阴极保护技术必须在导电环境下使用,其中土壤时最常见使用环境。土壤导电能力强弱对阴极保护体系具有许多方面的影响。主要有以下一些:
1)使阳极地床接地电阻增大,造成电能无谓的浪费。例如:某油田位于我国西
部沙漠、岩石地区,土壤电阻率高达几百欧姆米,通过多支阳极并联方式来减少接地电阻。使用了31支高硅铸铁阳极,接地电阻仍高达31欧姆,造成必须提高仪器输出电压方能达到规定保护电流。阳极地床电阻约占总回路电阻80%,所以是阴极保护日常费用大幅上升;
2)影响牺牲阳极的使用效果。根据SY/T0019-97标准,土壤电阻率大于100Ω.m
时,不宜使用牺牲阳极,因为此时保护效果很差。例如,在我国西部沙漠,实测土壤电阻率1000Ω.m,此时没阳极的实际输出电流不足1mA,根本无法提供管道的阴极极化。全部管道几乎处于自然腐蚀状态。
3)影响外电流阴极保护费用(含电能和阳极装置要求)。
4)影响保护电位测量IR降,研究土壤电阻率、参比位置的影响,详见以下讨论。
5)影响局部涂层缺陷下金属阴极保护效果,即:研究管道涂层缺陷造成IR降。
以下介绍有关研究结果,重点讨论在无杂散电流、二次电流条件下,土壤电阻率对IR降影响,根据室内和现场数据,总结IR降不严重(可忽略)的门槛值条件。
IR降的电阻因素分析
对于测量电流来说,造成IR降的电阻因素有(1)测量仪表内阻;(2)土壤电阻率;(3)参比电极位置;(4)参比电极内阻;(5)参比电极界面接触电阻和极化电阻;(6)涂层缺陷下缝隙电阻等。
对于地电场来说,造成IR降的电阻因素有(1)土壤电阻率;(2)参比电极位置;(3)涂层缺陷下缝隙电阻;(4)涂层容抗、感抗等特性。
阴极保护电位测量中IR降类型分析
|
测量回路电阻 |
大地电阻 |
涂层电阻 |
感抗、容抗 |
主体保护电流 |
★ |
★ |
★ |
× |
直流杂散电流 |
☆ |
★ |
★ |
× |
交流杂散电流 |
☆ |
★ |
★ |
★ |
二次电流 |
☆ |
★ |
★ |
★ |
注:★:较主要形式;☆:可能的次要形式;×:不太产生。
断电法和近参比法消除IR降的能力
|
土壤介质电阻 |
参比电极位置 |
涂层缝隙电阻 |
主电流(阳极电流) |
可以基本消除 |
可以基本消除 |
可以基本消除 |
杂散电流 |
近参比法可减轻 |
近参比法可减轻 |
近参比法可减轻 |
二次电流 |
较难消除 |
较难消除 |
较难消除 |
由表可见,目前尚无通过简单测量来消除一切IR降的方法。需要根据其产生原因,具体分析何种方法更为有效。 |