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阴极保护测试桩材质的选择对监测精度有哪些影响
2025-06-25 18:04  浏览:0
 一、材质导电性与信号衰减的关系

1. 金属材质的导电优势与潜在问题

导电性优势:

不锈钢、碳钢等金属材质的电导率高(如碳钢电导率约为 1.1×10⁷ S/m),可减少测试信号(如管道电位、电流)在传输过程中的衰减。例如,当测试桩与管道距离较远(>50m)时,金属主体作为导体能更真实地传递电位信号,避免因电阻过大导致测量值偏离实际。

潜在干扰:

若金属材质与管道材质不同(如碳钢管道搭配铜质测试桩),两者在土壤中形成 “原电池”,产生额外的极化电位(如铜 - 钢电位差约 0.78V),导致测得的管道保护电位失真。

金属测试桩若未与管道绝缘,可能成为杂散电流的泄流通道,引入外部电磁干扰(如高压电缆附近),使电位数据波动。

2. 非金属材质的绝缘性与导电补偿设计

绝缘性挑战:

FRP、PVC 等非金属材质电导率极低(FRP 电导率<10⁻⁸ S/m),若直接作为测试桩主体,会阻断管道与测试线的电气连接。例如,未预埋导电部件的 FRP 测试桩会导致电位测量值始终为 “开路状态”,无法反映真实保护效果。

补偿设计要求:

需在非金属桩体内预埋铜带或铜导线(截面积≥6mm²),且铜带与土壤接触部分需包裹绝缘层(如 PE 膜),仅在底部与管道焊接,避免铜带与土壤直接形成电化学回路,影响测量精度。

二、材质电化学特性对电位测量的干扰

1. 材质自身电位对参比电极的影响

测试桩若使用金属材质(如镀锌钢),其自身在土壤中的腐蚀电位(锌的标准电极电位为 - 0.76V vs SHE)会与参比电极(如饱和硫酸铜电极 CSE,电位 + 0.316V vs SHE)形成电位差,若测试线直接连接金属桩体,会导致测得的管道电位叠加材质自身电位。例如:

镀锌钢测试桩自身电位为 - 0.8V(vs CSE),若管道实际保护电位为 - 1.0V(vs CSE),直接测量桩体可能得到 - 1.8V 的错误数据。

解决方案:

金属测试桩需通过绝缘端子与测试线连接,且测试线应直接焊接在管道上,避免经过桩体金属结构。

2. 材质腐蚀产物对测量回路的影响

普通碳钢在潮湿土壤中腐蚀后产生的铁锈(Fe₂O₃)为半导体,会增加测试回路的接触电阻(可达 10⁴Ω 以上),导致电位测量时出现 “电压降”。例如,某碳钢测试桩因腐蚀导致接触电阻增大,测得的管道保护电位比实际值高 0.2V,可能误判为 “保护不足”。

不锈钢(如 316L)或表面镀镍材质的腐蚀速率极低(<0.01mm / 年),腐蚀产物少,可维持低接触电阻(<1Ω),保证测量回路的稳定性。

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