来源： Mishumarin/Dreamstime.com

  导读：

  为了确保对地下或水下金属结构的腐蚀控制，周期浸润腐蚀函数的测定和故障诊断等，采用阴极保护系统是必须的。

阴极保护

  阴极保护是一种用于腐蚀控制的技术，它可以有效减轻地下或水下金属结构的腐蚀。阴极保护系统存在外加电流和牺牲阳极这两种类型，通常根据需要被保护结构的属性和需求来确定哪一种保护方式。

  为了确保对地下或水下金属结构的腐蚀控制，进行充分的阴极保护是必需的。所以，定期采用阴极保护系统进行功能测试和故障排除，是确保操作系统正确运转的必要措施。此处，我们将讨论阴极保护系统用于功能测试和故障排除。

功能测试与故障诊断

  对于任何一个系统来说想要确保其处于正确的操作中，功能测试都是一种必要的测试。在该测试中对系统的主要功能及其组件进行检查，一旦发现存在任何问题，都需要对系统进行故障排除。而任何系统中的任一组件都可能会出现故障，故障排除存在于所有组件的维护和系统运行过程中。

阴极保护系统的功能测试

  阴极保护系统的功能是将被保护结构——阴极——也就是钢结构，极化到一定的负电位。施加阴极保护时，为了确保为碳钢结构提供充分的阴极保护，碳钢结构的电位负移至少达到-850 mV或更负（相对Cu/CuSO4电极作参比电极）。阴极保护条件取决于金属类型和不同土壤电阻率。

  测量保护结构的电位所需的工具为：

  ● 一个直流内阻电压表

  ●  Cu/CuSO4参比电极

  ●  导线

  测量被保护结构的电位可以按如下操作：

  1. 使参考电极与保护结构尽可能的接近，以使土壤中的电阻压降最小化。

  2. 用导线将参比电极与直流电压表的负极连接在一起。

  3. 用导线将保护结构与直流电压表的正极连接在一起。

  4. 通过一个电流断续器使阴极保护系统瞬间断开，测量被保护结构的电位。

  如果测量的电位比-850 mv更正，那么这是一个存在故障的阴极保护系统。因此，故障排除对于阴极保护系统来说是必要的。

阴极保护系统的故障排除

  排除一个阴极保护系统的故障，需要对该系统的每个组件进行排查，包括：

  ● 外加电流阴极保护用的电源

  ●  直流电缆

  ●  地床

  ●  保护结构

  变压整流器的故障诊断

  虽然常用的电源有很多种类型，如热电发电机、太阳能发电机、风力发电机、发动机驱动的发电机、电池或燃料电池等，但是变压整流器依然是用于阴极保护系统的最常见电源。

  变压整流器的主要部件有：

  ● 整流器或面板

  ●  交流电路——交流终端、交流断路器、交流融合和交流过载保护

  ●  电源变压器

  ●  整流电路——全波桥、直流融合、直流过载保护和直流输出终端

  ●  直流电流表和电压表并联

  通常情况下，变压整流器的故障源可能在交流电路、直流电路或整流电路。为了确定变压整流器的故障源，应采用一个便携式的万用表来测量直流输出。

  在故障状态下，变压整流器输出的直流可能是下列情况之一：

  1. 正常的电压，但电流为0：

  在这种情况下，故障应该存在于整流器外部的直流电路，可能是直流电缆、正极或负极、或阳极（阳极本身或其对接工具）。

  2.   电压 0 - 2，电流为0：

  在这种情况下，故障存在于交流电源或整流电路。

  3. 正常电压0.5，正常电流0.5：

  在这种情况下，故障存在于交流电源或二极管本身。

  请注意，在使用单相电源的情况下，正常电压被认为是二次侧电压的15%。

  直流电缆的故障排除

  直流电缆用于连接变压整流器直流输出终端和阳极、正极电缆，以及保护结构和负极电缆。直流电缆的故障源是非持续性的，这可能是由于其埋藏在土壤中的机械应力导致的。如前所述，要检查直流电缆可以通过交流电压表测量电阻，看变压整流器的输出电压是否为正常值以及输出电流是否为0。

  如果正极电缆是故障源，它的电阻会呈现非常高；而负极电缆的电阻则等于测试引线电阻和负极电缆电阻之和。

  如果负极电缆是故障源，它的电阻会呈现非常高；而正极电缆的电阻则等于测试引线电阻和正极电缆电阻之和。

地床的故障排除

  由一个或多个阳极组成的地床，通过是通过阳极接线盒或者接头装备连接到主正极电缆上。地床的故障源头可能出在阳极尾处、阳极连接处或阳极本身。

  通常情况下，阳极电阻会随着时间的推移而增加；其原因是发生了腐蚀或阳极与土壤发生了相互作用，这是由于高硅铸铁阳极与土壤中富含的氯会发生反应使其表面形成一层气态层。阳极电阻的增加也可能是由于土壤的干燥，因为土壤干燥会导致碳质回填覆盖在周围的阳极上。

  当变压整流器输出电压是正常的、同时正负直流电缆的状态都是完好的，但没有电流的时候，我们需要去检查地床。在故障状态下，地床的电阻会表现出非常高的值。此时我们需要测量地床电阻，然后将其测量值与其最初的设计值和以往的记录值进行对比。

被保护结构的故障排除

  当变压器的输出电压和电流是正常的，但阴极保护条件未能达到保护结构物的目的的时候，那么故障的源头可能是铁路和交叉口的涂料退化、直流杂散电流、屏蔽、短路，或者电气隔离短路。（进一步了解相关信息可以阅读“杂散电流腐蚀和预防措施Stray Current Corrosion and Preventive Measures” ）。

  为了评估涂层条件或涂层效率，需要进行沿管线的实地调查。这可能包括Pearson调查或直流电压梯度调查。如果有必要的话，可能需要对涂层进行维修。

  阴极保护屏蔽可能是由于沿管道路线附着了混凝土块的原因。由于这些土块的存在，阴极保护电流不能有效地到达被保护结构的表面；因此，等于没有有效的阴极保护条件。在这种情况下，如果还可以继续使用，那么清除这些土块是必须的；但如果不能的话，可以通过电镀阳极来确保一个适当的阴极保护系统。

  对于任何一个下套管的管道，都应该测量其下套管前后的阴极保护电流，以确定在主要管道和套管之间是否存在短路。

  隔离包也需要检测其是否短路、需要修理或更换。检查沿管道路线的直流干扰可以确定任何杂散电流问题。

  按照一定的程序和时间表对阴极保护系统进行定期检查，同时所有检验数据都要做好完整的记录以便用于故障诊断。