管道電位測(cè)量

   一、管道自然電位測(cè)量

  (1)管道埋地后，陰極保護(hù)電源開(kāi)啟之前測(cè)量的管地電位為管道的自然電位。測(cè)量時(shí)，電壓表黑表筆連接參比電極，紅表筆連接管道測(cè)試線，電壓讀數(shù)為管道自然電位，如圖3-7所示。

  (2)如果地表干燥，應(yīng)當(dāng)澆水濕潤(rùn)。如果參比電極在瀝青路面、水泥路面上或土壤結(jié)凍，應(yīng)該鉆孔，澆水與下方土壤接觸。

  (3)管道自然電位應(yīng)在-200~-800my 之間，如果自然電位數(shù)值超出該范圍，應(yīng)調(diào)查管道是否受到雜散電流干擾。當(dāng)管道受到交流于擾且沿線裝有直流去合器或極性排流器時(shí)，應(yīng)將其與管道的連接斷開(kāi)，將恒電位儀陰、陽(yáng)極電纜線與設(shè)備斷開(kāi)，然后再測(cè)量自然電位。

  (4)如圖3-8所示，陰極保護(hù)電源整流濾波電路中的二極管對(duì)交流電壓有整流作用，交流電壓正半周二極管導(dǎo)通，電流經(jīng)

二極管流到陽(yáng)極地床，并從陽(yáng)極地床流到土壤，再流回到管道上:交流電負(fù)半周二極管截止，電流只能通過(guò)管道防腐層缺陷點(diǎn)流到管道上，給管道施加半波整流的直流電，導(dǎo)致管地電位負(fù)向偏移，如圖3-9所示。所以，當(dāng)管道受到交流干擾時(shí)，測(cè)量自然電位之前要拆掉陰極保護(hù)電源的陰極線。

隨著工業(yè)的發(fā)展以及用電設(shè)施的增多，大地中的雜散電流越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜，很多情況下，難以測(cè)量到真正的管道自然電位。

二、管道通電電位測(cè)量

  (1)通電電位中含有R降

   將陰極保護(hù)電源開(kāi)啟24h，沿線測(cè)量的管地電位為管道的通電電位，如圖3-10所示。通電電位讀數(shù)中含有土壤中的電壓降即R降。當(dāng)參比電極遠(yuǎn)離管道或靠近陽(yáng)極地床時(shí)，電壓讀數(shù)中含有更大的R降。將參比電極放置在管道一側(cè)測(cè)量的管地電位要比將參比電極放在管道正上方測(cè)量的管地電位更負(fù)。如果管道有雜散電流排放，管道正上方的電位會(huì)更負(fù)。通電電位受多方面因素影響，只能用來(lái)評(píng)估陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作狀況，不能用來(lái)評(píng)價(jià)陰極保護(hù)的有效性。

  (2)參比電極遠(yuǎn)離管道，R降增大，通電電位更負(fù)，如圖3 -11 所示。

  (3)參比電極靠近陽(yáng)極地床，受陽(yáng)極電壓場(chǎng)干擾，通電電位更負(fù)，如圖3-12所示。

  當(dāng)電流自陽(yáng)極流出，進(jìn)入大地時(shí)，如果以遠(yuǎn)方的大地為零勢(shì)面，則陽(yáng)極附近土壤電位相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)會(huì)有所抬升。而靠近陰極位置，由于電流從遠(yuǎn)處土壤流入陰極，陰極位置相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)電位下沉。相當(dāng)于在陽(yáng)極位置有一個(gè)錐形電壓場(chǎng)，陰極位置有一個(gè)漏斗形電壓場(chǎng)。當(dāng)參比電極處于陽(yáng)極電壓場(chǎng)時(shí)，所測(cè)量到的管地電位偏負(fù)，而參比電極處于陰極電壓場(chǎng)時(shí)，所測(cè)量的管地電位偏正。例如站場(chǎng)區(qū)域保護(hù)時(shí)，如果采用分布式陽(yáng)極，參比電極與陽(yáng)極地床的距離會(huì)直接影響通電電位的數(shù)值，很難做到通電電位的均衡。又如儲(chǔ)罐底板外側(cè)保護(hù)時(shí)，如果參比電極靠近陽(yáng)極帶或當(dāng)電流自陽(yáng)極流出，進(jìn)入大地時(shí)，如果以遠(yuǎn)方的大地為零勢(shì)面，則陽(yáng)極附近土壤電位相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)會(huì)有所抬升。而靠近陰極位置，由于電流從遠(yuǎn)處土壤流入陰極，陰極位置相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)電位下沉。相當(dāng)于在陽(yáng)極位置有一個(gè)錐形電壓場(chǎng)，陰極位置有一個(gè)漏斗形電壓場(chǎng)。當(dāng)參比電極處于陽(yáng)極電壓場(chǎng)時(shí)，所測(cè)量到的管地電位偏負(fù)，而參比電極處于陰極電壓場(chǎng)時(shí)，所測(cè)量的管地電位偏正。例如站場(chǎng)區(qū)域保護(hù)時(shí)，如果采用分布式陽(yáng)極，參比電極與陽(yáng)極地床的距離會(huì)直接影響通電電位的數(shù)值，很難做到通電電位的均衡。又如儲(chǔ)罐底板外側(cè)保護(hù)時(shí)，如果參比電極靠近陽(yáng)極帶或

線性陽(yáng)極、參比電極將處于陽(yáng)極電壓場(chǎng)中，電位得到拾升，電們讀數(shù)有時(shí)接近恒電位儀輸出電壓。

三、管道斷電電位測(cè)量

1.影響管地電位的所有電源要同步通斷

測(cè)量管道斷電電位時(shí)，所有影響該點(diǎn)管地電位的電源都要同通斷，尤其是那些輸出電流比較大、影響范圍比較廣的恒電位儀通常的做法是將與GPS同步的電流通斷器串聯(lián)在陰極保護(hù)電源陰極或陽(yáng)極回路中，如圖3-13所示。在斷電瞬間，尤其在靠近陰極保護(hù)站位置，管地電位有時(shí)會(huì)有一個(gè)正向脈沖。為避免管地電位脈沖對(duì)斷電電位測(cè)量值的影響，斷電電位應(yīng)在斷電后0.3~0.5s內(nèi)讀取若用萬(wàn)用表讀取管道斷電電位，則很難發(fā)現(xiàn)該脈沖。 

2.雜散電流對(duì)管道斷電電位的影響

1)直流雜散電流的影響

當(dāng)管道受直流雜散電流干擾時(shí)，不能用電源通斷的方式測(cè)量管道斷電電位。

2)直連犧牲陽(yáng)極的影響當(dāng)犧牲陽(yáng)極與管道在地下直連時(shí)，不能用電源通斷的方式測(cè)量管道斷電電位。

3)交流極性排流器的影響當(dāng)管道上安裝有交流電流極性排流器時(shí)，不能用電源通斷的方式測(cè)量管道斷電電位。極性排流器對(duì)交流電有整流作用，將產(chǎn)生半波整流的直流電流從接地極經(jīng)土壤流向管道，導(dǎo)致管地電負(fù)向偏移，如圖3-14 所示。

4)直流去耦合器的影響直流去耦合器電容充放電會(huì)導(dǎo)致斷電電位測(cè)量誤差。當(dāng)管道通電時(shí)，直流去耦合器電容充電，當(dāng)管道斷電時(shí)，直流去耦合器電容放電，該電流將流到管道上，影響管道斷電電位測(cè)量。當(dāng)直流去耦合器電容較小，交流電壓降大，且單向?qū)ㄑb置具有不平衡的電壓導(dǎo)通值時(shí)(或接地極材料與管道有較大的直流電位差如銅裸線接地極)，直流去耦合器也會(huì)有交流整流作用，影響斷電電位測(cè)量精度

四、管道交流電壓測(cè)量

1.管道交流電壓的測(cè)量

測(cè)量管地電位時(shí)，將萬(wàn)用表選擇開(kāi)關(guān)指向交流電壓擋，測(cè)量的是管道交流電壓。當(dāng)管道交流電壓平均值大于4V時(shí)，要測(cè)量土壤電阻率，利用交流電壓和土壤電陽(yáng)率計(jì)算管道交流電流密

度。土壤電阻率過(guò)低時(shí)，交流電壓不足4V也會(huì)有較大的交流電流密度，產(chǎn)生交流腐蝕。管道具有高質(zhì)量防腐層時(shí)，如3LPE，參比電極位置對(duì)交流電壓測(cè)量讀數(shù)影響不大

2.交流電電流密度的測(cè)量

如果測(cè)試樁下埋設(shè)有試片，可以用電流計(jì)或直接將萬(wàn)用表串聯(lián)在試片與管道的連線中測(cè)量交流電流及直流電流。受陰極保護(hù)的管道，陰極保護(hù)產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致漏點(diǎn)附近土壤電阻率下降，土壤電阻率低或土壤中含有鈉、鎂離子時(shí)，該現(xiàn)象更為突出。交流電流密度計(jì)算值和實(shí)測(cè)值有時(shí)相差很多倍，直接測(cè)量試片交流電的電流密度更可靠。