陰極保護準則是用來判斷金屬構筑物是否達到充分有效保護的判據標準。保護電位EP,是腐蝕速率小于0.01mm/a時的金屬對電解質電位。這一腐蝕速率足夠小,以至于在設計壽命內不會發生腐蝕破壞。陰極保護的準則為
某種金屬的保護電位一定程度上取決于腐蝕環境,但主要取決于所用的金屬類型。保護電位準則僅適用于金屬構筑物/電解質界面處的電位,即不含介質IR降的電位。
有些金屬在很負的電位下可能受到腐蝕破壞。對于這些金屬,保護電位不應比極限臨界電位E1更負。在這種情況下:
目前普遍認可的陰極保護準則有三種,分別是通電電位-850mV準則、極化電位-850mV準則和100mV極化值準則。
1. 通電電位-850mV準則
該準則是在施加陰極保護時陰極電位至少為-850mV,這個電位是相對于電解質接觸銅/飽和硫酸銅參比電極測得的。為了準確地分析電壓測量結果,必須考慮除去構筑物-電解質界面之外的那些電壓降。這種方法簡單易行,但目前對測量IR降的影響沒有引起足夠的重視,其結果是很多被認為陰極保護良好的金屬構筑物發生腐蝕穿孔。
盡管通行的管地電位測量方法盡管簡便省事,但所測得的電位并不是管道的真實保護電位,而是含有相當大IR降成分在其內,只有斷電電位通常才是管道真實的保護電位。有效的方法是實際測量幾個點的IR降,保護電位按0.85+IR降來確定。IR降可以通過通電電位減去瞬時斷電電位來獲得。對于最大保護電位的確定也應以斷電電位為準,只要管道斷電電位不超過標準要求,通電點電位再大也不會引起氫致破壞。
綜上所述,通電電位-0.85V(CSE)準則的最大優點是:
(1) 簡單方便,省工省事;
(2) 所需測量時間最少。
缺點:
(1) 測得的電位值含有金屬構筑物/電解質界面以外的所有電壓降;
(2) 在解釋準則的有效性時,應考慮到電壓降問題。
2. 極化電位-850mV準則
本項準則指的當構筑物相對于銅/飽和硫酸銅參比電極的極化電位至少為-850mV時,就能達到充分保護。極化電位的含義是構筑物/電解質界面上的電位,它是腐蝕電位與陰極極化值之和。
本準則主要應用于可以切斷直流電源的帶涂層的構筑物。對于輸氣管線而言,切斷所有的電源、犧牲陽極等是極為困難的。因此,該準則的優缺點都很突出。
與其他方法相比,極化電位-0.85 V(CSE)準則的優點是:
(1) 已消除由保護電流所引起的電壓降誤差;
(2) 主要適用于可以切斷直流電源的帶涂層的構筑物。
缺點:
(1) 需要設備多,且費工費事;
(2) 如果有雜散電流,或犧牲陽極與構筑物直接相連、或存在外部強制電流設備并且不能被中斷的話,其結果有很大的不確定性;
(3) 受測量方法、測量季節、測試點的變化,以及構筑物表面涂層狀況、大地電流效應、介質條件的影響等,也存在誤差問題。
3. 100mV極化值準則
本準則規定當構筑物表面與穩定參比電極之間的最小陰極極化值達到100mV時,便可認為達到充分保護。極化值可通過測量極化形成或衰減來測得。在測量之前,應確認陰極保護正常運行,構筑物已充分極化。測量時,對測量區間有影響的陰極保護電源應安裝電流同步中斷器,同步中斷所有陰極保護電流。
采用極化形成法測量是在施加陰極保護之前,先測量金屬構筑物的自然腐蝕電位,然后施加陰極保護電流,待構筑物充分極化后,進行斷電電位測量。然后比較斷電電位和自然電位,如果電位差超過100mV,那么便滿足了本準則的要求。
采用極化衰減法測量是首先斷開保護電流,可立即測得金屬構筑物的瞬間斷電電位,此后持續測量到的是金屬構筑物的去極化電位。該瞬間斷電電位和去極化電位之差值就是實際極化值。只要去極化達到了100mV,即可滿足極化值準則要求。但不一定要求去極化電位完全回復到自然電位。
100mV極化值準則不僅可以用于鋼質和鑄鐵構筑物,也可用于鋁質、銅質構筑物,以及混凝土中的鋼筋。
與其他方法相比,100mV極化值準則的優點是:
(1) 裸管或涂覆層很差的管道特別適用;
(2) 在腐蝕電位非常低(例如,500mV或更負)和/或達到負850mV極化電位準則所需的電流非常大的情況下,該方法是非常有效的;、
(3) 可以減小對涂覆層的破壞,避免產生氫脆。
缺點:
(1) 需測量時間長、費用高;
(2) 如果有雜散電流、或犧牲陽極與構筑物直接相連、或存在外部強制電流設備并且不能被中斷的話,很難測得理想結果,或者說測量結果無法分析;
(3) 不能用于高溫條件下、SRB的土壤中存在雜散電流干擾及異種金屬電連接的構筑物。
除以上準則外,尚有凈保護電流準則和300mV電位偏移準則等。凈保護電流準則,是在預先確定的放電點處測量從電解質流向金屬構筑物表面的凈保護電流,就可認為達到陰極保護。其腐蝕活性點的測定,可采用密間隔電位測試法(CIPS)。此項技術最適用于裸管。通常不適用于多條管道處于同一通道、電解質電阻率較高、管道埋設較深、大直徑的管道、雜散電流區域或與其他埋地構筑物沒有絕緣的管道。
300mV電位偏移準則,是以金屬構筑物的自然電位為基準,再將電位負移300mV為最小保護電位。該準則在有些情況下似乎是可行的,但在有些情況下,是不可采用的。因為電位偏移含有IR降引起的誤差。這項準則在早期版本RP 0169中曾提出,目前國內外的標準中都已不再使用。
為了保證陰極保護準則執行準確,這些年來,國內外發布的標準規范中,對通電電位-0.85V(CSE)準則、極化電-0.85V(CSE)準則及100mV極化值準則的測量方法進一步細化、并做了注釋說明。例如,國外標準BS EN 12954: 2001、ISO 15589-2003和NACE SP 0169--2007等;國內標準CJJ 95-2003、GB/T 21447-2008、GB/T 21448--2008和GB 50393-2008等。其中GB/T 21448與NACE SP 0169相比,更便于理解和操作。國標不僅給出了埋地鋼質管道陰極保護的最小保護電位,而且給出了最大保護電位。

官方微信
《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系:編輯部
- 電話:010-62313558-806
- 郵箱:fsfhzy666@163.com
- 中國腐蝕與防護網官方QQ群:140808414