1、美國腐蝕工程師協會 國際腐蝕協會美國腐蝕工程師協會標準RP0100-2000第21090號條款7示準推存規范預應力混凝土圓筒管線的陰極保護本NACE國際標準代表了那些已經評閱過本文件及其范圍和條款的個體會員的一致意 見。本標準的接受范圍決不排斥那些與本標準不一致的加工制造、市場營銷、采購或產品應用、工藝或流程，不論其采用本標準與否。本標準沒有任何內容可被解釋為通過暗示或其它 方式對于涉及由專利保護的方法、儀器或產品的加工制造、銷售或使用進行授權，或對于任何侵犯專利特許權責任的行為進行賠償和保護。本標準陳述的是最低要求，但決不可以解釋為限制使用更好的工藝和材料。本標準也并非適用于與此類問題相關的

2、所有情況。在某些特殊實例不可預見的情況下，本標準可能是無效的。國際 NACE不對非本機構對本標準的解 釋說明及應用承擔責任，僅對依據國際NACE管理程序和政策出版發行的國際NACE官方解釋說明資料承擔責任，且不包括個人詮釋的出版發行物。所有使用本標準的用戶在應用本標準之前，必須對有關健康、 安全、環境和規范性的文獻進行認真閱讀，從而確定本標準的可適用性。NACE國際標準沒有必要對涉及到關于應用 本標準中推薦或提及的材料、設備和（或）操作中潛在的健康問題、安全問題和環境危害進行詳述。所以，使用 NACE國際標準的用戶，在應用本標準之前有責任采取適當的健康、 安全和環境保護措施； 在必要的情況下，

3、可以向相關領域的權威專家進行咨詢，以滿足遵守已有的相關規范制度的要求。注意事項：NACE國際標準屬于定期更新性資料，有時會在沒有事先通知的情況下可能對標準中的內容進行必要的修訂或撤銷。NACE國際標準通常要求，自本標準最初出版發行日期起不超過五年， 要對標準的有關內容進行重新審定、修訂或撤銷；因此，用戶應當及時獲取本標準的最新版本資料。購買使用本標準的用戶，可以通過與美國防腐工程師協會會員服務部聯系來獲取所有標準的最新信息和其它NACE國際出版發行資料。聯系方式：美國腐蝕工程師協會國際會員服務部，郵政信箱 218340,休斯頓，德克薩斯州77218-8340（電話 +1281228-6200）

4、。批準 2000-01-14NACE國際郵政信箱218340休斯頓，德克薩斯州 72218-8340+1 281/2286200ISBN 1-57590-096-32000,國際 NACERP0100-2000刖百本標準給出了關于預應力混凝土圓筒管 （PCCP）防腐控制的陰極保護技術的推薦規范， 目的在于為從事該領域的工程設計技術人員提供指南。本標準中推薦的規范適用于有或沒有充分防護涂層的新建或已建埋地管線。本標準中所推薦的規范應在有資格從事埋地或水下金屬管線腐蝕控制的專業人員指導 下應用。這些人員可以是通過NACE注冊的專業工程師，或被 NACE確認的腐蝕專家或陰極保護專家，上述人員的專業活

5、動應包括有足夠預應力混凝土結構陰極保護工作的經驗。本標準由美國腐蝕工程師協會T-10A-28任務組編訂完成，該組為T-10A專業委員會的一個專業從事陰極保護的部門。為了提供本主題各個方面的專家意見和吸取所有對此感性趣的團體的建議，T-10A-28任務組由以下人員組成：防腐顧問、咨詢工程師、建筑師、陰極 保護工程師、研究員、管線業主以及來自工業和政府機構的代表。本標準是在T-10地下腐蝕控制委員會的贊助下，由美國腐蝕工程師協會出版發行。在美國腐蝕工程師協會國際標準中，“務必”、“必須”、“應”和“可”的概念理解，可參照美國腐蝕工程師協會出版物命名手冊，第三版，8.4.1.8段。其中“務必”和“必

6、須”是說明一種強制性要求；“應”則表示被認為合適而建議的，但不屬于絕對強制性的要求；“可” 則用以陳述具有可選擇性的內容。國際NACERP0100-2000NACE國際標準推薦規范預應力混凝土圓筒管線（PCCP）的陰極保護目錄 TOC o 1-5 h z .總則,1.定義,2.陰極保護要求的確定,3.陰極保護標準,4.陰極保護系統的設計,5.陰極保護系統的安裝,11.陰極保護系統的啟動與調節，,，13.陰極保護系統的運行與維護，,，14.陰極保護紀錄,15參考文獻,1717j I / jrn/V,d, I圖表目錄圖 1:極化作用圖,1圖 2: 100 毫伏極化衰減，,，4圖3:典型接頭跨接圖

7、3A:內部跨接電纜,8圖 3B:跨接夾 ,8圖3C:用鋼片在外部跨接電纜,9圖3D :用改造后的錨塊在外部跨接電纜,9圖 3E:跨接夾 ,10圖 3F:跨接條 ,10圖 3G:跨接電纜,10國際NACERP0100-2000第一章引言由于混凝土和預應力鋼絲具有相似的 熱力學膨脹系數，而且混凝土通常對鋼材有 良好的防腐保護功能，所以通常認為它們是 可兼容的材料。由于硅酸鹽水泥的強堿性， 使包裹在混凝土中的鋼筋表面形成了一層 穩定的、可減緩腐蝕的鈍化氧化膜。如果鋼 筋表面沒有這層的鈍化氧化膜、或者鈍化氧化膜遭到削弱或破壞的話，鋼筋則容易遭到 腐蝕。當存在如下情況時，如鋼筋沒有完全被包裹在混凝土中、

8、由于混凝土與侵蝕性氣 體（或液體）發生了化學反應而喪失強堿性、 存在其他侵蝕性離子或過量的氯化物等，混凝土中鋼筋表面的這種保護性的氧化膜將 難以形成或會遭到破壞。 如果出現了上述一 種或多種情況，鋼筋將會由于與濕氣和氧發 生接觸而發生腐蝕現象。電化學腐蝕電池是造成金屬構筑物 腐蝕的基本原因。一個電化學腐蝕電池包括 四個組元，即：陽極，發生氧化反應的電極； 陰極，發生還原反應的電極；金屬路徑，由總則電子流動所形成電流的通道；電解質（如混凝土空隙中的溶液），作為離子流動形成電 流的水介質。只要消除上述四個組元當中一 個，就能夠防止腐蝕現象的發生。在電化學腐蝕電池反應中，可以通過測量電位（電壓）方式

9、來確定陰極區和陽極 區的相對位置。這可以通過測量浸入電解液 中的金屬和一個穩定的參比電極間的電位（電壓）來實現。這項技術也可以用于衡量 陰極保護的效能。陰極保護陰極保護理論可由腐蝕的電化學基本原理進行完整的解釋。 陰極保護就是將被保護的金屬表面作為電化學腐蝕電池的陰極來減緩金屬表面腐蝕的一項技術（見圖1）。十惰化活躍E0a：E0c：Ea,p :Ec,p：陽極區域的平衡或開路電位陰極極區的平衡或開路電位陽極區極化電位（實際結構中可觀測到的電位）陰極區極化電位（實際結構中可觀測到的電位）圖1極化圖（休斯頓，德摘自NACE標準RP0290（最新版）增強空氣暴露鋼筋混凝土結構的陰極保護” 克薩斯州：美

10、國腐蝕工程師協會）國際NACERP0100-2000對于已經出現了腐蝕現象的預應力 混凝土圓筒管線，可以采用陰極保護的方 法來控制腐蝕的進一步加劇。然而，陰極 保護并不能代替已經損失的鋼材或者將 已腐蝕的鋼材恢復到原橫斷面上。為達到充分陰極保護目的，要求單節PCCP內部和相鄰PCCP之間的金屬元件 電連續。注：有關詳細信息可以查閱本書后所附的相關參考文獻。本標準的目的是為建立陰極保護系統最 低要求提供指南，可適用于如下情況：新管線：由于包裹在混凝土中鋼筋 的表面形成了一層惰性保護膜，通常不需 要采取陰極保護措施。但是，應對管線進 行定期監測以確定是否有腐蝕現象的發 生。已有管線：應該對其進行詳

11、細研究， 以確定已有管線遭受劇烈腐蝕的范圍。當 這些研究表明，腐蝕將影響管線的安全運行或經濟運行時，應采取適當的腐蝕控制 措施，其中也可包括陰極保護措施。陰極保護措施的實施和維護只有在 調查表明正在發生腐蝕，且能夠確定足夠 的電連續已經存在或可被建立的狀況時 進行。有時存在陰極保護無效或部分有效的 特殊條件，比如在受到臨近結構的屏蔽作用 的情況下。只要負責腐蝕控制的人員能夠充 分證明本標準中強調的目標已經達到，在一些待殊情況下與本標準有所不符是允許的。只有保持本標準內容的完整性，才能精 確而又正確的應用本標準。如果僅使用或參 考本標準中特定的段落或章節，將會導致對 本標準中的建議和規范的曲解和

12、誤用。由于埋地或水下管線暴露后的情況復雜，本標準不能為每種情況都規定出專門的規程。第二部分定義陽極：電化學電池的電極， 在此電極上發生 氧化反應。在外電路中電子從陽極流出，通 常在此電極發生腐蝕并有金屬離子進人溶 液。衰減：電流在導體中流動引起的電量損失。陰極：電化學電池的電極， 在該極上以發生 還原反應為主，在外電路中電子流向陰極。陰極保護：是一項通過將金屬表面作為電化學電池中的陰極來減小金屬表面腐蝕的技 術。連續性跨接：是指提供可導電結構（構筑物） 間電連續性的金屬連接。去極化：在電化學電池中，電流阻力因素的 去除。電連續：與其他金屬元件或結構電連接狀 況。電絕緣：與其他金屬構筑物或環境呈

13、電氣隔 離的狀態。電調查：為得到用來推斷與腐蝕或腐蝕控制 相關的特定電化學條件的基礎信息所采用 的電測量措施。電解質：含有在電場中可遷移離子的化學物 質。啟動（開）：是指陰極保護系統的開始通電 運行的初始過程。外部構筑物：除被指定為目標系統一部分以 外的任何金屬結構。犧牲陽極：一種金屬，由于其在電偶序中的 相對位置，當其在電解質中與比其在電偶序 中更惰性的金屬或金屬組偶接時能提供保 護。這種陽極是陰極保護中電子來源。氫脆：金屬由于吸收氫而導致的韌性損失。 強制電流：由供電設備強加于陰極保護裝置 電極系統的電流（如陰極保護中使用的直流 電（DC）。國際NACERP0100-2000瞬斷電位：當外

14、加電流停止后電極的瞬間極 化電位；非常接近于當電流存在時的理想電 位降值。干擾：電流流經非預期的結構時產生的作 用。IR降：依據歐姆法則，電流通過電阻時的 電壓降。極化：因電流流過電極與電解質界面而導致 的電極電位與開路電位的偏差。極化衰減：由于施加電流的中斷而引起的電 極電位隨時間的下降。極化電位：通過構筑物電解質界面的電位， 等于腐蝕電位與陰極極化電位之和。預應力混凝土 ：內部具有一定大小和分布的 應力的混凝土，該應力產生于設備加載到預 期度；在PCCP中，預應力是通過張拉以螺 旋形式纏繞在混凝土芯或鋼筒上的預應力 鋼絲產生的。整流器：將交流電流轉換成直流電流的電氣 裝置。參比電極：在相似

15、的測量條件下開路電位是 可認為是恒定不變的電極，常用來測量其它 電極的相對電位。反向電流開關：防止金屬導體中直流電流發生反向的裝置。跨步和可觸電位：存在于電介質表面距離為 一步或一米的兩點間的電位坡降，或接地金屬物體與距人通常可觸及距離（一米）的電 介質表面一點間的電位梯度降。雜散電流：在非預期回路中通過的電流。雜散電流腐蝕：由非指定回路電流而引起的 腐蝕。比如外來土壤電流引起的腐蝕。第三章陰極保護需求的確定本章推薦了確定埋地或水下預應力混凝 土圓筒管線的陰極保護法腐蝕控制必要性 的判斷準則。確定陰極保護措施實施的必要性，可由 下列的一組或多組基礎數據來決定：腐蝕檢測、運行和維護紀錄、目視檢查

16、、類似管線 類似環境條件下的測試結果、緊密時間間隔 的電位測量、在線檢測、工程和設計規范、 以及運行、安全和經濟上的要求。影響陰極保護必要性的環境和物理因 素包括如下幾點：管線的腐蝕速率；與設計規范相關的管道工作壓力和 土壤覆蓋；相對于其它有關設施的管線位置；系統以外的雜散電流源；土壤的電阻系數、pH、氯和硫的濃 度。影響陰極保護需求的經濟因素包括如 下幾點：在管線預期的使用期限內管道系統 的維護費用；腐蝕事故的意外費用，比如公共責任 索賠要求、財產損壞索賠要求、自然設施的 損壞、清理場地環境的費用、由于使用的中斷而造成收入的損失、管道系統的更換費用 的損失；腐蝕控制的費用，比如為避免已知的

17、腐蝕條件而使管道移位、管道系統的重新修 補、應用其它腐蝕控制方法、應用選擇的或 禁止的回填、為限制可能的電偶作用而采用 的電絕緣。在某些條件下，施用陰極保護并不可 取，比如：國際NACERP0100-2000當施用的是預應力IV類線時。IV類線是指預出類線的最大拉伸力。在ASTM 1 A 648應力線拉伸力高于 ASTM （1）A 648中給定的中并沒有提及W類線。第四章陰極保護的標準本章中列出了作為陰極保護和PCCP管線腐蝕控制指南的標準。本章中的準則是通 過實驗室經驗論證和（或）通過成功運行的陰 極保護系統中得到的數據評價所證實的。應采用可靠的工程實踐確定滿足這些準則所 需要的測試方法和次

18、數。100mv的極化建立/衰減：預應力線和 任何其它需要保護的金屬預埋件在腐蝕區 域的陰極極化電位值最小為100mv。極化建立可以通過對比測量應用電 流之前基線電位和已經應用電流一段時間 之后的極化電位（無IR降或瞬斷）來確定。 IR降是指中斷陰極保護電流時瞬時產生的 電位轉換。鋼筋的瞬時轉換電位就作為極化 電位。圖2將IR降描述為開路電流和瞬時 斷開電流之間的電位差。 極化建立則是基線 電位與極化電位之間的差。結合實踐來考 慮，極化建立準則的滿足可能經過在應用電 流之后的數秒、數分鐘、幾小時、幾天、幾 周、或幾個月的時間。時間-100 -200 伏毫I 位電筋鋼強加-300-400 -500

19、最終“斷開”電位瞬時“斷開”電位-410mv“通”電位芍00mv-600 - -700極化作用= 最終斷開電位 -瞬時斷開電位-272 - (-410 mv) + 138 mv圖2 : 100mv極化最減摘自NACE標準RP0290（最新版）“空氣暴露加強鋼筋混凝土結構 的陰極保護 （Houston, TX: NACE）美國試驗材料協會，100 Barr Harbor Dr., West Conshohocken, PA 19428 2959。國際NACERP0100-2000以銅銅硫酸鹽作參比電極 （CSE）時, 極化電位負于-1000毫伏將可以防止氫的生 成和高強度預應力線可能出現的氫脆現

20、象。在pH值為12.4的堅硬灰漿中，如果極化電 位超過-1044mv （CSE）的話，將會在金屬表 面有氫產生。和任何其它來源（包括腐蝕反 應）的在管線上流動陰極電流一樣，陰極保 護電流也能夠產生氫。 產生的原子氫能進入 金屬線，從而導致金屬的韌性下降。當暴露 在低pH值環境中，金屬表面在正電位更高 時就能夠生成氫。當出現這種情況時，最大容許極化電位應當降低。然而，當pH隨著 陰極電流的流動而升高時，-1000mv的最大 極化電位也可以應用。極化電位建立或衰減少于4.1.1節中的100mv標準時，就可能足以提供充分的陰極 保護。可以通過長時間的目視檢查來證實陰 極保護的有效性。而這些方法有時并

21、不實 用，所以滿足本章中一條或幾條準則，即可證明已經達到了充分的陰極保護。當出于因某些原因挖出管道時，應檢查管道腐蝕情況 和防護層狀況。第五章陰極保護系統的設計本章推薦了能滿足第 4章所列的一項或 幾項準則，提供有效腐蝕控制的陰極保護系 統的設計步驟；并將對超過預期運行壽命的 陰極保護系統運行的最大可靠性進行分析。在陰極保護系統的設計過程中，必須充 分考慮到下列問題：識別主要的建議安裝位置、材料 的規格和選擇、安裝運行的危害條件， 以確保陰極保護系統能夠可靠、安全、 經濟的安裝和在預期壽命運行期內運 行，并提供陽極系統定期更換。材料及安裝操作要求符合適用的 標準，如由NFPA2發布的國家電氣規

22、 程（NEC）,由 NEMA 3）和 NACE 發布 的相關標準，還有其他適用的規程和標準。陰極保護系統安裝位置的選擇應 當保證埋地或水下金屬構筑物產生有害 影響的電流或大地電位梯度最小，以免 造成對其它埋地或水下金屬結構的有害 影響。通過與附近管線、電氣輸送線路以及其它系統操作人員進行聯合調查， 以認定彼此均滿意的干擾問題解決方 案。鋼材的雜散電流腐蝕有別于其它由 直流引起的腐蝕破壞，它對管線而言屬 于外源引起的腐蝕。對懷疑有干擾電流 存在的區域，應當進行檢測，并對陰極 保護系統進行相應的修改。避免過高的電壓和電流，以免析 氫而危害預應力線。上述所需要考慮的 因素以及保護性電流的配給能力決定

23、了 電源的必需間隔。限制整流器輸出以提供安全的跨 步和接觸電壓。準備設計或施工圖、詳細資料、定 量的羅列出每個陰極保護安裝的方案、 詳細的陽極布局、有關的典型截面、材 料和尺寸公差、以及元件在預應力混凝 土圓筒管線上的位置。所有經過、穿過或臨近保護管線的 金屬的絕緣情況。在陰極保護系統設計 中，應當充分考慮電氣絕緣或其它措施 以避免雜散電流腐蝕。 國際電氣制造業協會 (NFPA) , 1 Batterymarch Park, Quincy, MA 02269-9101。 國家電子顧問委員會(NEMA), 1300 N. 17 th St., Ste. 1847, Rosslyn, VA 222

24、09。國際NACERP0100-2000對供給管線的電流，要求有足夠的隨 時間變化的容限和充分的電流分布，以便于可以有效地達到所選用陰極保護標準的要 求。在干擾或損傷可能性最小的位置安裝 陽極和整流器。為測試和評價系統性能提供充分的監 測設施。通常應用便攜式參比電極來測量可 能存在的電位，除了某些受實際條件限制的 情況。例如瀝青或其它非導電性材料的公 路，或接近陰極保護的表面非常困難而受到 限制的情況。在這些情況下，可以考慮在可 接近測試點安裝永久性參比電極。有關設計所用的信息資料：下列有關管線的詳細說明、圖紙和 操作規范的資料：線路圖和地圖集；建筑日期；管子、配件和其它附件；砂漿涂層、保護層

25、和薄膜；外部覆蓋層；腐蝕控制測試站點；電氣絕緣裝置；管線斷面內部或管線斷面之間的電跨接；架空、管橋和水下穿越。與管道系統現場條件有關的資料 如下：已有的和規劃的陰極保護系統；可能存在的干擾來源；特殊環境條件，如地下水位置；相鄰的埋地金屬構筑物 (包括位置、所有權和腐蝕控制方法 )；管線的可接近性；電源的可利用性；與外部構筑物電絕緣的可行性。現場調查、腐蝕測試數據和運行經 驗所獲得的有用的資料如下：滿足適用準則的保護電流需要量；電解質的電阻率；電連續性；電絕緣情況；外覆蓋層的完整性；累計的泄漏歷史；干擾電流；與施工技術要求不同之處；其它維護和運行數據。如果先前的經驗和測試數據可用 來評估電流需要

26、量、電解質電阻率和其 他設計因素，就不必在實際使用陰極保 護之前非進行現場調查不可。一些物理 空間的可利用性、可接近性、維護的通 行權、安全和其它建筑和維護方面的因 素也應當予以考慮。陰極保護系統的類型：犧牲陽極系統犧牲陽極是用鎂、鋅和鋁的合金 材料制造。陽極既可單獨也可成組與管 道連接。犧牲陽極的電流輸出受陽極對 管道的驅動電壓和電解質電阻率的限 制。外加電流陽極系統強制電流用輔助陽極可以是石 墨、高硅鑄鐵、貴金屬、混合金屬氧化 物或鋼等材料。通過絕緣電纜把它們單 獨或成組地與直流電源(如整流器或發 電機)的正極相連。管道連到直流電源的 負極。關于影響陰極保護系統類型選擇因 素主要有如下幾點

27、：保護性電流需要量；避免持續極化作用電位小于-1000mv (CSE);對雜散電流導致管道和大地間明顯的電位波動區不宜使用犧 牲陽極；對鄰近構筑物造成陰極保護干 擾電流影響的地區不宜使用強 制電流陰極保護系統；電源的可利用性；實際可利用的空間，與外部構筑物的靠近程度，獲得通行權，地 表條件，街道和建筑物的存 在.穿越河流及其他安裝和維護 方面的因素；通行區域未來的發展和今后管 道系統的擴大；安裝、運行和維護的費用；環境的電阻率；國際NACERP0100-2000影響陰極保護系統設計的因素：系統的設計將避免持續極化電位高于 -1000mv (CSE)。陽極的布置(深度和/或距 離)必須達到一個平

28、衡在被保護管線斷面上 的最少100mv的極化變換的情況下，極化 作用電位不超過-1000mv (CSE)。持續運行 的極化電位高于-1000mv的話，可能會引起 預應力管線的氫脆和保護失敗。在給定環境中，從陽極表面輸出同樣的 電流密度時，不同的陽極材料具有不同的消 耗速率。因此，針對給定的電流輸出，陽極 的壽命取決于環境條件、陽極材料、陰極保護系統中的單個陽極表面積、質量和陽極數 量。已有的陽極性能數據可用來計算大致的 消耗率。陽極的尺寸、埋深、排列及電解質電阻 率可用來計算陽極系統對電解質的電阻。有關這些因素的公式和圖表，可以從文獻中或制造商處得到。犧牲陽極系統的設計應考慮陽極對管 道電位、

29、電解質電阻率、輸出電流，以及特 殊情況下的導線電阻。 不必對每個陽極或陽 極系統單獨設計。在大多數土壤中通過使用專門的回填 料，可使犧牲陽極的性能得到改善。最常用 的是石膏、膨潤土、和無水硫酸鈉的混合物。通過在輔助陽極周圍使用專用回填 料，可以減少所需的陽極數量，延長使用壽 命，最常用的材料是煤焦炭、燃燒石油焦炭 及天然或人造石墨。在設計大范圍的分布式陽極的強制電 流系統時，應考慮沿陽極連接電纜(匯流電纜)的電壓和電流的衰減。在這種情況下， 陽極系統的設計，應是使陰極保護的末端達 到充分的腐蝕控制目標下的最佳的陽極系 統長度、陽極間距和尺寸，以及電纜尺寸。在陽極反應生成的氣體滯留可能削弱 強制

30、電流陽極地床釋放電流能力的地方，應采取適當的陽極排氣的措施。對于系統同等的電流輸出，增加專用回填料的表面積或增 加陽極的數量可降低氣阻。設計圖和技術說明書應繪制足夠的圖紙，標明被保護管道的 總體布置及結構構件、腐蝕控制測試站導電 跨接、電絕緣裝置和相鄰的地下或水下金屬 構筑物等主要項目的所處位置。應繪制每個強制電流陰極保護設施的 布置圖，表示出陰極保護系統的各個部分 相對被保護管線和主要實際地標的細節和 位置。這些圖紙應包括有關通行權的資料。犧牲陽極安裝的位置應標記在圖紙 上，或記錄在表格中，同時適當記載出陽極 類型、重量、間距、埋深和回填。應制訂陰極保護系統施工中所涉及的 各種材料和安裝作法

31、的技術說明書。電連續性必須保證預應力線、鋼圓柱面和臨近 管線斷面的電連續性。大多數情況下，預應力線與鋼圓柱面在加工制造過程中是電連 接的。非焊接的管線襯墊裝配接頭通常不是 電連續的。管線接頭處的電連續性可以通過 以下兩種方法來實現，穿越接頭處的跨接或 在預應力線上應用改造后的預應力線錨塊 進行連接。典型的聯接處理見圖3。管線的設計和加工圖紙可用來確定是否在加工制 造過程中預應力線與鋼圓柱面的連接和是 否在安裝過程中管線接頭進行連接。國際NACERP0100-2000鑿除砂漿內襯管線的內直徑管線的內直徑與每個連接環熔接的30cm(12in.)長絕緣絞合銅電纜與圓管電連接的金屬絲短路帶管線轉換接頭

32、處截面管線起拱線處截面3A.內部跨接電纜3B.跨接夾厚厚度= 0.340 cm (0.134+ in.)寬 =3.18+ cm (1.25+ in.)混凝土芯內襯中的凹槽可以在管線現場安裝后按要求鑿出，也可在管線制造時預留。 如圖3A和3B所示，當在管內部連接時，將連接電纜或跨接夾焊接在連接環處，所有凹進處均以水泥砂漿填充。圖3A和3B:典型接縫跨接詳圖在嵌入的圓柱型管線中，在管線制造 過程中有時沿著混凝土芯長度方向設置細 鋼絲短路帶，并成螺旋形地纏繞在預應力線 上。這種短路帶可以減少長預應力線每個斷 面內的縱向電衰減。在陰極保護過程中，這 種短路帶有助于更多的管線斷面內部電流 均衡分布；在某

33、些情況下，由此引起的衰減 性能的改善對電源的經濟間距而言是必要 的。相鄰的管線結合處是否電連續可以采 用多種電氣方法來確定。當管線中正有電流通過或正處于陰極保護中時，可以采用密間隔電位測量。如果連接處出現電位的突然變 化，則意味著出現了不連續現象。切不可用通過焊接到預應力線上的方 式來實現電連續。如果難以通過與鋼接縫焊 接實現電連續，如圖 3D所示，可以使用焊有跨接帶的改造錨塊。這種錨塊與在管材制造中將預應力線連接到管上的錨塊相類似。電絕緣當為了便于陰極保護的應用而需要在系統的某部分進行電絕緣時， 一些絕緣裝 置可以安裝在管線內部，比如法蘭裝置、預 制管子接頭或聯結器等。絕緣裝置的安裝位 置應

34、當主要包括如下：設施所有權更換的地點；不同類型金屬的連接處，比如帶有涂層鋼管和可鍛鐵管的連接處；有雜散電流的區域，比如交叉的陰極保護管線處；有關電絕緣的需求、方法、裝置、設 備規格以及設備安裝等方面的附加信息資 料可以查閱“美國腐蝕工程師協會標準 RP0286”。國際NACE電纜上允許接縫活動的松弛件RP0100-2000在工廠內將6.35-cm (2.5-in.)(最小)寬的鋼 片焊接到連接環上。位于管線頂部。在現場將絞合銅電纜熔接在鋼片上。規格見規定。將金屬絲短路帶電連接到管筒上3C.用鋼片在外部跨接電纜電纜上允許接縫移動的松弛件改造過的錨塊銅電纜或鋼條將金屬絲短路帶電連接到管筒上3D.用

35、改造錨塊在外部跨接電纜當如圖3c和3D所示從外部進行連接時，連接電纜要分別焊接到角型夾上或改造錨塊上, 行接縫灌漿來封閉。并從外部進圖3c和3D :典型接縫跨接詳圖5.10腐蝕控制測試站用于檢測電位、電流和電阻 的測試站點應當處于便于陰極保護檢 測、偏離交通線路的安全位置。測試 站點可以設置在如下地點：(a) (b) (c) (d) (e) (g) (h) (i) 管道棚；金屬管線交叉口； 絕緣結合處；排水溝交叉口 ； 橋梁交叉處； 管閥站或通風口； 犧牲陽極安裝點； 道路交叉處或小路區;雜散電流區； 整流器安裝點。國際NACE難燃填料帶1.91 cm （0.750 英寸）鐘狀頭嵌入的砂漿防護

36、層RP0100-2000套管頭1.3 cm （0.50 英寸）3E.跨接夾厚度= 0.340cm （0.1324英寸）寬=3.18+ cm （1.25土 英寸）3F.跨接條直徑=0.953cm （0.375 英寸）寬 =10.8 cm （4.25 英寸）電纜上允許接縫活動的松弛件在現場將絞合銅電纜熔接在鋼片上。規格見規定。在工廠內將6.35-cm (2.5-in.)(最小)寬的鋼 片焊接到連接環上。位于管線頂部。3G.跨接電纜如圖所示連接方法可以保證跨縫導電性和適應由管線沉降所產生的相關移動。如圖3E和3F所示，為給跨接帶焊接提供通路，需要在管線現場安裝后按要求在砂漿防護層內鑿出凹槽。接 縫在

37、現場焊接的情況下，不要求進行單獨的連接處理。圖3E、3F和3G:典型接縫連接詳圖5.10.2將測試導線與鋼接縫或預應力線相 連接。測試導線用于定期檢測、電流和電 阻的測試活動。因此，測試導線與管道的連 接必須保持機械牢固和導電良好。測試導線與鋼接縫的連接方法包括 熱焊接、低溫焊接、銅焊和機械連接方法。當與接縫連接不可行時，可以采用如下方法 將測試導線與鋼接縫連接，先將導線焊接到 一個改造過的錨塊上，然后將其安裝在預應 力線上。將測試導線與預應力線直接焊接是 不允許的。盡量不采用機械連接方式來進行 連接。10國際NACERP0100-2000因為采用機械連接可能會使連接處松動而 導致電阻升高或喪

38、失電連續性。必須特別注意連接方法，以避免損 壞或刺穿管線或橡皮墊圈，敏化或改變管線 性質，弱化測試導線以及在危險的環境中會 導致火災或爆炸。必須測試接觸點機械強度及導電 性。所有接觸點的暴露部分必須把焊渣、泥 土、油污及其他污物徹底清除干凈，并用與 絕緣電纜、管線涂層和環境相兼容的材料覆 蓋。六：陰極保護系統的安裝本章推薦了保護管線用陰極保護系統的 安裝步驟。應遵守第 5章推薦的設計要點。對陰極保護系統成功安裝而言，非常重 要的問題是所有的材料和設備都必須依據 制造商的說明、設計圖紙及說明書來進行安 裝。安裝過程包括中間測試，材料質量保證，運行條件的限定等。 材料和安裝過程必須遵 守相關的應用

39、規范和標準，例如國家經濟委 員會頒布的職業安全與衛生條例（OSHA）、國際防火協會（NFPA）、美國防腐工程 師協會（NACE ）,美國混凝土研究中心（ACI ），美國實驗材料協會（ASTM ）等 的相關應用規范和標準。材料的質量保證可以依據制造商的許可 證，現場測試以及被認可的獨立實驗室的樣 品測試報告。在設計說明中應當對質量認證 要求進行明確的陳述。在整個建設過程中，務必進行不間斷的 檢查和測試，以保證符合設計和產品制造商 的相關規范要求。各管段間的電連續性和電絕緣性必須 分別依照5 8及5 9節的要求來查證核實。安裝設備的使用必須依據產品說明書 和其他材料說明或設計說明。相應的存儲和應用

40、的限制應當在設計 說明中給出。限制因素包括：溫度、相對濕 度、表面濕度含量和表面處理，但不僅限于 這些。所有陰極保護系統的施工工作應在經過培訓并授予資格的人員監督之下進 行，以核實安裝工作按圖紙和施工規范要求 嚴格執行。只有在得到授予資格的負責腐蝕 控制的人員批準后才能有所例外。所有與施工規范不符之處均應標在竣工圖上。犧牲性陽極檢查，搬運和儲存應檢查包裝的陽極，并采取保證回 填料完全包裹在陽極周圍的措施。盛裝回填料和陽極的單個容器應是完好的。如果單獨包裝的陽極外有防水包裝，在安裝前必須將其去掉。在儲存期間，包裝的陽極應保持干 燥。導線與陽極連接必須牢固。應檢查導線，保證導線沒有損傷。其他犧牲性

41、陽極，比如帶狀陽極， 應進行檢查以保證尺寸與技術規范一致，且搬運過程中的任何損傷不影響性能。4 職業安全與衛生管理局（ OSHA）,美勞工部，200 Constitution Ave. NW, Washington, DC 20210 （5）美國混凝土學會（ACI）, 22400W. Seven Mile Rd. , Detroit , ML 48219-1849 。11國際NACERP0100-2000陽極的安裝應按照施工規范安裝陽極。犧牲陽極應采用適當壓實的材料進 行回填。在陽極和專用化學回填料分開供應 時，陽極應置于填料的中心位置，并且在回填前將底層填料壓實。在所有的操作中均應 小心，以

42、保證導線和接頭不受損傷。為避免 張力，導線應留有充分的裕量。至少預留 30cm （12英寸）的導線用于測試。帶狀陽極可以挖溝或犁溝埋沒，通常與被保護管道的管段平行以起到保護作用。強制電流系統檢查和搬運應檢查整流器或其他電源， 以保證其 內部機械連接的牢固， 裝置沒有損傷。直流 電源的額定參數與施工規范相符。 搬運和安 裝電源時應特別注意。應檢查強制電流陽極，保證其尺寸、 導線電纜長度、陽極接頭以及密封的完整性 等內容與技術規范一致。在搬運和安裝期間應注意防止陽極斷裂或損傷。所有電纜均應仔細檢查，檢測其絕緣 缺陷。應注意以防止損傷電纜絕緣。必須及 時修補電纜絕緣缺陷。陽極填料應與技術規范一致。安

43、裝規定整流器或其他電源的安裝方式應以 將損壞或人為破壞的可能性最小化為宜。與整流器相連的導線應遵循地方和 國家電氣規程并與所使用的供電電源要求 一致。應在交流回路中提供外部切斷開關。整流器外殼務必恰當接地。強制電流陽極可以按照施工規范的 要求垂直、水平埋設或在深孔中埋設（參看美國防腐工程師協會標準，RP05724）。回填填充材料并確保陽極周圍沒有空隙。回填過程中，注意避免損壞電極和電纜。從整流器負極到管道的電纜，必須按照67中的要求進行連接。電纜與整流器的 連接必須保證機械牢固和導電良好。在啟動電源之前，必須核實陰極電纜與保護構筑物 是否相連，陽極電纜與陽極相連是否相連。直流電源接通之后，應采

44、用適宜的測量方法 以確認這些連接是正確無誤的。通向地床的總電纜（陽極）地下搭接是 決不允許的。總電纜與陽極引線之間的連接 應機械牢固和導電良好。如果在地下或水 下，這些連接點必須密封以防止水分滲入， 保證與環境的電絕緣。安裝直接埋地的連接陽極的電纜（陽極電纜）時，應注意防止絕緣損傷。所有電 纜應留有足夠的松弛度以避免張力損傷。電纜周圍的回填料應去除石塊和其他可能損 傷絕緣的物質。如果采取了適當防護措施， 可以犁溝埋設電纜。如果地下或水下的絞接頭絕緣密封 不完整，則電纜可能因為快速腐蝕而失效。腐蝕控制監測站、連接和跨接（參見5.10 節內容）進行連接時，連接處的管道和測試導線 應干燥、清潔，在已

45、連接的連接點處沒有其 他雜物。測試導線與管道的連接必須保持機 械牢固和導電良好。12國際NACERP0100-2000所有地下或水下測試導線的附件，均應 使用與管道覆蓋層和導線絕緣層相容的電 絕緣材料涂敷。測試導線應有顏色標志或用其他永久 性的標志。導線安裝應留有松弛度。應避免 絕緣損傷，如果發生需要立即進行修補。測 試導線不應暴露在過熱和陽光直射環境下。最好建立地上測試站。如果測試站與地面相 平，測試站內的導線應有充分的松弛度，以 方便測試。與其他構筑物跨接或跨越絕緣接頭的 電纜連接，應機械牢固、導電良好，并進行 充分涂敷。跨接連接應便于進行測試。第七章啟動和系統調整本章推薦了陰極保護系統的

46、啟動、測試、 檢驗和調整系統的步驟。用于陰極保護系統的啟動、測試、調整 的儀表、參比電極和其它設備應當進行很好 的修理和校正。電壓和電流密度的通用符號以及通 用的數據圖解表示法應參照美國實驗材料 協會的ASTM G3o元件檢查在啟動之前，必須檢查提供強制電流陰 極保護系統的交流電是否符合NEC標準以及可運用的有效的當地規范和條例。須校正交流電的電壓、相位、電線的規格是否與陰 極保護整流器相匹配。在啟動之前，須檢查整流器；并檢查確 認交流電輸入和直流電輸出的聯接的完整性。所有的機械接合件應當進行詳細檢查， 并作相應的扭緊或合適地替換處理。安裝在陰極保護管道和未設計進行保 護管道的上面、內部或臨近

47、位置的金屬的電 絕緣性的檢驗。所有的參比和監測設備以及輔助配件 均應當認真檢查，以便于按照產品說明和設 計規范要求進行合理的安裝和運行。所有永久參比電極的電位均需與放置于永久電極 正上方地面的便攜式校準參比電極進行對比校正。調節永久參比電極和便攜式校準電 極的溫差后，兩者間白電位差應當在20mv之內，（若有的話）并闡明便攜式參考電極 的影響和兩種參比電極在土壤中的IR降。設備附件和相關的組件均應當檢查安 裝、運行是否符合產品說明和設計規范。系統啟動和調整在完成初始的安裝檢查后，可以開始啟 動系統。打開每個整流器，并進行手動操作 控制電流在最大設1t輸出電壓的20%的之下。在這個初始的啟動階段，

48、所有的電路都需要進行測試。校核正確的電流極性。測試整流器，以便于正常運行。用便攜式校準儀校準所有的整流器的精度。確定通過所有陽極的陰極保護電流 分布。如果系統設計中沒有這種測試面板， 可用夾鉗式直流電表或其他技術進行測量。應檢查陽極正常運行情況。調查初始放電電流相對較高的部位。測試參比電極和其他的監測設備。13國際NACERP0100-2000各個附件的性能均需要做相應的檢 查，以保證陰極保護系統的正常運轉。經過初始啟動檢測后，需根據第4章推 薦的相應標準調整陰極保護系統。調整后，陰極保護系統要經過至少一個 月的連續運行后，進行驗收測試來確定是否 滿足第4章中推薦的操作規范的要求。 環境 或物

49、理極端因素會影響系統功能， 因此這些 都需在驗收測試中加以考慮。驗證陰極保護系統電連續性各項的標 準。八、陰極保護系統的運行與維護本章推薦了陰極保護系統連續、有效及 高效運行和維護的步驟和作法。為確定已經建立的保護以及陰極保護 的每個部分是否符合適用準則，必須進行電 測量和檢查。影響保護的條件是隨時間變化 的，可能要求陰極保護系統為維持保護功能 也做相應的調整。為了探察檢測陰極保護系 統的變化，定期測量和檢查是必要的。有時運行經驗表明需要進行比本推薦更加頻繁 的測試和檢查。確定如第4章所描述的陰極保護充分 程度的電測量的位置、數量和類型應認真選 擇。在數據采集過程中測量的數據和測量點 需要與調

50、查得到的管道的復雜性、以及未來潛在的風險匹配。因為地下管道易受各種形 式的腐蝕，所以需要制定一套測試方案來確 定影響管道的條件，易受腐蝕影響的管道區 域，以及受影響的數量。 例如來自摩擦系統 的雜散電流，局部和長線的直流電流、砂漿 防護層的局部損壞部位、以及來自其它陰極 保護系統的干擾等。隨機選擇測試區域不能 充分地確定腐蝕區域。地質學和諸如密間隔 電壓調查，土壤調查以及泄漏記錄研究等技 術應當予以考慮。.出于工程建設的完整徹底性要求，當 進行詳細的(密間隔)電位調查可行且確認 必要時，應當予以執行。提供在給啟動系統之前的基線電位數據；評價陰極保護系統的有效性；標出保護水平不充分的區域；識別可

51、能受到施工、雜散電流或者其它異常的環境因素產生不利影響 的位置；選擇定期進行監控的區域。調節陰極保護系統后，應相應的進行充 分的測試，以確保滿足準則， 并重新評價對 其他構筑物或絕緣點的干擾。隨著管道的逐漸極化，其極化的趨勢 會日益增強。隨著保持極化作用所需要的電 流密度的降低，極化作用可能繼續朝利于析 氫的電位方向發展。這就需要在第一年的運 行中進行較頻繁的測試，以相應調整保護電流，避免過保護現象出現。應每年定期檢測陰極保護系統的有效 性。根據陰極保護系統的變化情況、安全考 慮和檢測的經濟性，適當選擇間隔時間的長 短。檢查過程中需要進行的額外電氣測量可 以包括測定管道電壓和其他一些必要的觀

52、測。這些調查應在此標準前言中所描述的人 員的指導下進行。為保證陰極保護設施的正確運行和維 護，應對陰極保護系統進行的常規檢查和測 試內容如下：所有影響強制電流的電源都應每 隔一月或者在必要的時間間隔內檢查一次， 以確保系統運行的有效性。正常的表征是： 電流輸出、典型的功耗、表示正常運行的信 號，或管道上令人滿意的陰極保護水平。14國際NACERP0100-2000所有陰極保護系統的檢查均作為預防 性維護方案的一部分，以盡可能減小服務期 內的失敗概率。檢查內容包括檢查電故障、 安全接地情況、儀表的精度、整流器的效率 和回路電阻。反向電流開關、二極管、干擾跨接和其 他保護裝置等，如果失效可能危及構

53、筑物的 保護，其正常的功能檢查應每隔二個月一 次。間隔長一些或短一些也可能是合適的。應定期檢查并予以評價絕緣接頭、電 連續跨接及套管絕緣的有效性，可通過電測量完成。測試設備、參比電極和相關的設備均應 當維持良好的運行狀態，并定期檢查精度。當年度檢查和測試結果表明保護不再有 效時，應當提出相應的補救措施。這些措施包括如下內容：陰極保護系統組件的修理、更換和調 整；在需要增加保護的位置，提供補充設 施；修理、更換或調整連續性跨接和有缺陷 的絕緣裝置；響情況存在時，應評價這種情況并采取適當 補救措施。運行和維護手冊應當包括如下資料信息：對管線和系統的描述說明；陰極保護系統的竣工圖；定期檢查的要求；系

54、統輸出參數；整流器維護的要求；系統的物理維護要求；閑置配件列表；系統報告紀錄；要求的測試程序；安全要求和環境標準。.制定業主/操作員工培訓計劃方案，計劃 應包括如下內容：整流器和元件的調節與操作；陰極保護系統的其它組件的調節；電連續性和絕緣效果的評估；合理使用相關的儀器元件，包括參 比電極和測試取樣管；便攜式和永久參比電極的電位測 量；電流和電位的測量。九、陰極保護,1電_。本章描述了以清晰、簡明、切實可行的 文件，記錄相關的設計、安裝、運行、維護 和陰極保護系統措施有效性的陰極保護紀 錄。關于陰極保護系統的紀錄應當認真保 存。這可以為之前得到的關于發生變故、解 答故障原因、改造或增添系統等事

55、件的數據 提供參照資料。這些紀錄應當包括所有在安 裝中積累的實際的、設計的和測試的數據。在設計調查中收集的下列信息資料應當 作為紀錄的一個組成部分：氯監測結果以及其它物理和化學分 析；便攜式和永久參比電極電位數據；電連續性和電絕緣數據；在系統安裝過程中，必須進行一些測試 來保證成功安裝。下列數據應當作為紀錄的 一部分：電連續性確認；電短路測試；電絕緣測試。下列附加信息資料也應當編入陰極保護 永久紀錄：(a) 永久啟動前，有關元件性能的測試;8.5.4當檢測到對陰極保護電流有電屏蔽影15國際NACERP0100-2000(b)在系統啟動之前，代表性地點的 管線電位數據；(c)在系統啟動之后，代表

56、性地點的 管線電位數據；(d)選用的標準數據；(e)終端整流器數據(包括電壓與電 流的輸出量)，控制方式(包括 限制方式)，整流器序列號以及 交流電與直流電的容量；(f)電流密度與分布數據為了確定對腐蝕控制的要求，應該記錄 下列內容：腐蝕泄漏、破損、管線的更換；當埋地構筑物暴露時，觀察到的管道和外覆蓋層的情況。電位數據。對于管道設計來說，應該記錄下列內容：涂層材料、應用數據與應用規范。管斷間的跨接方法，預應力線與鋼 筒的跨接方法和安裝在預應力線下的短 路帶位置和數量。絕緣裝置、檢測導線和其他檢測設 施的設計與定位，其他特殊腐蝕控制的 方法實施細則。記錄所有的設計規范和所有變化 的數據。設計腐蝕

57、控制設施，應該做以下記錄：電流必要條件的檢測結果；土壤電阻率的調查結果；外部結構的定位；干擾測試、干擾跨接的設計及反向 電流開關的安裝。干擾測試程序、與腐蝕控制 協調委員會的函件、及有關公司的 直接交流。所進行的干擾測試記錄，包 括測試位置、有關公司的名稱及結 果。對于腐蝕控制設備的安裝，應做以下 記錄：強制電流系統的安裝(a)設施的位置和日期；(b)陽極的數量、類型、尺寸、深度、填料及間距；(c)整流器和其他電源的規范；(d)電纜的尺寸與絕緣體的類型。犧牲陽極系統的安裝(a)設施的位置和日期；(e)陽極的數量、類型、尺寸、深度、填料及間距；(f)導線的尺寸與絕緣類型。干擾減緩設施的安裝干擾跨

58、接設施的細節：有關公司的位置與名稱；電阻值或其他相關的資料；排出電流的大小與極性反向電流開關的詳細說明(a)有關公司的位置與名稱；(b)開關或等效裝置的類型；(c)說明有效運行調節的數據資料；其他補救措施的詳細說明。應保留調查、檢查和測試的記錄，以證 明滿足了干擾控制相陰極保護適用的準則。有關陰極保護系統維護，應記錄下列項目：陰極保護系統的維護：整流器與其他直流電源的維修；陽極、接頭、導線、電纜 的維修與更換干擾跨接和反向電流開關的維護干擾跨接的維修；反向電流開關或等效裝 置的維護；16國際NACERP0100-2000外部覆蓋層、絕緣裝置、測試導 線和其他測試裝置的維護、修理或更換。只要管線

59、還在投入使用，能夠對陰極保護措施的需要和效能進行充分評價的記錄 就應當被保存。操作與維護手冊務必作為系 統永久記錄的一部分。 其它的相關腐蝕控制 記錄應當在系統壽命期內予以保留。詳細的竣工圖和數據應當編入永久記 錄。參考文獻.美國實驗材料協會 A648 （最新版），“鋼筋標準 規范，用于預應力混凝土管道的冷拉筋”（WestConshohocken, PA：美國材料實驗協會）。.國家防火協會 70 （最新版），“國家電子規范” （Quincy, MA：國家防火協會）。.美國腐蝕工程師協會標準 RP0286（最新版），“陰 極保護管道的電絕緣” （Houston, TX：美國腐蝕工 程師協會）。.

60、美國腐蝕工程師協會標準 RP0572（最新版），“深 埋外源電流的設計、安裝、操作與維護（Houston, TX：美國腐蝕工程師協會）。.美國實驗材料協會 G3 （最新版），“應用于腐蝕 測試中的電化學測量標準實踐慣例 （West Conshohocken, PA：美國實驗材料協會）。參考書目美國混凝土學會222 R （最新版），“混凝土中的金 屬腐蝕”，Farmington Hills, ML: 美國混凝土學會。美國混凝土學會 SP-65 （最新版），“海水環境中混 凝土的性能” ,Farmington Hills, ML: 美國混凝土 學會。美國混凝土學會 SP-102 （最新版），“腐蝕