SY T 0023-1997 埋地钢质管道阴极保护参数测试方法.pdf

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1、中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0023-1997护保极法阴方道试管测质数钢参地埋批准部门:中国石油天然气总公司批准Fl期:1997-12-31实施日期:1998-07-01代替SYJ 23- 1986总则1.0. 1为了统一埋地钢质管道(以下简称管道)外壁阴极保护参数的现场测试方法，使测试数据准确、可靠制定本标准。1.0.2本标准适用于管道外壁阴极保护参数的现场测试。2术语2.0. 1管地电位pipeline-earth electrical potentialt0道与其相邻土壤的电位差。2.0.2地表参比法surface reference electrode method将参比

2、电极置放于被测管道附近地面测试管地电位的方法。2.0.3近参比法reference electrode method close to pipeline将参比电极置放于贴近被测管道的土壤中测试管地电位的方法。2.0. 4远参t匕法reference electrode method remote from pipeline将参比电极置放于距被测管道较远地电位趋于零的地面测试管地电位的方法。2.0.5辅助电极法auxiliary electrode method测试与管道相连、有一定裸露面积并与管道材质相同试片的保护电位，模拟管道保护电位的方法。3基本规定3.0. 1测试仪表必须具有满足测试要求

3、的显示速度、准确度，同时还应具有携带方便、耗电小、适应测试环境的特点。对所用的测试仪表，必须按国家现行标准的有关规定进行校验3.0.2为了提高测试的准确度，宜选用数字式仪表。3.0. 3直流电压表选用原则:1指针式电压表的内阻应不小于100 k11/V;数字式电压表的输人阻抗应不小于1 Mn.2电压表的灵敏翩(分辨率)应满足被测电压值，至少应具有两位有效数;当只有两位有效数时，首位数必须大于to3电压表的准确度应不低于2. 5级。3.0.4直流电流表选用原则:1电流表的内阻应小于被测电流回路总内阻的5%.2电流表的灵敏阑(分辨率)应满足被测电流值，至少应具有两位有效数;当只有两位有效数时，首位

4、数必须大于to3电流表的准确度应不低于2. 5级。942SY/T 0023-19973.0.5进行管地电位测试时，应采用铜一饱和硫酸铜电极(以下简称硫酸铜电极，代号CSE)作为参比电极。其制作材料和使用必须符合下列要求:1铜电极采用紫铜丝或棒(纯度不小于99.7%),2硫酸铜为化学纯，用蒸馏水配制饱和硫酸铜溶液。3渗透膜采用渗透率高的微孔材料，外壳应使用绝缘材料4流过硫酸铜电极的允许电流密度不大于5 pA/cm,3.0.6所有测试连接点必须保证电接触良好3.0.7测量导线应采用铜芯绝缘软线;在有电磁干扰的地区(如高压输电线附近)，应采用屏蔽导线。3.0.8测试仪表必须按仪表使用说明书的有关规定

5、操作。4管地电位测试4. 14.1.14.1.24.1.3良好。4. 1.4地表参比法地表参比法主要用于管道自然电位、牺牲阳极开路电位、管道保护电位等参数的测试。地表参比法的测试接线示意图见图4.1.2，宜采用数字式电压表。将参比电极放在管道顶部上方1 m范围的地表潮湿土壤上，应保证参比电极与土壤电接触将电压表调至适宜的量程上，读取数据，作好记录，注明该电位值的名称。4.24.2.近参比法近参比法一般用于防腐层质量差的管道保护电位和牺牲阳极闭路电位的测试。4.2.2在管道(或牺牲阳极)上方，距测试点1 m左右挖一安放参比电极的探坑，将参比电极置于距管壁(或牺牲阳极)3-5 cm的土壤上，如图4

6、.2.2所示。4.2. 3按4.1.4进行测试和记录。/1/ 71/厂/厂/夕/川/厂/7/图4.1.2地表参比法测试接线示意图图4.2.2近参比法测试接线示意图4.3远参比法4.3. 1远参比法主要用于强制电流阴极保护受辅助阳极地电场影响的管段和牺牲阳极埋设点附近的管段，测量管道对远方大地的电位，用以计算该点的负偏移电位值。4.3.2远参比法的接线示意图见图4.3.24. 3.3将硫酸铜参比电极朝远离地电场源的方向逐次安放在地表上，第一个安放点距管道测试点不小于10 m，以后逐次移动10 m。用数字万用表按4.1.4测试管地电位，当相邻两个安放点测试的管地电位相差小于5 mV时，参比电极不再

7、往远方移动，取最远处的管地电位值作为该测试点的管道对远方大地的电位值。SY/T 0023-1997一一一一一一丫/乃/月/7/厂/1-辅助阳极或牺牲阳极;2-管道;3-测试桩;4-数字万用表;5-参比电极(CSE)图4.3.2远参比法测试接线示惫图4.4断电法4.4. 1为消除阴极保护电位中的IR降影响，宜采用断电法测试管道的保护电位。4.4.2断电法通过电流断续器来实现，断续器应申接在阴极保护电流输出端上。4.4.3在非测试期间，阴极保护站处于连续供电状态;在测试管道保护电位或外防腐层电阻期间，阴极保护站处于向管道供电12 s、停电3s的间歇工作状态。同一系统的全部阴极保护站，间歇供电时必须

8、同步，同步误差不大于0. 1 s。停电3 s期间用地表参比法测得的电位，即为参比电极安放处的管道保护电位4.5辅助电极法4.5. 1采用与管道相同材质的钢片制作一个检查片作为辅助电极，片面除一面中心留下一个10 mm直径的裸露孔外，其余部位全部被防腐层覆盖，埋设于管道附近冻土线以下的土壤中。埋设时裸露孔朝上，覆盖1-2 cm细土后，将长效硫酸铜电极的底部置于裸露孔正上方，然后回填至地平面。辅助电极的导线和长效硫酸铜电极的导线分别接于测试桩内各自的接线桩上，辅助电极接线柱用铜片或铜导线与测试桩内管道引出线的接线桩短接。4.5.2采用数字万用表定期测试辅助电极与长效硫酸铜电极的电位差。有阴极保护时

9、，该电位差代表该点的管道保护电位。5牺牲阳极输出电流测试5.1标准电阻法5.1.1标准电阻法测试的接线示意图见图S. l. t.5. 1.2标准电阻的两个电流接线柱分别接到管道和牺牲阳极的接线柱上，两个电位接线柱分别接数字万用表，并将数字万用表置于DC 200 mV量程。接人导线的总长度不大于1 m,截面积不宜小于2. 5 mm.:.:标准电阻的阻值应为0.111，准确度为。.02级。牺牲阳极的输出电流按下式计算。1=AV R(5.1.4)式中;I-一牺牲阳极(组)输出电流(mA),IV-一数字万用表读数(mV);R-一标准电阻阻值(n)。直测法1直测法的接线示意图见图5.2.1.之沱84匕只

10、SY/T 0023-1997R一标准电阻;V一数字万用表;X牺牲阳极图5.1.1标准电阻法测试接线示意图A-4好位数字万用表;x一牺牲阳极图5.2.1直测法接线示意图5.2.2直测法应选用5位读数(4%位)的数字万用表，用DC 10A量程直接读出电流值。6管内电流测试6. 1电压降法6.1.1具有良好外防腐层的管道，当被测管段无分支管道、无接地极，又已知管径、壁厚、材料的电阻率时，沿管道流动的直流电流按图6.1.1进行测试。6. 1.2测量a,b两点之间的管长Leb，误差不大于1%a L,、的最小长度应根据管径大小和管内的电流量决定，最小管长应保证a,b两点之间的电位差不小于50 IV，一般取

11、从、为30 m,6. 1.3先用数字万用表判定a, b两点的正、负极性并粗测V,、值。然后将正极端和负极端分别接到UJ-33a直流电位差计“未知”端的相应接线柱上，细测V,。值。6.1.4 a6段管内的电流按下式计算。V.br(D一S)8PL.b(6.1.4)式中:1流过a6段的管内电流(A);V,6 a6间的电位差(V);D管道外径(mm) ;S一管道壁厚(mm) ;f-管材电阻率(。mm/m);L,一一a6间的管道长度(m),6.2补偿法6.2.1具有良好外防腐层的管道，当被测管段无分支管道、无接地极，管内流动的直流电流比较稳定时，可使用补偿法测量管内电流w-33.补偿法的接线示意图见图6

12、. 2. 1,K材Gd Ib-.一.，I一月.户1图6.1.1电压降法测试接线示意图图6. 2. 1补偿法测试接线示意图SY/T 0023-1997:.:.:图6. 2. 1中，L-nD, LdpnD, L,d的长度宜为20-30 ma按图6. 2. 1接好测试回路，合上开关K,调节变阻器R，当检流计或电位差计G的指示为零时电流表A指示的数值即为管内电流I的绝对值7绝缘法兰(接头)绝缘性能测试7. 1兆欧表法7.1.1制成但尚未安装到管道上的绝缘法兰(接头)，其绝缘电阻值用兆欧表法测量。7. 1.2如图7.1.2所示，宜用磁性接头(或夹子)将500 V兆欧表输人端的测量导线压接(夹接)在绝缘法

13、兰(接头)两侧的裸管上(连接点必须除锈)，转动兆欧表手柄达到规定的转速，持续10 s，此时兆欧表稳定指示的电阻值即为绝缘法兰(接头)的绝缘电阻值。7.2电位法7.2. 1已安装到管道上的绝缘法兰(接头)，可用电位法判断其绝缘性能。7.2.2如图7.2.2所示，在被保护管道通电之前，用数字万用表V测试绝缘法兰(接头)非保护侧a的管地电位V.;调节阴极保护电源，使保护侧b点的管地电位V、达到一。.85-1.50 V之间，再测试a点的管地电位V,。若V,和V,:基本相等，则认为绝缘法兰(接头)的绝缘性能良好;若V.IIV.，一且V接近V。值，则认为绝缘法兰(接头)的绝缘性能可疑。若辅助阳极距绝缘法兰

14、(接头)足够远，且判明与非保护侧相连的管道没同保护侧的管道接近或交叉，则可判定为绝缘法兰(接头)的绝缘性能很差(严重漏电或短路);否则应按7. 3的方法进一步测试。带|上圈a1 Pn/了/1绝缘支墩;z一绝缘法兰(接头)图7.1.2兆欧表法测试接线示意图图7. 2.2电位法测试接线示意图7. 3漏电电阻测试法7.3门已安装到管道上使用的绝缘法兰(接头)，采用电位法测试其绝缘性能可疑时，应按图7.3.1所示的测试接线示意图进行漏电电阻或漏电百分率测试。7. 3.2绝缘法兰(接头)漏电电阻测试的步骤如下:1按图7. 3. 1接好测试线路，其中a, b之间的水平距离不得小于二D, be段的长度宜为3

15、0 m.2调节强制电源E的输出电流1,，使保护侧的管道达到阴极保护电位值。3用数字万用表测定绝缘法兰(接头)两侧d,e间的电位差AV.4按6. 1所示的方法测试be段的电流1-5读取强制电源向管道提供的阴极保护电流l, oI,SY/T 0023-1997图e a图7. 3漏电电阻测试接线示意图7. 3.3绝缘法兰(接头)漏电电阻按下式计算。R1, VI一h(7.3.3)式中:R。一绝缘法兰(接头)漏电电阻(n);pV-一绝缘法兰两侧的电位差(V) ;1,一一强制电源E的输出电流(A);1, bc段的管内电流(A).7. 3. 4绝缘法兰(接头)的漏电百分率按下式计算。漏电百分率=I,一1s 1

16、1又100(7.3.4)7. 3. 5若侧试结果头)的绝缘性能良好Is1,，则认为绝缘法兰(接头)的漏电电阻无穷大，漏电百分率为零，绝缘法兰(接8接地电阻测试8. 1辅助阳极接地电阻测试8.1.1辅助阳极接地电阻采用接地电阻测量仪测试，测试接线示意图见图8.1.11当采用图8. 1. 1(a)测试时，在土壤电阻率较均匀的地区，d,取21. , d,:取L;在土壤电阻率不均匀的地区，比取3L,叭2取1.71在测试过程中，电位极沿辅助阳极与电流极的连线移动三次，每次移动的距离为d,的5%左右，若三次测试值接近，取其平均值作为辅助阳极接地电阻值;若测试值不接近将电位极往电流极方向移动，直至测试值接近

17、为止。2辅助阳极接地电阻也可以采用图8. 1. l( b)所示的三角形布极法测试，此时d1s =d1,-21-.8.1.2按图8.1.1布好电极后，转动接地电阻测量仪的手柄，使手摇发电机达到额定转速，调节平衡旋钮，直至电表指针停在黑线上，此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值。8，2牺牲阳极接地电阻测试8.2.1测量牺牲阳极接地电阻之前，必须将牺牲阳极与管道断开，然后按图8.2.1所示的接线示意图沿垂直于管道的一条直线布置电极，d,:约40 m, d,:取20 m左右，按8.1.2的操作步骤测量接地电阻值。8.2.2当牺牲阳极的支数较多或为带状牺牲阳极，该组牺牲阳极的对角线长度(或带状牺牲

18、阳极长度)大于8 m时，按8.1测试接地电阻，但da不得小于40 m,d,i不得小于20 mSY/T 0023-1997解禅公dl，一dl，Ca)ZC-8d,2一一一电位极沙=300电流极ds-一以(b)图8.1.1辅助阳极接地电阻测试接线示意图图8. 2. 1牺牲阳极接地电阻测试接线示意图9土坡电阻率测试9.1等距法9.1.1从地表至深度为a的平均土壤电阻率，按图9. 1. 1所示的四极法测试。图中四个电极布置在一条直线上，间距a,b代表测试深度且a=b，电极人土深度应小于a/20，常用接地电阻仪为ZC-8eSY/T 0023-1997卜口二I-一匕-I-二洲图911土壤电阻率测试接线示意图

19、9. 1.2按8.1.2的操作步骤测得电阻R值后，土壤电阻率按下式计算。P=21c(9.1.2)式中:p-测量点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率(0 “ m);a一一相邻两电极之间的距离(m);R接地电阻仪示值(n)。9.2不等距法9.2.1不等距法主要用于测深不小于20 m情况下的土壤电阻率测试，其测试接线示意图如图9.1.1所示，此时ba,测深0-20。时，a=1. 6 m, b=20 m;测深0-55 m时，a=5 m, b=60 m。此时测深h按下式计算。“十2b2(9.2.1)9. 2. 2按9. 2. 1规定布极后，按8.1.2操作接地电阻测量仪测得R值，测深h的平均土壤电阻率按

20、下式计算。一二R(。+兰)(9.2.2)10管道外防腐层电阻测试10.0. 1无分支、无接地装置的某一段(长度宜为500-10 000 m，一般为5000 m)管道，其防腐层电阻应采用本标准的方法测试，测试接线示意图见图10.0.1.亡兰二宾井二二兰a10-30.10-30m600 - 10 000 m图10.0. 1管道防腐层电阻测试接线示意图10.0.2测试步骤如下:1被测段ac距通电点必须不小于二De2获得被测管段的长度(精确到m),3若ad段埋有牺牲阳极，则将其与管道断开。SY/T 0023-19974在强制电流阴极保护站供电之前，测试a, c两点的自然电位值。阴极保护站供电24 h后

21、，测试a, c两点的保护电位值，并计算a, c两点的负偏移电位值5按6. 1同时测试ab和cd两段的管内电流值。10.0.3管道防腐层电阻按下式计算。Pn式中:P、一一管段防腐层电阻(几“ m,);(AV,+AV) L, nD2U:一I,)(10.0.3)AV一管段首端a点的负偏移电位(V);AV,-管段末端c点的负偏移电位(V);1, -ab段管内电流绝对值(A);I:-cd段管内电流绝对值(A);乙a一一被测管段ac的管道长度(m);D-一管道外径(m),10.0.4两端装有绝缘性能良好的绝缘法兰(接头)，又无其他分流支路，防腐层质量良好的管道，当其长度不超过一座阴极保护站的保护半径时，从阴极保护站通电点至末端管道的防腐层电阻可按下式计算。一(AV, +瑞,)LaD21(10,0.4)式中:AV供电点管道负偏移电位值(V);,2,V一末端管道负偏移电位值(V);-一向被测管道提供的阴极保护电流(A);I.被测管道长度(m) o