阴极保护智能探头的应用

1、前言

埋地钢质管道一般采用瞬间断电电位作为管道是否受到阴极保护的评价标准 ， 但是在某些情况下管道的断电电位不易测量 ，NACE TM0497 中指出 ： 如果有杂散电流、或牺牲阳极与管道直接相连、或存在外部强制电流设备并且不能被中断的话 ， 很难得到理想的测量结果 ， 或者说测量结果无法分析 ， 不得不采用试片或探头来测量真实的管道电位 "。所以使用极化测试探头测量埋地管道阴极保护电位已经成为今后发展的方向四。Riemer 等的研究表明 ， 极化测试探头通过模拟管道涂层漏点面积，当探头试片面积与管道漏点面积不相等时 ， 探头测得的电位与管道断电电位存在差异 ， 这就需要寻找到试片电位与管道断电电位之间的关系。

在同一个阴极保护系统中 ， 管道不同面积的涂层漏点的极化程度不同 ， 流过漏点的电流密度也不同 ！。根据极化曲线可以确定不同电流密度下金属的极化电位 ， 所以综合极化曲线中电流密度与极化电位的对应关系，以及电流密度与涂层漏点面积之间的关系 ， 就可以建立极化电位与漏点直径之间的关系 ， 从而可以得到探头试片测试的极化电位与管道真实极化电位之间的关系，下面通过理论推导和室内模拟实验对此进行研究。

2、理论分析

在阴极保护系统中，阴极保护电流主要是从涂层漏点中流入，引起漏点的极化 ， 不同漏点之间是并联关系 "， 如图 1 所示 ， 左侧为管道阴极保护原理图，右侧为管道上不同涂层漏点的等效电路图。

图 ¹ 的等效电路中 ，R 表示辅助阳极相对于远方地面的电阻 ;R，R 分别表示1 号和2 号漏点相对于远方地面的电阻;R 和凡。表示1 号和2 号漏点

6结论

（1）在同一个阴极保护系统中，根据试片电流密度比和直径比的关系，以及试片在该环境中的极化特性曲线，可以推导出任何面积漏点的极化电位。

同理，将d=6.77cm；d=7.9cm；d=11.29cm分别带入式（14），得到的各个不同面积试片理论计算电位，计算结果如表2所示。

（2）根据理论关系和现场试验数据，可以由管道断电电位推导出管道等效漏点直径，从而建立起极化探头测量电位与管道实际电位之间的关系，此关系式可以用来校正极化测试探头测量电位与管道真实电位之间的差异。

电位值E2，E3，E，Es是根据电流比与直径比的

参考文献

6、结论

（1） 在同 -- 个阴极保护系统中 ， 根据试片电流密度比和直径比的关系，以及试片在该环境中的极化特性曲线， 可以推导出任何面积漏点的极化电位。（2）根据理论关系和现场试验数据，可以由管道断电电位推导出管道等效漏点直径，从而建立起极化探头测量电位与管道实际电位之间的关系，此关系式可以用来校正极化测试探头测量电位与管道真实电位之间的差异。

参考文献：

[1]NACE TM 0497-2002， Measurement techniques related to criteriafor cathodic protection on undergroundor submerged metallic piping systems [S].

[2] Du Y X， Lu M X， Study on the Cathodic Proteetion Test Probe forBuried Steel Pipeline[C]， Houston： NACE， 2012

[3] Riemer D P， Orazem M E. Application of Boundary Element Models to Predict Effectiveness of Coupons for Accessing Cathodic Pro. tection of Buried Structures[J]. Corrosion， 2000， 56（8）：795

[4] 曹楚南. 腐蚀电化学原理[M]. 第二版. 北京： 化学工业出版社，2004

[5] 吴荫顺 ， 曹备 . 阴极保护和阳极保护一原理、技术及工程应用 [M]. 北京： 中国石化出版社，2007