來源(yuan)： Mishumarin/Dreamstime.com

導讀：

為(wei)了(le)確保(bao)對地下(xia)或水下(xia)金屬結構的(de)腐蝕(shi)控制，周(zhou)期浸潤腐蝕(shi)函數(shu)的(de)測定和故(gu)障(zhang)診(zhen)斷等，采用陰極(ji)保(bao)護系統是必須(xu)的(de)。

陰極保護

陰極保(bao)護(hu)是一種(zhong)用于(yu)腐蝕(shi)控制的(de)技(ji)術，它可以(yi)有效減輕地(di)下或水下金屬(shu)結(jie)構(gou)的(de)腐蝕(shi)。陰極保(bao)護(hu)系(xi)統存在(zai)外加電流和(he)犧牲陽極這兩種(zhong)類(lei)型，通常根據需要被保(bao)護(hu)結(jie)構(gou)的(de)屬(shu)性和(he)需求來確定(ding)哪(na)一種(zhong)保(bao)護(hu)方式。

為(wei)了確(que)保(bao)對地(di)下(xia)或水下(xia)金屬結構(gou)的(de)腐(fu)蝕(shi)控制，進行充分(fen)的(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)保(bao)護是(shi)必(bi)需的(de)。所(suo)以，定期采用(yong)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)保(bao)護系統(tong)進行功能測試和故障排除(chu)，是(shi)確(que)保(bao)操(cao)作系統(tong)正確(que)運轉(zhuan)的(de)必(bi)要措施(shi)。此處，我們將討論陰(yin)(yin)極(ji)(ji)保(bao)護系統(tong)用(yong)于功能測試和故障排除(chu)。

功能測試與故障診斷(duan)

對(dui)(dui)于任何(he)一(yi)個(ge)系統(tong)來說想(xiang)要(yao)(yao)(yao)確保其(qi)處于正確的(de)操作(zuo)中，功能(neng)測(ce)試都(dou)是一(yi)種(zhong)必(bi)要(yao)(yao)(yao)的(de)測(ce)試。在(zai)(zai)該測(ce)試中對(dui)(dui)系統(tong)的(de)主要(yao)(yao)(yao)功能(neng)及(ji)其(qi)組件進行檢查，一(yi)旦發現(xian)存(cun)在(zai)(zai)任何(he)問(wen)題(ti)，都(dou)需要(yao)(yao)(yao)對(dui)(dui)系統(tong)進行故(gu)障排(pai)除。而任何(he)系統(tong)中的(de)任一(yi)組件都(dou)可能(neng)會出現(xian)故(gu)障，故(gu)障排(pai)除存(cun)在(zai)(zai)于所(suo)有組件的(de)維護(hu)和系統(tong)運(yun)行過程中。

陰(yin)極保護系統的(de)功能測試

陰極(ji)保護(hu)(hu)系統的功能是將(jiang)被保護(hu)(hu)結(jie)(jie)構(gou)——陰極(ji)——也就是鋼(gang)(gang)結(jie)(jie)構(gou)，極(ji)化(hua)到一定的負(fu)電位。施加(jia)陰極(ji)保護(hu)(hu)時，為了確保為碳(tan)鋼(gang)(gang)結(jie)(jie)構(gou)提(ti)供充(chong)分(fen)的陰極(ji)保護(hu)(hu)，碳(tan)鋼(gang)(gang)結(jie)(jie)構(gou)的電位負(fu)移(yi)至少(shao)達到-850 mV或更負(fu)（相對Cu/CuSO4電極(ji)作(zuo)參比電極(ji)）。陰極(ji)保護(hu)(hu)條件取決于(yu)金(jin)屬(shu)類型和(he)不(bu)同(tong)土壤電阻率(lv)。

測量保(bao)護結構的(de)電位所需的(de)工(gong)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(ke)以按(an)如(ru)下操作：

1. 使(shi)參考電極與保護結構(gou)盡可能的接近，以使(shi)土壤中的電阻壓降最小化(hua)。

2. 用導線將參比電極與直流(liu)電壓(ya)表(biao)的(de)負極連接在(zai)一起。

3. 用導線將(jiang)保護(hu)結構與直流電壓表的正極連接在一起。

4. 通過(guo)一個電(dian)流斷(duan)續器使陰(yin)極保護系統(tong)瞬(shun)間斷(duan)開，測量被保護結構的電(dian)位。

如果測(ce)量的電位比(bi)-850 mv更正，那么這是一個存在故(gu)障的陰極保護(hu)系統。因此，故(gu)障排除(chu)對于陰極保護(hu)系統來說是必要(yao)的。

陰極保護(hu)系統的故(gu)障排除

排(pai)(pai)除一個陰極保(bao)護系(xi)統的故障，需要對(dui)該系(xi)統的每(mei)個組件進(jin)行排(pai)(pai)查，包括：

● 外(wai)加電(dian)流陰極保護用的電(dian)源

●  直(zhi)流(liu)電纜

●  地床

●  保護結構

變(bian)壓(ya)整流器(qi)的故障診斷

雖然常用(yong)的(de)電源(yuan)(yuan)有很多(duo)種(zhong)類型(xing)，如熱電發(fa)電機(ji)(ji)、太陽能(neng)發(fa)電機(ji)(ji)、風力發(fa)電機(ji)(ji)、發(fa)動(dong)機(ji)(ji)驅動(dong)的(de)發(fa)電機(ji)(ji)、電池或燃料(liao)電池等，但是(shi)變(bian)壓整流(liu)器依然是(shi)用(yong)于陰極保護(hu)系統(tong)的(de)最常見電源(yuan)(yuan)。

變壓整(zheng)流(liu)器的主要部件有：

● 整流器或面板

●  交(jiao)流電(dian)路——交(jiao)流終端、交(jiao)流斷路器(qi)、交(jiao)流融合和交(jiao)流過載(zai)保護

●  電源變壓器(qi)

●  整(zheng)流(liu)電(dian)路——全(quan)波橋、直流(liu)融合、直流(liu)過載保護(hu)和直流(liu)輸出終端

●  直流電流表(biao)(biao)和電壓表(biao)(biao)并聯

通常(chang)情(qing)況下，變壓整流器的(de)(de)故(gu)(gu)障源可能在交(jiao)流電(dian)路(lu)、直(zhi)流電(dian)路(lu)或整流電(dian)路(lu)。為了(le)確定變壓整流器的(de)(de)故(gu)(gu)障源，應采用一個便攜式(shi)的(de)(de)萬用表來(lai)測(ce)量(liang)直(zhi)流輸(shu)出。

在故障狀態下，變壓整(zheng)流器輸出的(de)直(zhi)流可能是下列情況之一：

1. 正常的電壓，但(dan)電流為0：

在(zai)這種情(qing)況下，故障應(ying)該存在(zai)于整流(liu)器外部的直流(liu)電(dian)路，可能是直流(liu)電(dian)纜、正極(ji)或負極(ji)、或陽極(ji)（陽極(ji)本身或其對接工具）。

2.   電(dian)壓 0 - 2，電(dian)流為0：

在這種情況下，故障(zhang)存(cun)在于交(jiao)流電(dian)源(yuan)或整流電(dian)路。

3. 正常電(dian)壓0.5，正常電(dian)流(liu)0.5：

在(zai)這種情況下，故障(zhang)存在(zai)于交流電源或(huo)二極管(guan)本身。

請注意(yi)，在使用單(dan)相(xiang)電源的(de)(de)情況下，正常(chang)電壓被(bei)認(ren)為是(shi)二次側(ce)電壓的(de)(de)15%。

直流電纜的故障排除

直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)纜(lan)用于連接變(bian)(bian)壓(ya)(ya)整流(liu)(liu)器直(zhi)流(liu)(liu)輸(shu)出終端和陽極(ji)、正(zheng)極(ji)電(dian)纜(lan)，以及保(bao)護結(jie)構和負極(ji)電(dian)纜(lan)。直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)纜(lan)的(de)(de)故障源是非持(chi)續性的(de)(de)，這(zhe)可能是由(you)于其埋(mai)藏(zang)在(zai)土壤(rang)中的(de)(de)機(ji)械應力導(dao)致的(de)(de)。如前(qian)所述，要檢查直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)纜(lan)可以通過交流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)(ya)表(biao)測量電(dian)阻，看(kan)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)整流(liu)(liu)器的(de)(de)輸(shu)出電(dian)壓(ya)(ya)是否為正(zheng)常(chang)值(zhi)以及輸(shu)出電(dian)流(liu)(liu)是否為0。

如果正(zheng)極電(dian)(dian)纜是(shi)故障源，它的電(dian)(dian)阻會(hui)呈現非常高；而(er)負極電(dian)(dian)纜的電(dian)(dian)阻則等(deng)于測試引(yin)線電(dian)(dian)阻和(he)負極電(dian)(dian)纜電(dian)(dian)阻之和(he)。

如果負極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜是故(gu)障源，它(ta)的電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)會呈現(xian)非常高；而正(zheng)(zheng)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜的電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)則等于(yu)測(ce)試引線電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)和(he)正(zheng)(zheng)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)之和(he)。

地床的故障排除

由一(yi)個或(huo)多個陽極(ji)組成(cheng)的地(di)床，通過是通過陽極(ji)接(jie)線盒或(huo)者(zhe)接(jie)頭(tou)裝備連接(jie)到(dao)主(zhu)正極(ji)電纜上。地(di)床的故障源頭(tou)可(ke)能出在陽極(ji)尾處、陽極(ji)連接(jie)處或(huo)陽極(ji)本身。

通常(chang)情況下，陽(yang)(yang)極(ji)電阻(zu)(zu)會(hui)隨著時間(jian)的(de)推(tui)移而(er)增加；其原因(yin)是(shi)發生了腐蝕或(huo)陽(yang)(yang)極(ji)與(yu)土(tu)壤發生了相互作用，這是(shi)由(you)于高硅鑄鐵陽(yang)(yang)極(ji)與(yu)土(tu)壤中富(fu)含的(de)氯會(hui)發生反應使其表面形成一層(ceng)氣態層(ceng)。陽(yang)(yang)極(ji)電阻(zu)(zu)的(de)增加也(ye)可能是(shi)由(you)于土(tu)壤的(de)干(gan)燥，因(yin)為土(tu)壤干(gan)燥會(hui)導致碳(tan)質回填覆(fu)蓋在周(zhou)圍的(de)陽(yang)(yang)極(ji)上。

當變壓(ya)(ya)整(zheng)流器(qi)輸出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)是正常的(de)(de)、同(tong)時(shi)正負(fu)直流電(dian)(dian)纜的(de)(de)狀(zhuang)態(tai)都是完(wan)好的(de)(de)，但沒有電(dian)(dian)流的(de)(de)時(shi)候，我們需(xu)要去檢查地(di)(di)床(chuang)。在(zai)故障狀(zhuang)態(tai)下(xia)，地(di)(di)床(chuang)的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)會表現(xian)出(chu)非常高的(de)(de)值(zhi)。此時(shi)我們需(xu)要測(ce)量地(di)(di)床(chuang)電(dian)(dian)阻(zu)，然后將(jiang)其(qi)測(ce)量值(zhi)與(yu)其(qi)最(zui)初的(de)(de)設計值(zhi)和以往的(de)(de)記(ji)錄(lu)值(zhi)進行(xing)對比。

被(bei)保護結構的故障排除

當變壓器(qi)的(de)(de)輸出電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)是(shi)正常的(de)(de)，但陰極保(bao)護條件未能達(da)到保(bao)護結構物的(de)(de)目的(de)(de)的(de)(de)時(shi)候，那么故(gu)障的(de)(de)源頭可(ke)能是(shi)鐵路(lu)和(he)交(jiao)叉口的(de)(de)涂(tu)料退化、直流(liu)雜散(san)電(dian)(dian)流(liu)、屏蔽、短路(lu)，或者電(dian)(dian)氣隔離短路(lu)。（進一步了解相(xiang)關信息(xi)可(ke)以閱讀“雜散(san)電(dian)(dian)流(liu)腐蝕(shi)和(he)預防(fang)措(cuo)施Stray Current Corrosion and Preventive Measures” ）。

為了評估涂層(ceng)條(tiao)件或涂層(ceng)效率，需要(yao)進(jin)行(xing)沿管(guan)線的實地調查(cha)。這可能包括Pearson調查(cha)或直(zhi)流電壓梯度調查(cha)。如果有必(bi)要(yao)的話，可能需要(yao)對涂層(ceng)進(jin)行(xing)維修。

陰極保(bao)護屏蔽可能是由于(yu)沿管道路(lu)線(xian)附著了(le)混(hun)凝土(tu)塊(kuai)的(de)(de)原(yuan)因。由于(yu)這(zhe)些土(tu)塊(kuai)的(de)(de)存在(zai)，陰極保(bao)護電(dian)流(liu)不能有效地到達被保(bao)護結構的(de)(de)表面；因此，等(deng)于(yu)沒有有效的(de)(de)陰極保(bao)護條件。在(zai)這(zhe)種(zhong)情況下，如果還可以繼續使(shi)用，那么(me)清除(chu)這(zhe)些土(tu)塊(kuai)是必須的(de)(de)；但如果不能的(de)(de)話，可以通(tong)過(guo)電(dian)鍍陽極來確保(bao)一個適當的(de)(de)陰極保(bao)護系統。

對于任何一(yi)個(ge)下套管(guan)的管(guan)道，都應該(gai)測量其下套管(guan)前后的陰極保護電流(liu)，以確定在(zai)主要(yao)管(guan)道和套管(guan)之(zhi)間是否(fou)存在(zai)短路。

隔離包也需要檢測(ce)其是(shi)否(fou)短路、需要修理或更換。檢查(cha)沿管道路線(xian)的直流(liu)干擾可(ke)以(yi)確定任何雜散電(dian)流(liu)問題。

按(an)照一定(ding)的程序(xu)和時(shi)間(jian)表對陰極保護系統(tong)進行定(ding)期檢查，同(tong)時(shi)所(suo)有檢驗(yan)數據都要做(zuo)好完(wan)整的記錄以(yi)便(bian)用(yong)于故障診(zhen)斷(duan)。