在陰極保護系統中,抗干擾極化試片主要用于測量與金屬腐蝕防護相關的關鍵電位,這些電位參數能直接反映保護效果、干擾影響及金屬極化狀態。以下是可測量的電位類型及應用場景解析:
一、基礎保護電位:自然電位與保護電位
自然電位(Ecorr)定義:試片未施加陰極保護時,在電解質環境中自發形成的腐蝕電位,反映金屬在自然狀態下的電化學活性。
測量意義:用于評估土壤、海水等介質對金屬的腐蝕傾向(如鋼鐵在中性土壤中自然電位通常為 - 0.5~-0.7V CSE,負值越大,腐蝕傾向越低)。作為陰極保護電位的基準值,對比保護前后的電位變化,判斷保護系統是否有效激活。
保護電位(Ecath)定義:施加陰極保護電流后,試片達到陰極極化狀態的電位值,是評估保護效果的核心指標。
測量標準:根據 GB/T 21448,鋼鐵在土壤中保護電位需≤-0.85V CSE(相對于飽和硫酸銅電極),或達到比自然電位負移 300mV 的閾值,確保完全抑制腐蝕。若存在硫酸鹽還原菌(SRB),保護電位需更負(≤-0.95V CSE),防止微生物腐蝕。
二、抗干擾核心電位:斷電電位與雜散電流干擾電位
斷電電位(Eoff)定義:斷開陰極保護電源或干擾源后 0.1~0.5s 內測得的電位,用于消除介質歐姆降(IR 降)的影響,獲取真實的極化電位。應用場景:雜散電流干擾嚴重時(如附近有直流軌道交通、高壓輸電線),動態干擾電流會導致電位讀數包含 IR 降誤差,斷電法可準確反映試片的極化狀態。
干擾電位(Einterf)定義:試片在雜散電流(交流或直流)影響下的電位波動值,用于評估外部干擾源對陰極保護系統的影響程度。測量方法:直流干擾:測量試片電位相對于參比電極的偏移量,若電位正移超過 100mV(如從 - 0.9V CSE 升至 - 0.8V CSE),表明存在陽極干擾,可能加速腐蝕。
交流干擾:通過交流毫伏表測量電位波動的峰值(通常要求≤10V rms),超過閾值時需采取接地排流等抗干擾措施。
三、極化狀態特征電位:極化電位與去極化電位
極化電位(Epolar)定義:試片在陰極保護電流作用下達到穩定極化狀態的電位,反映金屬表面形成保護膜的程度。
關鍵指標:極化電位需持續穩定在保護電位閾值內(如 - 0.85~-1.2V CSE),且波動范圍≤5mV/1h,表明保護膜均勻且致密。
極化建立時間:從通電到電位穩定的時長(通常 24~48h),若時間過長,可能因土壤高電阻率或試片接觸不良導致效率低下。
去極化電位(Edepolar)定義:停止陰極保護后,試片電位從極化狀態恢復至自然電位的過程中測得的電位,用于評估極化膜的穩定性和保護系統的停用影響。評估意義:去極化曲線(電位 - 時間曲線)的衰減速率可反映膜的耐蝕性:若電位在 4h 內衰減≤100mV,表明保護膜牢固,短期停用保護不影響抗腐蝕能力。
四、輔助參考電位:IR 降與液接電位
歐姆降(IR 降)定義:電流通過介質(如土壤、水)時產生的電壓降,可通過 “通電電位 - 斷電電位” 差值計算(IR 降 = Eon-Eoff)。
影響與修正:當 IR 降>100mV 時,通電電位會顯著偏離真實極化電位,需通過斷電法或增加參比電極貼近試片(距離≤5cm)來降低誤差。
液接電位(Eliquid)
定義:參比電極與被測介質接觸面因離子濃度差異產生的電位差,通常通過使用鹽橋或選擇適配參比電極(如土壤中用 CSE,海水中用 Ag/AgCl)來減小影響。