管道电位测量

   一、管道自然电位测量

  (1)管道埋地后，阴极保护电源开启之前测量的管地电位为管道的自然电位。测量时，电压表黑表笔连接参比电极，红表笔连接管道测试线，电压读数为管道自然电位，如图3-7所示。

  (2)如果地表干燥，应当浇水湿润。如果参比电极在沥青路面、水泥路面上或土壤结冻，应该钻孔，浇水与下方土壤接触。

  (3)管道自然电位应在-200~-800my 之间，如果自然电位数值超出该范围，应调查管道是否受到杂散电流干扰。当管道受到交流于扰且沿线装有直流去合器或极性排流器时，应将其与管道的连接断开，将恒电位仪阴、阳极电缆线与设备断开，然后再测量自然电位。

  (4)如图3-8所示，阴极保护电源整流滤波电路中的二极管对交流电压有整流作用，交流电压正半周二极管导通，电流经

二极管流到阳极地床，并从阳极地床流到土壤，再流回到管道上:交流电负半周二极管截止，电流只能通过管道防腐层缺陷点流到管道上，给管道施加半波整流的直流电，导致管地电位负向偏移，如图3-9所示。所以，当管道受到交流干扰时，测量自然电位之前要拆掉阴极保护电源的阴极线。

随着工业的发展以及用电设施的增多，大地中的杂散电流越来越多，越来越复杂，很多情况下，难以测量到真正的管道自然电位。

二、管道通电电位测量

  (1)通电电位中含有R降

   将阴极保护电源开启24h，沿线测量的管地电位为管道的通电电位，如图3-10所示。通电电位读数中含有土壤中的电压降即R降。当参比电极远离管道或靠近阳极地床时，电压读数中含有更大的R降。将参比电极放置在管道一侧测量的管地电位要比将参比电极放在管道正上方测量的管地电位更负。如果管道有杂散电流排放，管道正上方的电位会更负。通电电位受多方面因素影响，只能用来评估阴极保护系统的工作状况，不能用来评价阴极保护的有效性。

  (2)参比电极远离管道，R降增大，通电电位更负，如图3 -11 所示。

  (3)参比电极靠近阳极地床，受阳极电压场干扰，通电电位更负，如图3-12所示。

  当电流自阳极流出，进入大地时，如果以远方的大地为零势面，则阳极附近土壤电位相对于远地点会有所抬升。而靠近阴极位置，由于电流从远处土壤流入阴极，阴极位置相对于远地点电位下沉。相当于在阳极位置有一个锥形电压场，阴极位置有一个漏斗形电压场。当参比电极处于阳极电压场时，所测量到的管地电位偏负，而参比电极处于阴极电压场时，所测量的管地电位偏正。例如站场区域保护时，如果采用分布式阳极，参比电极与阳极地床的距离会直接影响通电电位的数值，很难做到通电电位的均衡。又如储罐底板外侧保护时，如果参比电极靠近阳极带或当电流自阳极流出，进入大地时，如果以远方的大地为零势面，则阳极附近土壤电位相对于远地点会有所抬升。而靠近阴极位置，由于电流从远处土壤流入阴极，阴极位置相对于远地点电位下沉。相当于在阳极位置有一个锥形电压场，阴极位置有一个漏斗形电压场。当参比电极处于阳极电压场时，所测量到的管地电位偏负，而参比电极处于阴极电压场时，所测量的管地电位偏正。例如站场区域保护时，如果采用分布式阳极，参比电极与阳极地床的距离会直接影响通电电位的数值，很难做到通电电位的均衡。又如储罐底板外侧保护时，如果参比电极靠近阳极带或

线性阳极、参比电极将处于阳极电压场中，电位得到拾升，电们读数有时接近恒电位仪输出电压。

三、管道断电电位测量

1.影响管地电位的所有电源要同步通断

测量管道断电电位时，所有影响该点管地电位的电源都要同通断，尤其是那些输出电流比较大、影响范围比较广的恒电位仪通常的做法是将与GPS同步的电流通断器串联在阴极保护电源阴极或阳极回路中，如图3-13所示。在断电瞬间，尤其在靠近阴极保护站位置，管地电位有时会有一个正向脉冲。为避免管地电位脉冲对断电电位测量值的影响，断电电位应在断电后0.3~0.5s内读取若用万用表读取管道断电电位，则很难发现该脉冲。 

2.杂散电流对管道断电电位的影响

1)直流杂散电流的影响

当管道受直流杂散电流干扰时，不能用电源通断的方式测量管道断电电位。

2)直连牺牲阳极的影响当牺牲阳极与管道在地下直连时，不能用电源通断的方式测量管道断电电位。

3)交流极性排流器的影响当管道上安装有交流电流极性排流器时，不能用电源通断的方式测量管道断电电位。极性排流器对交流电有整流作用，将产生半波整流的直流电流从接地极经土壤流向管道，导致管地电负向偏移，如图3-14 所示。

4)直流去耦合器的影响直流去耦合器电容充放电会导致断电电位测量误差。当管道通电时，直流去耦合器电容充电，当管道断电时，直流去耦合器电容放电，该电流将流到管道上，影响管道断电电位测量。当直流去耦合器电容较小，交流电压降大，且单向导通装置具有不平衡的电压导通值时(或接地极材料与管道有较大的直流电位差如铜裸线接地极)，直流去耦合器也会有交流整流作用，影响断电电位测量精度

四、管道交流电压测量

1.管道交流电压的测量

测量管地电位时，将万用表选择开关指向交流电压挡，测量的是管道交流电压。当管道交流电压平均值大于4V时，要测量土壤电阻率，利用交流电压和土壤电阳率计算管道交流电流密

度。土壤电阻率过低时，交流电压不足4V也会有较大的交流电流密度，产生交流腐蚀。管道具有高质量防腐层时，如3LPE，参比电极位置对交流电压测量读数影响不大

2.交流电电流密度的测量

如果测试桩下埋设有试片，可以用电流计或直接将万用表串联在试片与管道的连线中测量交流电流及直流电流。受阴极保护的管道，阴极保护产物会导致漏点附近土壤电阻率下降，土壤电阻率低或土壤中含有钠、镁离子时，该现象更为突出。交流电流密度计算值和实测值有时相差很多倍，直接测量试片交流电的电流密度更可靠。