位。所测得的断电电位,代表埋设点附近防腐层破损点面积与极化试片裸露面积相近的管道保护状况。数据记录仪参比电极管道、PVC或PE管极化试片图8土壤管法安装测量接线示意图5.9牺牲阳极开路电位5.9.1本方法适用于测量牺牲阳极在埋设环境中与管道断开时开路电位5.9.2牺牲阳极开路电位应按以下步骤进行测量:a)测量前,应断开牺牲阳极与管道的连接;测量中,按图9的接线方式进行测量;1. 100数字万用表Op硫酸铜电极管道牺牲阳极图9牺牲阳极开路电位测量接线示意图c)将硫酸铜电极放置在牺牲阳极埋设位置上方的潮湿土壤上,应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好;10
GB/T21246—2020d)将数字万用表调至适宜的量程上,读取数据,做好电位值及极性记录,注明该电位值的名称;e)测量完成后将牺性阳极与管道连通。5.10牺性阳极接入点的管地电位(闭路电位)5.10.1本方法适用于消除栖性阳极工作时,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。5.10.2牺牲阳极接人点的管地电位应按以下步骤进行测量:a)按图10远参比法测量接线示意图接线。数字万用表测试桩硫酸铜电极硫酸铜电极牺牲阳极管道5图10远参比法测量接线示意图b)将硫酸铜电极朝远离栖牲阳极的方向逐次安放在地表上,第一个安放点距管道测量点不小于20m,以后逐次移动5m。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,当相邻两个安放点测量的管地电位相差小于2.5mV时,硫酸铜电极不再往远方移动,取最远处的管地电位值作为该测量点的牺性阳极接人点的管地电位。6牲阳极输出电流6.1标准电阻法6.1.1标准电阻法应按以下要求进行测量:a)按图11标准电阻法测量接线示意图接线。标准电阻数字万用表管道辆牲阳极图11标准电阻法测量接线示意图11
GB/T 21246—2020b)标准电阻的两个电流接线柱分别接到管道和牺牲阳极的接线柱上,两个电位接线柱分别接数字万用表,并将数字万用表置于DC电压最低量程。接人导线的总长不大于1m,截面积不宜小于2.5mm。c)标准电阻的阻值宜为0.1Q,准确度为0.02级;为了获得更准确的测量结果,标准电阻可为0.012,采用的数字万用表,DC电压量程的分辨率应不大于0.01mV。6.1.2牺牲阳极的输出电流应按式(2)进行计算:AVI =R........( 2)式中:牺牲阳极(组)输出电流,单位为毫安(mA);AV数字万用表读数,单位为毫伏(mV);R标准电阻阻值,单位为欧(Q)。6.2直测法6.2.1直测法应按图12直测法测量接线示意图接线,进行测量数字万用表管道牺牲阳极图12直测法测量接线示意图6.2.2直测法应选用分辨率为1mA的数字万用表,用内阻小于0.1Q的DC直流量程档直接读取并记录电流值。7管内直流电流7.1月电压降法7.1.1电压降法适用于具有良好外防腐层的管道,且被测管段无分支管道、无接地极,又已知管径、壁厚、长度、管材电阻率时,可使用电压降法测量管内电流。电压降法测量接线示意图见图13。图13电压降法测量接线示意图12
GB/T 21246—20208.1.2兆欧表法应按以下要求进行测量:a)兆欧表法测量接线示意图见图16。测量导线与管道的连接宜采用磁性接头或夹子,连接点应除锈。绝缘接头(法兰)绝缘支墩绝缘支墩图16兆欧表法测量接线示意图b)测量仪器采用1000V兆欧表。转动兆欧表手柄达到规定的转速,持续10s,兆欧表稳定指示的电阻值即为绝缘接头(法兰)的绝缘电阻值。8.2电位法8.2.1本方法适用于定性判别有阴极保护运行的绝缘接头(法兰)的绝缘性能8.2.2电位法是通过测量绝缘接头(法兰)两侧管道对地电位,判断其绝缘性能,测量接线应按图17所示。测量应按以下步骤进行:非保护端保护端ob硫酸铜电极主图17S电位法测量接线示意图a)测量前,应确认绝缘接头(法兰)两侧管道的阴极保护工作状况和运行参数,使绝缘接头(法兰)侧的阴极保护处于工作状态,另一侧处于非保护状态。b)埋地安装的绝缘接头(法兰)保持硫酸铜电极位置不变,采用数字万用表分别测量绝缘接头(法兰)非保护端a点的管地电位V,和保护端b点的管地电位V。对地面安装的绝缘接头(法兰硫酸铜电极可分别放置在两侧的出入土位置处测量。c)测量中可根据V,和V.的差值情况,通过适当调整变化保护电流量;或使保护端处于通/断电周期状态,测量并观察非保护端管地电位V。的变化情况。8.2.3绝缘接头(法兰)绝缘性能可按以下测量结果进行判断:a)在保护电流没有异常偏大情况下,若V明显地比V,更负,则认为绝缘接头(法兰)的绝缘性15
GB/T 21246—2020a)测试前,选择与管道尺寸相匹配的电流环,并安装于绝缘接头一侧的管道上。电流环宜优先安装于非保护侧且靠近绝缘接头的地上管道。必要时,也可将绝缘装置开挖,用于安装电流环b)测量时,可利用管道阴极保护系统的电源,也可外加直流电源进行馈电。加载电流量不宜小于1 A。c)依次调节电源的输出电流大小,分别读取和记录电流的大小和方向,观察电流读数和方向变化。8.5.3若电流环安装于非保护侧时,若测量到的电流值为零或很小,则认为绝缘性能可靠。若测量到的电流值接近或等于电源输出电流,且电流流向绝缘接头(法兰),则认为绝缘性能差。8.6接地电阻仪测量法8.6.1本方法适用于用接地电阻仪测量在役管道绝缘接头(法兰)的绝缘电阻。8.6.2接地电阻仪测量法应按以下步骤进行测量:a)先测量绝缘接头(法兰)两端管道的接地电阻,其测量接线示意图按图21所示。分别对a点和b点按9.1的测量方法进行测量(d12和d1s根据站场或阀室接地体对角线长度L确定),读取并记录仪表读数值R。和R。C2 P2 P1 C112dis图21绝缘接头(法兰)两端接地电阻测量接线示意图b)再测量a、b两点的总电阻,其测量接线示意图按图22所示。测量并记录仪表读数值R.。当R,≤1Q时,相邻两测量接线点的间隔应不小于元D;当R>12时,相邻两测量接线点(a点与c点,b点与d点)可合二为一,此时C1与P1、C2与P2可短接。C2 P2 P1 C1图22接地电阻仪法测量接线示意图18
GB/T 21246—20208.6.3绝缘接头(法兰)的绝缘电阻应按式(10)计算:R,(R. +Rb)R :=(R.+ R.) R,...·(10)式中:R绝缘接头(法兰)的电阻,单位为欧(Q);R.a、b两点的总电阻,单位为欧(Q);R。一绝缘接头(法兰)保护端接地电阻,单位为欧(2);R。—一绝缘接头(法兰)非保护端接地电阻机械标准,单位为欧(Q)9接地电阻9.1长接地体接地电阻法9.1.1本方法适用于测量对角线长度大于8m的接地体的接地电阻。9.1.2长接地体接地电阻应按以下步骤进行测量:a)按图23长接地体接地电阻测量接线示意图接线。C2 P2 P1C1电流极0电位极di3a)C2 P2 P1 C1电位极8~30°电流极712b)图23长接地体接地电阻测量接线示意图19
GB/T 21246—2020b)当采用图23a)测量时,d不得小于40m,d1不得小于20m。在土壤电阻率较均句的地区,d13取2L,d12取L;在土壤电阻率不均句的地区,d13取3L,d12取1.7Lc)在测量过程中,电位极沿接地体与电流极的连线移动三次,每次移动的距离为d13的5%左右,若三次测量值接近,取其平均值作为长接地体的接地电阻值;若测量值不接近,将电位极往电流极方向移动,直至测量值接近为止d)长接地体的接地电阻也可以采用图23b)所示的三角形布极法测试,此时d13=d12≥2L。9.2短接地体接地电阻法9.2.1本方法适用于测量对角线长度小于8m的接地体的接地电阻。9.2.2测量前,应将接地体与管道断开,然后按图24所示的接线图沿垂直于管道的一条直线布置电极,d13约40m,d12取20m左右,测量接地电阻值。C2 P2 P1 C1管道短接地体图24短接地体接地电阻测量接线示意图10土壤电阻率10.1等距法10.1.1本方法适用于平均土壤电阻率的测量。10.1.2等距法应按以下步骤进行测量:a)在测量点使用接地电阻测量仪,采用四极法进行测试,测量接线示意图见图25。C2 P2 P1 C1图25土壤电阻率测量接线示意图20
GB/T 21246—2020R—接地电阻仪示值,单位为欧(Q)。11J腐蚀速率11.1一般规定11.1.1阴极保护管道的腐蚀速率可采用失重检查片法、电阻探针法进行测量,用于评估电干扰严重或离蚀风险高的管道测量位置处的阴极保护效果和腐蚀程度。11.1.2失重检查片法适用于埋地管道外腐蚀速率定期开挖测量,电阻探针法适用于埋地管道外腐蚀速率的非开挖测量。11.2失重检查片法SAC11.2.1失重检查片尺寸、制备、埋设、现场取样及处理、记录应符合SY/T0029的相关规定。11.2.2失重检查片应与施加了阴极保护的管道连接,测量前确认阴极保护运行正常,且检查片已充分极化,分别测试并记录检查片的通电电位和断电电位。11.2.3开挖取样试验周期不宜小于12个月,同批取出试样宜为3片,测量后应保持检查片与管道连通。11.2.4失重检查片裸露面积尺寸应根据调查区域的检测需要确定,裸露面积宜为1cm~100cm。11.3电阻探针法11.3.1探针埋设环境应与管道相同,并与周边土壤接触良好,宜按图27所示位置埋设。数据接口、管道电缆探针电缆、管道0.1 m~0.3m图27电阻探针法安装测量接线示意图11.3.2探针埋设后应先采集初始值,采集仪测量精度不低于0.01%探针有效厚度。设置测量时间、编号,读取并储存探针的初始值。11.3.3测量前确认阴极保护运行正常,且已充分极化,分别测试并记录探针的通电电位和断电电位。11.3.4测量时将采集仪与探针接头端子连通读取并储存探针的当前金属损耗值22
11.3.6探针裸露面积尺寸应根据调查区域的监测需要确定 11.3.7测试完成后应进行数据处理,计算腐蚀速率
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