來源： Mishumarin/Dreamstime.com

  導讀：

  為了確保對地下或水下金屬結構的腐蝕控制，周期浸潤腐蝕函數的測定和故障診斷等，采用陰極保護系統是必須的。

陰極保護

  陰極保護是一種用于腐蝕控制的技術，它可以有效減輕地下或水下金屬結構的腐蝕。陰極保護系統存在外加電流和犧牲陽極這兩種類型，通常根據需要被保護結構的屬性和需求來確定哪一種保護方式。

  為了確保對地下或水下金屬結構的腐蝕控制，進行充分的陰極保護是必需的。所以，定期采用陰極保護系統進行功能測試和故障排除，是確保操作系統正確運轉的必要措施。此處，我們將討論陰極保護系統用于功能測試和故障排除。

功能測試與故障診斷

  對于任何一個系統來說想要確保其處于正確的操作中，功能測試都是一種必要的測試。在該測試中對系統的主要功能及其組件進行檢查，一旦發現存在任何問題，都需要對系統進行故障排除。而任何系統中的任一組件都可能會出現故障，故障排除存在于所有組件的維護和系統運行過程中。

陰極保護系統的功能測試

  陰極保護系統的功能是將被保護結構——陰極——也就是鋼結構，極化到一定的負電位。施加陰極保護時，為了確保為碳鋼結構提供充分的陰極保護，碳鋼結構的電位負移至少達到-850 mV或更負（相對Cu/CuSO4電極作參比電極）。陰極保護條件取決于金屬類型和不同土壤電阻率。

  測量保護結構的電位所需的工具為：

  ● 一個直流內阻電壓表

  ●  Cu/CuSO4參比電極

  ●  導線

  測量被保護結構的電位可以按如下操作：

  1. 使參考電極與保護結構盡可能的接近，以使土壤中的電阻壓降最小化。

  2. 用導線將參比電極與直流電壓表的負極連接在一起。

  3. 用導線將保護結構與直流電壓表的正極連接在一起。

  4. 通過一個電流斷續器使陰極保護系統瞬間斷開，測量被保護結構的電位。

  如果測量的電位比-850 mv更正，那么這是一個存在故障的陰極保護系統。因此，故障排除對于陰極保護系統來說是必要的。

陰極保護系統的故障排除

  排除一個陰極保護系統的故障，需要對該系統的每個組件進行排查，包括：

  ● 外加電流陰極保護用的電源

  ●  直流電纜

  ●  地床

  ●  保護結構

  變壓整流器的故障診斷

  雖然常用的電源有很多種類型，如熱電發電機、太陽能發電機、風力發電機、發動機驅動的發電機、電池或燃料電池等，但是變壓整流器依然是用于陰極保護系統的最常見電源。

  變壓整流器的主要部件有：

  ● 整流器或面板

  ●  交流電路——交流終端、交流斷路器、交流融合和交流過載保護

  ●  電源變壓器

  ●  整流電路——全波橋、直流融合、直流過載保護和直流輸出終端

  ●  直流電流表和電壓表并聯

  通常情況下，變壓整流器的故障源可能在交流電路、直流電路或整流電路。為了確定變壓整流器的故障源，應采用一個便攜式的萬用表來測量直流輸出。

  在故障狀態下，變壓整流器輸出的直流可能是下列情況之一：

  1. 正常的電壓，但電流為0：

  在這種情況下，故障應該存在于整流器外部的直流電路，可能是直流電纜、正極或負極、或陽極（陽極本身或其對接工具）。

  2.   電壓 0 - 2，電流為0：

  在這種情況下，故障存在于交流電源或整流電路。

  3. 正常電壓0.5，正常電流0.5：

  在這種情況下，故障存在于交流電源或二極管本身。

  請注意，在使用單相電源的情況下，正常電壓被認為是二次側電壓的15%。

  直流電纜的故障排除

  直流電纜用于連接變壓整流器直流輸出終端和陽極、正極電纜，以及保護結構和負極電纜。直流電纜的故障源是非持續性的，這可能是由于其埋藏在土壤中的機械應力導致的。如前所述，要檢查直流電纜可以通過交流電壓表測量電阻，看變壓整流器的輸出電壓是否為正常值以及輸出電流是否為0。

  如果正極電纜是故障源，它的電阻會呈現非常高；而負極電纜的電阻則等于測試引線電阻和負極電纜電阻之和。

  如果負極電纜是故障源，它的電阻會呈現非常高；而正極電纜的電阻則等于測試引線電阻和正極電纜電阻之和。

地床的故障排除

  由一個或多個陽極組成的地床，通過是通過陽極接線盒或者接頭裝備連接到主正極電纜上。地床的故障源頭可能出在陽極尾處、陽極連接處或陽極本身。

  通常情況下，陽極電阻會隨著時間的推移而增加；其原因是發生了腐蝕或陽極與土壤發生了相互作用，這是由于高硅鑄鐵陽極與土壤中富含的氯會發生反應使其表面形成一層氣態層。陽極電阻的增加也可能是由于土壤的干燥，因為土壤干燥會導致碳質回填覆蓋在周圍的陽極上。

  當變壓整流器輸出電壓是正常的、同時正負直流電纜的狀態都是完好的，但沒有電流的時候，我們需要去檢查地床。在故障狀態下，地床的電阻會表現出非常高的值。此時我們需要測量地床電阻，然后將其測量值與其最初的設計值和以往的記錄值進行對比。

被保護結構的故障排除

  當變壓器的輸出電壓和電流是正常的，但陰極保護條件未能達到保護結構物的目的的時候，那么故障的源頭可能是鐵路和交叉口的涂料退化、直流雜散電流、屏蔽、短路，或者電氣隔離短路。（進一步了解相關信息可以閱讀“雜散電流腐蝕和預防措施Stray Current Corrosion and Preventive Measures” ）。

  為了評估涂層條件或涂層效率，需要進行沿管線的實地調查。這可能包括Pearson調查或直流電壓梯度調查。如果有必要的話，可能需要對涂層進行維修。

  陰極保護屏蔽可能是由于沿管道路線附著了混凝土塊的原因。由于這些土塊的存在，陰極保護電流不能有效地到達被保護結構的表面；因此，等于沒有有效的陰極保護條件。在這種情況下，如果還可以繼續使用，那么清除這些土塊是必須的；但如果不能的話，可以通過電鍍陽極來確保一個適當的陰極保護系統。

  對于任何一個下套管的管道，都應該測量其下套管前后的陰極保護電流，以確定在主要管道和套管之間是否存在短路。

  隔離包也需要檢測其是否短路、需要修理或更換。檢查沿管道路線的直流干擾可以確定任何雜散電流問題。

  按照一定的程序和時間表對陰極保護系統進行定期檢查，同時所有檢驗數據都要做好完整的記錄以便用于故障診斷。