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摘要：埋地钢质管道的阴极保护电位的检测在管道的实际安全运行中非常重要，本文先介绍了传统埋地钢质管道阴极保护电位的检测方法—万用电表直接测量法，分别介绍了该方法的工作原理、检测步骤、优缺点及适用范围，指出了该技术存在的局限性，再详细介绍了试片断电法的工作原理等，通过两种方法实际应用对比，得出了试片断电法能准确测量出埋地钢质管道的实际阴极保护电位的结论。
关键词：试片断电法；埋地钢质管道；金属试片；阴极保护电位；IR降
1 概 述
埋地钢质管道的阴极保护电位的检测在管道的实际安全运行中非常重要，对于具有阴极保护系统的埋地钢质管道一般会定期测量其阴极保护电位，通过阴极保护电位来评价埋地钢质管道阴极保护系统的有效性。
由于埋地钢质管道所在土壤中存在IR降，管道的陰极保护电位采用普通检测方法很难获得准确的数据，因此要评价管道的是处于阴极保护状态还是腐蚀状态，普通方法检测的数据无法准确评价。
IR降：根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间电解质内产生的电压降。
2.传统埋地钢质管道阴极保护电位的检测方法
目前，传统的埋地钢质管道阴极保护电位的检测与评价方法主要有万用电表直接测量法。
2.1万用电表直接测量法
万用电表常见的仪器型号有VC9800等，它是一种多功能、多量程、便于携带的电子仪表。它可以用来测量电流、电压、电阻等物理量。它由表头、测量线路、转换开关以及测试表笔等组成。
工作原理：将万用电表的一端与待测金属管道相连，同时另一端与Cu/饱和CuSO4参比电极相连，并且Cu/饱和CuSO4参比电极与地面接触良好。通过将万用电表、金属管道、Cu/饱和CuSO4参比电极与大地接连形成完整的电回路，继而测量金属管道的阴极保护电位的一种方法。原理示意图见图1。
检测步骤：准备万用电表和硫酸铜Cu/饱和CuSO4参比电极，将万用电表的一条接线与管道直接连接，另一条线与Cu/饱和CuSO4参比电极线连接；将Cu/饱和CuSO4参比电极放在管道对应的地面上与地面紧密接触，保持放Cu/饱和CuSO4参比电极的地面潮湿（必要时可浇一些水）；读取万用电表稳定时的电位数值。
优点：简单直观、操作方便，价格便宜，一般数百元每套。
缺点：由于大地的土壤含有IR降，所以通过此法测得的管道阴极保护电位含有IR降，故不是真实值。
适用范围：土壤IR降比较小的区域，可利用万用电表测量具有阴极保护装置的埋地钢质管道的阴极保护电位。
3.试片断电法检测钢质管道阴极保护电位
试片断电法需要用到金属试片和CIPS测量仪，电流中断器，电流中断器的“通与断”时间可以任意调节，从0.1秒到几分钟均可，CIPS测量仪的中断周期与电流中断器一样可以任意调节，断电电位的测量时延迟时间的选择范围为5～250ms，最小时间步长为1ms[1]。
3.1试片断电法
工作原理：通过在待测埋地钢质管道的测试点处埋设一金属试片，其材质、埋设状态要和埋地钢质管道相同，金属试片通过仪器与埋地钢质管道连接，由埋地钢质管道提供保护电流对这块试片进行极化。这样就相当于使金属试片等效了埋地钢质管道。通过测量被极化后的试片的断电电位来反映埋地钢质管道的真实有效的阴极保护情况，继而来判定埋地钢质管道是处于阴极保护状态还是腐蚀状态[2]。
检测步骤：通过试片断电法来检测埋地钢质管道阴极保护电位的具体步骤分为三步：首先将埋地钢质管道用导线连接一个与该管道材质相同并已埋在地下面的金属试片，并使金属试片与该管道构成一个电流导通的回路，然后在管道与金属试片的导线中间安装一个电流中断器，通过电流中断器的“通与断”再经过测量仪器CIPS测得标准金属试片的瞬时“通与断” 电位——即管道的通电电位和管道的断电电位 。（接线方法见图2）
用这种测量方法测得的数据，包含管道阴极保护系统对管道产生的影响，是评价埋地燃气管道阴极保护系统有效性的较好方法。
优点：能得到消除了土壤IR降的准确的管道阴极保护电位。
缺点：价格比较昂贵，CIPS测量仪一般约30×104元/套。
适用范围：凡是有阴极保护装置的埋地钢质管道都可以进行阴极保护电位的测量。
4 两种方法实际应用对比
我们分别利用万用电表直接测量法和试片断电法对某燃气公司埋地钢质管道的共20处阀门、阀箱进行阴极保护电位测量，该测试桩所连接的埋地钢质管道的管径为D108*4.5，实际覆盖的管道总长度约3500米。
4.1数据采集与评价
通过两种方法在该测试桩获得的数据整理成图表，因数据量较大，故截取了部分数据（见表1），其中万用电表测出的阴极保护电位用电位1表示，试片断电法测出的阴极保护电位（即断电电位）用电位2表示，阴极保护评价是指按照相关行业规范和规程里的要求，对埋地钢质管道的阴极保护的有效性进行评价。如保护电位达标则管道得到了有效保护。
由于在阴极保护系统中，对于埋设在天然水和土壤中的金属管道，一般要求其保护电位为-0.85V至-1.5V之间，超出这个范围即阴极保护可评价为不达标。
4.2 数据分析
由于万用电表测出的阴极保护电位（电位1）是含有IR降的，而试片断电法测出的阴极保护电位（电位2）是不含IR降的，故同一个检测点会出现电位1的绝对值大于電位2，例如，表1中新里程汽车服务中心南阀门（W03304）这个位置的电位1的值是-962 mV ，按照阴极保护评价标准是达标的，但是其去掉IR降的真实阴极保护电位为-545 mV，显然是不达标的，另外也有兆祥东路果房路口（W05612）这个位置的电位1是不达标的，但是该处去除了IR降的电位2居然是达标的，万用电表直接测量法在这次的实际检测中的正确率只有45%，所以万用电表直接测量法测量的结果会造成很多大家都认为阴极保护的保护措施做的非常好的管道或者其他金属结构物，发生了严重的腐蚀穿孔，后果非常严重，造成的损失也非常巨大。因为这种原因而使整个阴极保护系统失败的例子也非常多，例如四川某气田南干线，开始施工的时候大家都认为这次的阴极保护系统做的很好，可是实际检查才知道，管道的腐蚀程度已经非常严重。
5.结束语
试片断电法既能消除IR降的影响，准确测量出埋地钢质管道的实际阴极保护电位（即断电电位），在实际工作中较为实用，通过实际的阴极保护电位能正确地评价埋地钢质管道阴极保护系统的有效性。
参考文献：
[1]刘军. 试片法测量管道的断电电位[J].煤气与热力，2015，35（05）：B20-B23.
[2]杨义军.极化探头在埋地钢质管道阴极保护的应用[J].煤气与热力，2010，30（04）：A24-A26.
关键词：试片断电法；埋地钢质管道；金属试片；阴极保护电位；IR降
1 概 述
埋地钢质管道的阴极保护电位的检测在管道的实际安全运行中非常重要，对于具有阴极保护系统的埋地钢质管道一般会定期测量其阴极保护电位，通过阴极保护电位来评价埋地钢质管道阴极保护系统的有效性。
由于埋地钢质管道所在土壤中存在IR降，管道的陰极保护电位采用普通检测方法很难获得准确的数据，因此要评价管道的是处于阴极保护状态还是腐蚀状态，普通方法检测的数据无法准确评价。
IR降：根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间电解质内产生的电压降。
2.传统埋地钢质管道阴极保护电位的检测方法
目前，传统的埋地钢质管道阴极保护电位的检测与评价方法主要有万用电表直接测量法。
2.1万用电表直接测量法
万用电表常见的仪器型号有VC9800等，它是一种多功能、多量程、便于携带的电子仪表。它可以用来测量电流、电压、电阻等物理量。它由表头、测量线路、转换开关以及测试表笔等组成。
工作原理：将万用电表的一端与待测金属管道相连，同时另一端与Cu/饱和CuSO4参比电极相连，并且Cu/饱和CuSO4参比电极与地面接触良好。通过将万用电表、金属管道、Cu/饱和CuSO4参比电极与大地接连形成完整的电回路，继而测量金属管道的阴极保护电位的一种方法。原理示意图见图1。
检测步骤：准备万用电表和硫酸铜Cu/饱和CuSO4参比电极，将万用电表的一条接线与管道直接连接，另一条线与Cu/饱和CuSO4参比电极线连接；将Cu/饱和CuSO4参比电极放在管道对应的地面上与地面紧密接触，保持放Cu/饱和CuSO4参比电极的地面潮湿（必要时可浇一些水）；读取万用电表稳定时的电位数值。
优点：简单直观、操作方便，价格便宜，一般数百元每套。
缺点：由于大地的土壤含有IR降，所以通过此法测得的管道阴极保护电位含有IR降，故不是真实值。
适用范围：土壤IR降比较小的区域，可利用万用电表测量具有阴极保护装置的埋地钢质管道的阴极保护电位。
3.试片断电法检测钢质管道阴极保护电位
试片断电法需要用到金属试片和CIPS测量仪，电流中断器，电流中断器的“通与断”时间可以任意调节，从0.1秒到几分钟均可，CIPS测量仪的中断周期与电流中断器一样可以任意调节，断电电位的测量时延迟时间的选择范围为5～250ms，最小时间步长为1ms[1]。
3.1试片断电法
工作原理：通过在待测埋地钢质管道的测试点处埋设一金属试片，其材质、埋设状态要和埋地钢质管道相同，金属试片通过仪器与埋地钢质管道连接，由埋地钢质管道提供保护电流对这块试片进行极化。这样就相当于使金属试片等效了埋地钢质管道。通过测量被极化后的试片的断电电位来反映埋地钢质管道的真实有效的阴极保护情况，继而来判定埋地钢质管道是处于阴极保护状态还是腐蚀状态[2]。
检测步骤：通过试片断电法来检测埋地钢质管道阴极保护电位的具体步骤分为三步：首先将埋地钢质管道用导线连接一个与该管道材质相同并已埋在地下面的金属试片，并使金属试片与该管道构成一个电流导通的回路，然后在管道与金属试片的导线中间安装一个电流中断器，通过电流中断器的“通与断”再经过测量仪器CIPS测得标准金属试片的瞬时“通与断” 电位——即管道的通电电位和管道的断电电位 。（接线方法见图2）
用这种测量方法测得的数据，包含管道阴极保护系统对管道产生的影响，是评价埋地燃气管道阴极保护系统有效性的较好方法。
优点：能得到消除了土壤IR降的准确的管道阴极保护电位。
缺点：价格比较昂贵，CIPS测量仪一般约30×104元/套。
适用范围：凡是有阴极保护装置的埋地钢质管道都可以进行阴极保护电位的测量。
4 两种方法实际应用对比
我们分别利用万用电表直接测量法和试片断电法对某燃气公司埋地钢质管道的共20处阀门、阀箱进行阴极保护电位测量，该测试桩所连接的埋地钢质管道的管径为D108*4.5，实际覆盖的管道总长度约3500米。
4.1数据采集与评价
通过两种方法在该测试桩获得的数据整理成图表，因数据量较大，故截取了部分数据（见表1），其中万用电表测出的阴极保护电位用电位1表示，试片断电法测出的阴极保护电位（即断电电位）用电位2表示，阴极保护评价是指按照相关行业规范和规程里的要求，对埋地钢质管道的阴极保护的有效性进行评价。如保护电位达标则管道得到了有效保护。
由于在阴极保护系统中，对于埋设在天然水和土壤中的金属管道，一般要求其保护电位为-0.85V至-1.5V之间，超出这个范围即阴极保护可评价为不达标。
4.2 数据分析
由于万用电表测出的阴极保护电位（电位1）是含有IR降的，而试片断电法测出的阴极保护电位（电位2）是不含IR降的，故同一个检测点会出现电位1的绝对值大于電位2，例如，表1中新里程汽车服务中心南阀门（W03304）这个位置的电位1的值是-962 mV ，按照阴极保护评价标准是达标的，但是其去掉IR降的真实阴极保护电位为-545 mV，显然是不达标的，另外也有兆祥东路果房路口（W05612）这个位置的电位1是不达标的，但是该处去除了IR降的电位2居然是达标的，万用电表直接测量法在这次的实际检测中的正确率只有45%，所以万用电表直接测量法测量的结果会造成很多大家都认为阴极保护的保护措施做的非常好的管道或者其他金属结构物，发生了严重的腐蚀穿孔，后果非常严重，造成的损失也非常巨大。因为这种原因而使整个阴极保护系统失败的例子也非常多，例如四川某气田南干线，开始施工的时候大家都认为这次的阴极保护系统做的很好，可是实际检查才知道，管道的腐蚀程度已经非常严重。
5.结束语
试片断电法既能消除IR降的影响，准确测量出埋地钢质管道的实际阴极保护电位（即断电电位），在实际工作中较为实用，通过实际的阴极保护电位能正确地评价埋地钢质管道阴极保护系统的有效性。
参考文献：
[1]刘军. 试片法测量管道的断电电位[J].煤气与热力，2015，35（05）：B20-B23.
[2]杨义军.极化探头在埋地钢质管道阴极保护的应用[J].煤气与热力，2010，30（04）：A24-A26.