去IR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用

1、地理地質(zhì)信息勘查分公司去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用中的應(yīng)用測繪測繪中心中心243243隊隊李李鋒鋒20162016年年6 6月月一、立項一、立項背景背景 陰極保護陰極保護 對于埋地鋼制管道來講，施加陰極保護是管道防腐層出現(xiàn)破損后減緩腐蝕發(fā)生的主要補救手段。長期對于埋地鋼制管道來講，施加陰極保護是管道防腐層出現(xiàn)破損后減緩腐蝕發(fā)生的主要補救手段。長期大量的測試及開挖驗證數(shù)據(jù)證明，在防腐層出現(xiàn)破損后，大量的測試及開挖驗證數(shù)據(jù)證明，在防腐層出現(xiàn)破損后，施加有效的陰極保護的管道在破損點的腐蝕速率施加有效的陰極保護的管道在破損點的腐蝕速率依然很慢，往往只會在

2、破損處產(chǎn)生薄薄的一層浮銹，拭去浮銹后管體依然明亮光滑。依然很慢，往往只會在破損處產(chǎn)生薄薄的一層浮銹，拭去浮銹后管體依然明亮光滑。 而沒有陰極保護的管道則會在破損處快速腐蝕，往往以孔蝕的形式發(fā)生，腐蝕速率非?？?，管體往往而沒有陰極保護的管道則會在破損處快速腐蝕，往往以孔蝕的形式發(fā)生，腐蝕速率非?？?，管體往往在數(shù)月內(nèi)洞穿，極大的危害管體運行安全。在數(shù)月內(nèi)洞穿，極大的危害管體運行安全。 鋼制管道在中性水溶液中的自然腐蝕電位約為鋼制管道在中性水溶液中的自然腐蝕電位約為-0.55V（CSE）,通過外加電流使金屬陰極極化至通過外加電流使金屬陰極極化至-0.85V（CSE），此時外加負電流等于陰極還原反應(yīng)電

3、流，理論上此電位下鋼管獲得完全的電位保護。若進一步），此時外加負電流等于陰極還原反應(yīng)電流，理論上此電位下鋼管獲得完全的電位保護。若進一步極化，鋼管的電極電位將會負移至氧擴散區(qū)域。極化，鋼管的電極電位將會負移至氧擴散區(qū)域。在在-0.85V至至-1.15V（CSE）電位范圍內(nèi)，陰極還原反應(yīng)電流）電位范圍內(nèi)，陰極還原反應(yīng)電流不隨電位變化而變化，這就是最佳陰極保護電位范圍。不隨電位變化而變化，這就是最佳陰極保護電位范圍。 當(dāng)陰極極化至比當(dāng)陰極極化至比-1.15V （CSE） 更負時，則會在鋼管內(nèi)產(chǎn)生析氫反應(yīng)，使管體內(nèi)產(chǎn)生裂痕，同時對管更負時，則會在鋼管內(nèi)產(chǎn)生析氫反應(yīng)，使管體內(nèi)產(chǎn)生裂痕，同時對管道表面的

4、防腐層產(chǎn)生陰極剝離傾向，反而對管體形成破壞作用，也就是我們常說的所謂道表面的防腐層產(chǎn)生陰極剝離傾向，反而對管體形成破壞作用，也就是我們常說的所謂“過保護過保護”。去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用一、立項一、立項背景背景陰保檢測的誤差陰保檢測的誤差去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用采用更精密的測量技術(shù)，消除干擾，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)后處理。采用更精密的測量技術(shù)，消除干擾，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)后處理。 因此，管理單位管道通常也會定期進行陰極保護有效性的檢測，但是，有些時候我因此，管理單位管道通常也會定期進行陰

5、極保護有效性的檢測，但是，有些時候我們會發(fā)現(xiàn)，測試的保護電位在正常范圍內(nèi)，然而破損點的腐蝕卻仍然在發(fā)生，往往是由們會發(fā)現(xiàn)，測試的保護電位在正常范圍內(nèi)，然而破損點的腐蝕卻仍然在發(fā)生，往往是由于土壤中的電流所產(chǎn)生的于土壤中的電流所產(chǎn)生的IR降導(dǎo)致我們測得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏移，而實際的保護電位已經(jīng)達不降導(dǎo)致我們測得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏移，而實際的保護電位已經(jīng)達不到最小保護電位所到最小保護電位所致致，也就是說出現(xiàn)了，也就是說出現(xiàn)了IR降。降。 所謂的所謂的IR降，就是根據(jù)歐姆定律，由于電流的流動在參比電極與金屬管道之間的電降，就是根據(jù)歐姆定律，由于電流的流動在參比電極與金屬管道之間的電解質(zhì)（土壤）內(nèi)產(chǎn)生的電壓降。這

6、是影響陰保有效性檢測精準(zhǔn)的常見因素。解質(zhì)（土壤）內(nèi)產(chǎn)生的電壓降。這是影響陰保有效性檢測精準(zhǔn)的常見因素。 傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法測試樁管地電位普查持續(xù)檢測方法，覆蓋率測試樁管地電位普查持續(xù)檢測方法，覆蓋率低低，使，使用密間用密間隔地面電位檢測法，無法消除雜散電流和極化電流產(chǎn)生的隔地面電位檢測法，無法消除雜散電流和極化電流產(chǎn)生的IR降降去去IR降修正降修正陰保檢測的誤差陰保檢測的誤差 傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法 CIPS檢測檢測 去去IR降修正降修正一、立項一、立項背景背景去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用陰極保護電位測量結(jié)果是陰極保護裝置的維護的重要參考指標(biāo)。陰

7、極保護電位測量結(jié)果是陰極保護裝置的維護的重要參考指標(biāo)。施工工作量大、施工工作量大、不可避免斷點、不可避免斷點、不能避免陽極峰值和陰極峰值、不能避免陽極峰值和陰極峰值、產(chǎn)生大量無效數(shù)據(jù)、產(chǎn)生大量無效數(shù)據(jù)、無法避免雜散電流引起的電壓降、無法避免雜散電流引起的電壓降、無法避免極化電流引起的電壓降、無法避免極化電流引起的電壓降、測量問題測量問題因此只對管道進行密間隔電位檢測來評價管道的陰極保護有效性是片面和不科學(xué)的因此只對管道進行密間隔電位檢測來評價管道的陰極保護有效性是片面和不科學(xué)的。密間隔電位法存在的問題和不足之處密間隔電位法存在的問題和不足之處二二、項目研究的總體技術(shù)、項目研究的總體技術(shù)思路思路

8、去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用 針對防腐層老化區(qū)段或者存針對防腐層老化區(qū)段或者存在一定密度破損點的區(qū)段進行校正在一定密度破損點的區(qū)段進行校正測試，在可識別破損點的位置計算測試，在可識別破損點的位置計算出破損點的出破損點的IRIR降，消除因各破損點降，消除因各破損點間存在的極化電位差引起的平衡電間存在的極化電位差引起的平衡電流導(dǎo)致的電位誤差，消除因雜散電流導(dǎo)致的電位誤差，消除因雜散電流所產(chǎn)生的電壓降，從而獲得更精流所產(chǎn)生的電壓降，從而獲得更精準(zhǔn)的保護電位。準(zhǔn)的保護電位。如何獲得良好精確的陰保電位？如何獲得良好精確的陰保電位？三三、主要研究內(nèi)容

9、及具體的解決、主要研究內(nèi)容及具體的解決方案方案（一（一）研究內(nèi)容）研究內(nèi)容1、 陰保電位精度研究陰保電位精度研究 1）難點分析）難點分析 由于土壤電阻率不同和防腐層損傷點（缺陷）不同，這些損傷點承載的陰由于土壤電阻率不同和防腐層損傷點（缺陷）不同，這些損傷點承載的陰保電流密度也不同，各損傷點之間的陰極極化是不同的。若防腐層損傷、缺陷保電流密度也不同，各損傷點之間的陰極極化是不同的。若防腐層損傷、缺陷較多，在地表測量的管地電位是極化不同的各損傷點電位的一個混合電位。較多，在地表測量的管地電位是極化不同的各損傷點電位的一個混合電位。 可否可否直接用通電電位做判據(jù)？直接用通電電位做判據(jù)？ 當(dāng)防腐層損

10、傷尺寸相同且通電電位相同的情況下，當(dāng)防腐層損傷尺寸相同且通電電位相同的情況下，如何判斷如何判斷損傷點已獲得損傷點已獲得足夠的保護足夠的保護？2）技術(shù)方案）技術(shù)方案查閱資料，掌握地面電位精確測量原理查閱資料，掌握地面電位精確測量原理 。 研究消除雜散電流和極化電流引起研究消除雜散電流和極化電流引起IR降的原理和方法。降的原理和方法。 結(jié)合項目，分析影響測量電位精度的因素。結(jié)合項目，分析影響測量電位精度的因素。 去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用三三、主要研究內(nèi)容及具體的解決、主要研究內(nèi)容及具體的解決方案方案（一（一）研究內(nèi)容）研究內(nèi)容2 2、管地

11、電位的測量方法、管地電位的測量方法去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用 1）難點分析）難點分析 用于測量管道保護電位和犧牲陽極閉路用于測量管道保護電位和犧牲陽極閉路電位時，土壤中除測試電流外還有陰保電流電位時，土壤中除測試電流外還有陰保電流流動，在管表或犧牲陽極表面到參比電極處，流動，在管表或犧牲陽極表面到參比電極處，會存在土壤的會存在土壤的IR降。降。如何去除？如何去除？ 2）技術(shù)方案）技術(shù)方案掌握犧牲陽極電流干擾的矯正方法、掌握犧牲陽極電流干擾的矯正方法、掌握土壤中陰保電流引起掌握土壤中陰保電流引起IR降的算法、降的算法、分析比較各種管地電位

12、測量方法的誤差、分析比較各種管地電位測量方法的誤差、分析總結(jié)研究影響測量精度的原因。分析總結(jié)研究影響測量精度的原因。三三、主要研究內(nèi)容及具體的解決、主要研究內(nèi)容及具體的解決方案方案（一（一）研究內(nèi)容）研究內(nèi)容3、地表參比法、地表參比法1）難點分析）難點分析瞬瞬間斷電的極化時間應(yīng)該如何控制間斷電的極化時間應(yīng)該如何控制？土壤中有不同方向的雜散電流土壤中有不同方向的雜散電流，如何解決？如何解決？2）技術(shù)方案）技術(shù)方案使用瞬時電位記錄儀全程記錄斷電前后一段使用瞬時電位記錄儀全程記錄斷電前后一段時間的電位，判斷極化峰值。時間的電位，判斷極化峰值。采用多組參比同時測量，分析結(jié)果，最終采用多組參比同時測量，

13、分析結(jié)果，最終得到最大程度消除干擾的組合方式和測量得到最大程度消除干擾的組合方式和測量方方法。法。去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用三三、主要研究內(nèi)容及具體的解決、主要研究內(nèi)容及具體的解決方案方案（一（一）研究內(nèi)容）研究內(nèi)容4、質(zhì)量控制、質(zhì)量控制1）難點分析）難點分析測量結(jié)果如何檢查，判斷精度準(zhǔn)則？測量結(jié)果如何檢查，判斷精度準(zhǔn)則？成果如何控制在誤差范圍內(nèi)？成果如何控制在誤差范圍內(nèi)？ 2）技術(shù)方案）技術(shù)方案去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用測量質(zhì)量控制是一個復(fù)雜的過程，必測量質(zhì)量控制是一個復(fù)雜的過

14、程，必須從誤差產(chǎn)生和擴散的每個過程與環(huán)須從誤差產(chǎn)生和擴散的每個過程與環(huán)節(jié)入手，采用一定的方法減少誤差。節(jié)入手，采用一定的方法減少誤差。實驗階段不可避免用到開挖手段。實驗階段不可避免用到開挖手段。四、預(yù)計的主要創(chuàng)新點四、預(yù)計的主要創(chuàng)新點去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用 越來越多的陰極保護裝置在更廣的范圍內(nèi)使用，或長輸管道，或油氣儲越來越多的陰極保護裝置在更廣的范圍內(nèi)使用，或長輸管道，或油氣儲藏設(shè)備，去藏設(shè)備，去IR降測量技術(shù)測量必將成為主要方法。傳統(tǒng)測量技術(shù)由于不能避降測量技術(shù)測量必將成為主要方法。傳統(tǒng)測量技術(shù)由于不能避免電位降，導(dǎo)致測量結(jié)果不

15、準(zhǔn)確，尤其需要特別需要維護的裝置其檢測精度免電位降，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確，尤其需要特別需要維護的裝置其檢測精度難以保證。難以保證。 該項目完成后，可該項目完成后，可在干擾區(qū)段在干擾區(qū)段進行現(xiàn)場陰保電位測試，達到預(yù)期目標(biāo)后進行現(xiàn)場陰保電位測試，達到預(yù)期目標(biāo)后，可以降低，可以降低誤差誤差，提高效率，并且提高數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，給管理方提供更，提高效率，并且提高數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，給管理方提供更精細的維護意見。精細的維護意見。五、主要的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)（包括專利指標(biāo)）五、主要的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)（包括專利指標(biāo)）去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用 1石永春石永春.

16、管道檢測技術(shù)及發(fā)展趨勢管道檢測技術(shù)及發(fā)展趨勢2006 2曹學(xué)軍曹學(xué)軍.管道外檢測理論和實踐管道外檢測理論和實踐D. 1997. 3雷虎雷虎.陰極保護新理論的實用論證陰極保護新理論的實用論證M.北京北京:特種設(shè)備檢測中心特種設(shè)備檢測中心,2001. 4李貴霞李貴霞.土壤雜散電流對陰極保護的影響及防范措施土壤雜散電流對陰極保護的影響及防范措施2007,32（6）：）：852-856.在中國專利信息網(wǎng)的在中國專利信息網(wǎng)的“中國專利檢索數(shù)據(jù)庫中國專利檢索數(shù)據(jù)庫”以以“IR降降”、“雜散電流雜散電流”、“陰陰極保護電位極保護電位”為關(guān)鍵詞檢索，沒有檢索到相關(guān)的專利。為關(guān)鍵詞檢索，沒有檢索到相關(guān)的專利。參

17、考文獻參考文獻 越越來越多的檢測公司針對陰極保護有效性只是做大量普查工作，用部分開挖的方法來越多的檢測公司針對陰極保護有效性只是做大量普查工作，用部分開挖的方法去校正檢測結(jié)果，這樣不能完全達到精確測量有效電位的目的，本項目旨在研究實用性去校正檢測結(jié)果，這樣不能完全達到精確測量有效電位的目的，本項目旨在研究實用性檢測方法及相關(guān)內(nèi)容，為實際生產(chǎn)質(zhì)量控制提供參考。檢測方法及相關(guān)內(nèi)容，為實際生產(chǎn)質(zhì)量控制提供參考。提高技術(shù)能力，拓展市場份額，提高技術(shù)能力，拓展市場份額，增強市場競爭力。增強市場競爭力。專利檢索專利檢索六、研究六、研究條件條件去去IRIR降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用降校正法在陰極保護有效性檢測中的應(yīng)用項目項目組組成員成員姓名姓名性別性別出生出生年月年月職務(wù)職務(wù)職稱職稱文化文化程度程度專業(yè)專業(yè)曾獲科技獎勵曾獲科技獎勵情況情況技術(shù)首席技術(shù)首席李鋒李鋒男男1986.71986.7技術(shù)技術(shù)員員 工程師工程師本科本科防腐防腐江漢分公司科研獎江漢分公司科研獎2項項主要主要參加人參加人霍征霍征男男1970.7