1.管道表面的陰極和陽(yáng)極

管道埋地后，受管道沿線土壤性質(zhì)及環(huán)境差異的影響，管道表面各點(diǎn)電位存在差異。電位較負(fù)的位置為陽(yáng)極，發(fā)生腐蝕;電位較正的部位為陰極，腐蝕得到抑制。陰極和陽(yáng)極之間的電流稱為腐蝕電流。

2.陰極保護(hù)指標(biāo)

如圖2-1所示，在管道表面眾多陽(yáng)極中，總會(huì)有一個(gè)位置，這里的電位最負(fù)。如果能夠讓其他部位的電位負(fù)向偏移，都達(dá)到該電位，則管道表面各點(diǎn)之間將沒有電位差，沒有陽(yáng)極，不再有腐蝕電流。通常把金屬表面最負(fù)的陽(yáng)極電位定義為陰極保護(hù)最小保護(hù)指標(biāo)。

  由于管道埋地后，各部位的電位都要發(fā)生變化(極化)，如圖2-2所示，所以從地表無法測(cè)量到某個(gè)陽(yáng)極或某個(gè)陰極的電位，能夠測(cè)量到的是很多陰極和陽(yáng)極的綜合電位，稱之為自然電位或腐蝕電位。

  金屬結(jié)構(gòu)的自然電位以及最負(fù)的陽(yáng)極電位會(huì)隨環(huán)境而變化經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)碳鋼結(jié)構(gòu)不論在何種環(huán)境下，最負(fù)的陽(yáng)極電位不會(huì)比-0.85V、更負(fù)，所以把-0.85V..定義為碳鋼結(jié)構(gòu)的最小保護(hù)電位。通過研究還發(fā)現(xiàn)，金屬的自然電位和其最負(fù)的陽(yáng)極電位之間的差值小于100mV，也就是說，從自然電位的基礎(chǔ)上，電位負(fù)向偏移100mv，結(jié)構(gòu)的電位就已經(jīng)比最負(fù)的陽(yáng)極電位還負(fù)。所以，100mV陰極極化指標(biāo)也是工程上經(jīng)常采用的最小陰極保護(hù)指標(biāo)。一般情況下，滿足100mV陰極極化指標(biāo)需要的

電流要小于滿足-850my，最小指標(biāo)所需要的電流量。

3.管地電位測(cè)量回路中土壤的 IR 降

  在管地電位測(cè)量過程中，經(jīng)常是把參比電極放在地表面，通過測(cè)試樁測(cè)量管道的電位，如圖2-3所示。管道埋地后，在陰極保護(hù)電源開啟之前測(cè)量到的管地電位為自然電位V。如果將管道金屬與土壤接觸面形成的雙電層假設(shè)成一個(gè)充電電池，那么該電位就是電池的殘壓。陰極保護(hù)電源開啟后，電流經(jīng)土壤流向管道，給該電池充電，該電池電壓也會(huì)逐步增大，假設(shè)該電壓增大了 AE，則把 AE稱為陰極極化。電池充滿電后的電壓稱為極化電位E。AE可以通過極化電位減去自然電位來計(jì)算。

  由于陰極保護(hù)電流在向管道流動(dòng)過程中會(huì)經(jīng)過土壤，而土壤具有電阻，把陰極保護(hù)電流在土壤中產(chǎn)生的電壓降定義為R降。電壓表的電壓讀數(shù)為通電電位，含有土壤中的電壓降(R降)和極化電位。為了消除通電電位中的IR降，通常采用瞬時(shí)斷電的方式。斷電瞬間，由于電流為零，則IR降也為零，把此時(shí)讀到的電位稱為瞬時(shí)斷電電位V，數(shù)值上等于極化電位E,。當(dāng)管道受雜散電流于擾時(shí)，因?yàn)殡s散電流沒辦法中斷，所以不能用斷電法測(cè)量管道極化的電位。

4.管地電位測(cè)量回路中導(dǎo)線的 IR 降

  如果測(cè)量導(dǎo)線中有電流流動(dòng)，如圖2-4所示，也會(huì)給測(cè)量的電位帶來誤差。眾所周知，恒電位儀面板上的陰極線和零位接陰線都是連接管道的，既然都是連接管道，為什么不能把陰極線作為測(cè)量線呢?就是因?yàn)殛帢O線中有電流流動(dòng)，會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來誤差。

  假設(shè)恒電位儀輸出電壓為8V，輸出電流為3A，在零位接陰與參比電極之間測(cè)量到的管地電位為-1350mv，在陰極電纜與參比電極之間測(cè)量到的電位是-1800my.，銅芯電纜截面積為16mm?，計(jì)算陰極電纜的長(zhǎng)度是多少?

  陰極電纜上測(cè)量到的電位與零位接陰電纜測(cè)量到的管地電位差值450mV是由陰極電纜上的電壓降造成的。已經(jīng)知道了陰極電纜的電壓降和電流，可以計(jì)算陰極電纜的電阻值，又知道陰極電纜的截面積，根據(jù)公式R=P--(銅的電阻率為1.72x10-Ω·cm很容易計(jì)算出陰極電纜線的長(zhǎng)度是139m。所以，當(dāng)電纜線中有電流流動(dòng)時(shí)，不能作為電位測(cè)量線，如犧牲陽(yáng)極與管道的連線以及管道之間的均壓線(跨接線)，如果將它們作為管地電位測(cè)量線，將會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來誤差。

5.管地電位之間的關(guān)系

  陰極保護(hù)中各電位之間的關(guān)系如圖2-5所示。通電電位等于自然電位加極化偏移及R降。通電電位減去極化電位(斷電電位)等于降，極化電位減去自然電位等于極化偏移

                                                                                  V =V+ΔE+IR; V-V =IR; レ-V=AE

6.防腐層漏點(diǎn) IR 降范圍

  如圖2-6所示，95%的IR降發(fā)生在10倍的漏點(diǎn)直徑范圍之內(nèi)，所以，通常的近參比法不會(huì)減小通電電位讀數(shù)中的R降。只有當(dāng)參比電極靠近防腐層缺陷點(diǎn)時(shí)，才能有效地減小土壤中IR降。與參比電極之間電阻最小或電位更高的防腐層缺陷點(diǎn)對(duì)電壓表讀數(shù)影響最大。