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陰極保護投入前的準備和驗收
(一) 陰極保護投入前對被保護管道的檢查
1、管道對地絕緣的檢查
從陰極保護的原理介紹,已得知沒有絕緣就沒有保護。為了確保陰極保護的正常運行,在施加陰極保護電流前,必須確保管道的各項絕緣措施正確無誤。應檢查管道的絕緣法蘭的絕緣性能是否正常;管道沿線布置的設施如閥門、抽水缸、閘井均應與土壤有良好的絕緣;管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應有正確有效的絕緣處理措施。管道在地下不應與其它金屬構筑物有“短接”等故障。
管道表面防腐層應無漏敷點,所有施工時期引起的缺陷與損傷,均應在施工驗收時使用DCVG檢漏儀檢測,修補后回填。
2、管道導電性檢查
對被保護管道應具有連續的導電性能。
3、舊管道對地絕緣狀態的檢查,應按設計要求處理。對是否修補防腐涂層,排除接地故障(如防靜電接地極等),應根據技術經濟條件比較確定。對管道導電性的檢查,仍需按前述要求進行。
(二) 對陰極保護施工質量的驗收
1、對陰極保護間內所有電氣設備的安裝是否符合《電氣設備安裝規程》的要求,各種接地設施是否完成,并符合圖紙設計要求。
2、對陰極保護的站外設置的選材、施工是否與設計一致。對通電點、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連接應嚴格符合規范要求。尤其是陽極引線接正極,管道匯流點接負極,嚴禁電極接反。
3、圖紙、設計資料齊全完備。
陰極保護投入運行
1、組織人員測定全線管道自然電位、土壤電阻率、各站陽極地床接地電阻。同時對管道環境有一個比較詳盡的了解,這些資料均需分別記錄整理,存檔備用。
2、陰極保護站投入運行
按照直流電源(整流器、恒電位儀、蓄電池等)操作程序給管道送電,使電位保持在-1.30伏左右,待管道陰極極化一段時間(四小時以上)開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點電位、管道沿線保護電位、保護距離等。然后根據所測保護電位,調整通電點電位至規定值,繼續給管道送電使其完全極化(通常在24小時以上)。再重復第 一次測試工作,并做好記錄。若個別管段保護電位過低,則需再適當調節通電點電位至滿足全線陰極保護電位指標為止。
3、保護電位的控制
各站通電點電位的控制數值,應能保證相鄰兩站間的管段保護電位達到-0.85伏,同時,各站通電點蕞負電位不允許超過規定數值。調節通電點電位時,管道上相鄰陰極保護站間加強聯系,保證各站通電點電位均衡。
4、當管道全線達到蕞小陰極保護電位指標后,投運操作完畢。各陰極保護站進入正常連續工作階段。
陰極保護站的日常維護管理
1、陰極保護設施的日常維護
電氣設備定期技術檢查。電氣設備的檢查每周不得少于一次,有下列內容:
1)檢查各電氣設備電路接觸的牢固性,安裝的正確性,個別元件是否有機械障礙。檢查接接陰極保護站的電源導線,以及接至陽極地床、通電點的導線是否完好,接頭是否牢固。
2)檢查配電盤上熔斷器的保險絲是否按規定接好,當交流回路中的熔斷器保險絲被燒毀時,應查明原因及時恢復供電。
3)觀察電氣儀表,在專用的表格上記錄輸出電壓、電流、通電點電位數值,與前次記錄(或值班記錄)對照是否有變化,若不相同,應查找原因,采取相應措施,使管道全線達到陰極保護。
4)應定期檢查工作接地和避雷器接地,并保證其接地電阻不大于10歐姆,在雷雨季節要注意防雷。
5)搞好站內設備的清潔衛生,注意保持室內干燥,通電良好,防止儀器過熱。
2、恒電位儀的維護。
1)陰極保護恒電位儀一般都配置兩臺,互為備用,因此應按管理要求定時切換使用。改用備用的儀器時,應即時進行一次觀測和維修。儀器維修過程中不得帶電插、拔各插接件、印刷電路板等。
2)觀察全部零件是否正常,元件有無腐蝕,脫焊、虛焊、損壞、各連接點是否可靠,電路有無故障,各緊固件是否松動,熔斷器是否完好,如有熔斷,需查清原因再更換。
3)清潔內部,除去外來物。
4)發現儀器故障應及時檢修,并投入備用儀器,保證供電。每年要計算開機率。
3、硫酸銅電極的維護。
1)使用定型產品或自制硫酸銅電極,其底部均要求做到滲而不漏,忌污染。使用后應保持清潔,防止溶液大量漏失。
2)作為恒定電位儀信號源的埋地硫酸銅參比電極,在使用過程中需每周查看一次,及時添加飽和硫酸銅溶液。嚴防凍結和干涸,影響儀器正常工作。
3)電極中的紫銅棒使用一段時間后,表面會粘附一層蘭色污物,應定期擦洗干凈,露出銅的本色。配制飽和硫酸銅溶液必須使用純凈的硫酸銅和蒸餾水。
4、陽極地床的維護。
1)陽極架空線:每月檢查一次線路是否完好,如電桿有無傾斜,瓷瓶、導線是否松動,陽極導線與地床的連接是否牢固,地床埋設標志是否完好等。發現問題及時整改。
2)陽極地床接地電阻每半年測試一次,接地電阻增大至影響恒電位儀不能提供管道所需保護電流時,應該更換陽極地床或進行維修,以減小接地電阻。
5、測試樁的維護。
1)檢查接線柱與大地絕緣情況,電阻值應大于100千歐,用萬用表測量,若小于此值應檢查接線柱與外套鋼管有無接地,若有,則需更換或維修。
2)測試樁應每年定期刷漆和編號。
3)防止測試樁的破壞丟失,對沿線城鄉居民及兒童作好愛護國家財產的宣傳教育工作。
6、絕緣法蘭的維護。
1)定期檢測絕緣法蘭兩側管地電位,若與原始記錄有差異時,應對其性能好壞作鑒別。如有漏電情況應采取相應措施。
2)對有附屬設備的絕緣法蘭(如限流電阻、過壓保護二極管、防雨護罩等)均應加強維護管理工作,保證完好。
3)保持絕緣法蘭清潔、干燥,定期刷漆。
7、陰極保護管理
1)每條陰極保護管道,都應制符合本管道實際情況的《陰極保護運行管理規定》,使陰極保護的日常測試、控制、調整、維修等方面的工作均按此進行。
2)加強陰極保護的組織、領導。保持室內設備整潔,達到無故障、無缺陷、無銹蝕、無外來物。實現三圖上墻,即線路走向圖、保護電位曲線圖、崗位責任制。
3)陰極保護站投產后,電氣設備接線不得擅自改動,需要改變的應由主管部門作出方案,經批準后方能執行。
4)每日檢查測量通電點電位,填寫好運行日志,向生產調度部門匯報陰極保護站運行情況。
5)陰極保護站向管道輸送電不得中斷。停運一天以上須報主管部門備案。利用管道停電方法調整儀器,一次不得超過2小時,全年不超過30小時。保證全年98%以上時間給管道送電。
6)保持通電點電位在規定值,沿管道測定陰極保護電位,此種測量在陰極保護站運行初期每周一次,以后每兩周或一月測量一次。并將保護電位測量記錄造表、繪圖上報主管部門。
7)每年在規定時間內測量管道沿線自然電位和土壤電阻率各一次。
8)檢查和消除管道接地故障,使全線達到完全的陰極保護。
犧牲陽極的維護
管道犧牲陽極保護日常維護工作量不多,除按外加電流陰極保護的要求進行保護電位測量,測試樁維護保養,絕緣法蘭檢測,接地故障排除等工作外,建議每月測定各參數。據此分析管道保護狀況。若陽極性能變壞,則需采取相應措施。
陰極保護系統常見故障的分析
1、保護管道絕緣不良,漏電故障的危害
在陰極保護站投入運行,或犧牲陽極保護投產一段時間后,出現了在規定的通電點電位下,輸出電流增大,管道保護距離卻縮短的現象,或者在犧牲陽極系統中,犧牲陽極組的輸出電流量增大,其值已超過管道的保護電流需要,但保護電位仍達不到規定指標的現象。發生上述情況的原因,主要是被保護金屬管道與未被保護的金屬結構物“短路”,這種現象稱之為陰極保護管道漏電,或者叫做“接地故障”。
接地故障,使得被保護管道的陰極保護電流流入非保護金屬體,在兩管道的“短接”處形成“漏電點”,這就會造成陰極保護電流的增大;陰極保護電源的過負荷和陰極保護引起的干擾。
另外,陽極地床斷路、陰極開路、零位接陰斷路都會導致陰極保護不能投保。例如:格爾木站、甘森站,93年由于陽極電纜斷路,造成陰極保護體系不能正常工作,判斷陽極地床連接電纜斷路時,可采用:
(1)測輸出電流,將恒電位儀開啟,在恒電位儀陽極輸出端串上一電流表,如果電流為零,則說明有斷路現象。
(2)將恒電位儀機后陽極輸出線斷開,接入臨時地床或其它接地裝置,若有輸出電壓、電流,則可斷定陽極地床連接線斷路。在陽極電纜與地床陽極接線處應設置接線用水泥井或標志。
2、造成管道漏電的原因
(1)施工不當,交叉管道間距不合規范,即當兩條管道,一條為陰極保護的管道,另一條為未保護的管道交叉時,施工要求應保持管道間的垂直凈距不小于0.3m,并在交叉點前后一定長度內將管道作特別絕緣,如果施工時不嚴格按照上述規定去做,那么在管道埋設一段時間后,在土壤應力的作用下,管道相互可能搭接在一起,會造成絕緣層破損,金屬與金屬的相連,形成漏電點。
(2)絕緣法蘭失效或漏電,絕緣法蘭質量欠佳,在使用一段時間后絕緣零件受損或變質,使法蘭不再絕緣,從而使得兩法蘭盤側不再具有絕緣性能,陰極保護電流也就不再有限 制;或者是輸送介質中有一些電解質雜質使絕緣法蘭導通,不再具有絕緣性能。從上述原因看,漏電點只可能發生在保護管道與非保護管道的交叉點,或保護管道的絕緣法蘭處,因此查找漏電點就帶有上述局限性。但如果地下管網復雜,被保護管道與多條和線有交叉穿越,則使得漏電點的查找出現復雜現象。常常要根據現場實際情況,反復測量、多方位檢查并綜合判斷才能找到真正的漏電故障點。
3、漏電點的查找
(1)利用查找管道絕緣層破損點,從而確定管道的漏電點或短接點的方法。此方法首先將脈沖信號送到被測管道上,如果管道防腐絕緣層良好,流入管道的電流很弱,儀表沒有顯示。如果管道防腐層有破損,電流將從土壤中通過破損處漏入管道,電流的流動會在周圍土壤中將產生明顯的電位梯度。當探測人員手持兩個參比電極在管道正上方探測行走時,伏特計將明顯的抖動,當伏特計指針停止抖動時,兩個參比電極的中間既為防腐層漏點位置,該方法簡便宜行,定位準確,是目前國際上公認的檢漏方法(DCVG)。
(2)可利用測定管內電流大小的方法尋找漏電點。因為無分支的陰極保護管道,管內電流是從遠端流向通電點。當非保護管道接入后就會形成分支電路,使保護電流經過漏電點會變小。因此,可利此法來尋找漏電點的位置。利用此法測定時,在有懷疑的管段上可依次選點,用IR壓降法或者補償法(詳見有關說明)測定管內電流。再通過比較各點電流的大小來確定漏電點的電位。
(3)絕緣法蘭漏電的測定。當絕緣法蘭漏電而導致陰極保護系統故障時,則可通過在絕緣法蘭兩側管段上,分別測量管地電位,若保護側為保護電位,非保護側為自然電位,則絕緣法蘭正常。否則,有問題存在。也可在非保護側測法蘭端部的對地電位,如此電位比非保護管道或其它金屬構筑物的電位要負,則此絕緣法蘭漏電。
測定流過絕緣法蘭的電流,也可用來判定絕緣法蘭的性能。若絕緣法蘭非保護端一側,能測出電流,則法蘭漏電;若測不出電流,絕緣法蘭不漏電。
(4)近間距電位測量法CIPS.
在測試樁上測量保護電位只能反映管道的整體保護水平,不能說明管道各點都得到了保護。采用近間距測量方式,是沿管道每隔1—2米測量一次管地電位,可以準確的檢測出沒有得到保護的管段。
4、陽極接地故障
陰極保護另一常見故障是由陽極接地引起的。陽極接地電阻與陽極地床的設計與施工質量密切相關?!皟鐾痢睍龟枠O地床電阻增加幾倍至十幾倍,“氣阻”也會使陽極地床電阻增加。當陽極使用一段時間后,也會由于腐蝕嚴重,表面溶解不均勻造成電流障礙。因此,在陰極保護的儀器上會出現電位升高,而保護電流下降的現象。此時,應通過測量,更換或檢修陽極地床,來使陰極保護正常運行。另一薄弱環節,是陽極電纜線與陽極接頭處的密封與絕緣,若施工不妥則會造成接頭處的腐蝕與斷路。使陰極保護電流斷路而無法輸入給管道。