在阴极保护系统中,抗干扰极化试片主要用于测量与金属腐蚀防护相关的关键电位,这些电位参数能直接反映保护效果、干扰影响及金属极化状态。以下是可测量的电位类型及应用场景解析:
一、基础保护电位:自然电位与保护电位
自然电位(Ecorr)定义:试片未施加阴极保护时,在电解质环境中自发形成的腐蚀电位,反映金属在自然状态下的电化学活性。
测量意义:用于评估土壤、海水等介质对金属的腐蚀倾向(如钢铁在中性土壤中自然电位通常为 - 0.5~-0.7V CSE,负值越大,腐蚀倾向越低)。作为阴极保护电位的基准值,对比保护前后的电位变化,判断保护系统是否有效激活。
保护电位(Ecath)定义:施加阴极保护电流后,试片达到阴极极化状态的电位值,是评估保护效果的核心指标。
测量标准:根据 GB/T 21448,钢铁在土壤中保护电位需≤-0.85V CSE(相对于饱和硫酸铜电极),或达到比自然电位负移 300mV 的阈值,确保完全抑制腐蚀。若存在硫酸盐还原菌(SRB),保护电位需更负(≤-0.95V CSE),防止微生物腐蚀。
二、抗干扰核心电位:断电电位与杂散电流干扰电位
断电电位(Eoff)定义:断开阴极保护电源或干扰源后 0.1~0.5s 内测得的电位,用于消除介质欧姆降(IR 降)的影响,获取真实的极化电位。应用场景:杂散电流干扰严重时(如附近有直流轨道交通、高压输电线),动态干扰电流会导致电位读数包含 IR 降误差,断电法可准确反映试片的极化状态。
干扰电位(Einterf)定义:试片在杂散电流(交流或直流)影响下的电位波动值,用于评估外部干扰源对阴极保护系统的影响程度。测量方法:直流干扰:测量试片电位相对于参比电极的偏移量,若电位正移超过 100mV(如从 - 0.9V CSE 升至 - 0.8V CSE),表明存在阳极干扰,可能加速腐蚀。
交流干扰:通过交流毫伏表测量电位波动的峰值(通常要求≤10V rms),超过阈值时需采取接地排流等抗干扰措施。
三、极化状态特征电位:极化电位与去极化电位
极化电位(Epolar)定义:试片在阴极保护电流作用下达到稳定极化状态的电位,反映金属表面形成保护膜的程度。
关键指标:极化电位需持续稳定在保护电位阈值内(如 - 0.85~-1.2V CSE),且波动范围≤5mV/1h,表明保护膜均匀且致密。
极化建立时间:从通电到电位稳定的时长(通常 24~48h),若时间过长,可能因土壤高电阻率或试片接触不良导致极化效率低下。
去极化电位(Edepolar)定义:停止阴极保护后,试片电位从极化状态恢复至自然电位的过程中测得的电位,用于评估极化膜的稳定性和保护系统的停用影响。评估意义:去极化曲线(电位 - 时间曲线)的衰减速率可反映膜的耐蚀性:若电位在 4h 内衰减≤100mV,表明保护膜牢固,短期停用保护不影响抗腐蚀能力。
四、辅助参考电位:IR 降与液接电位
欧姆降(IR 降)定义:电流通过介质(如土壤、水)时产生的电压降,可通过 “通电电位 - 断电电位” 差值计算(IR 降 = Eon-Eoff)。
影响与修正:当 IR 降>100mV 时,通电电位会显著偏离真实极化电位,需通过断电法或增加参比电极贴近试片(距离≤5cm)来降低误差。
液接电位(Eliquid)
定义:参比电极与被测介质接触面因离子浓度差异产生的电位差,通常通过使用盐桥或选择适配参比电极(如土壤中用 CSE,海水中用 Ag/AgCl)来减小影响。