GB/T 21246-2020.Measurement method for cathodic protection parameters of buried steel pipelines.
1范围
GB/T 21246规定了陆上埋地钢质管道阴极保护参数的现场测量方法。
GB/T 21246适用于陆上埋地钢质油、气、水管道阴极保护参数的现场测量。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
JJG 124 电流表、电压表、功率表及电阻表
JJG 366接地电阻表检定规程
JJG 622 绝缘电阻表(兆欧表)检定规程
JJF 1587数字多用表校准规范
SY/T 0029埋地钢质检查片应用技术规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
管地电位 pipe-to-soil potential
管道与其相邻电解质(土壤)的电位差。
3.2
自然电位 natural potential
没有净电流(外部)从研究金属表面流人或流出的腐蚀电位。
3.3
通电电位 on potential
阴极保护系统持续运行时测量的管地电位。
3.4
IR降 IR drop
阴极保护回路中所有电流与回路电阻(主要是电解质电阻和管道电阻)的乘积。
3.5
断电电位 instant-off potential
瞬时断电电位.
为测试无IR降电位,在回路电流中断短时间延迟后瞬间所测的电位。
3.6
冲击电压 voltage spiking
阴极保护电流被中断或施加的瞬间,由系统的电感和电容特性引起的管道上的瞬间性电位波动。.

ICS75.180.30
中华人民共和国国家标准
GB/T21246—2020
代替GB/T21246—2007
埋地钢质管道阴极保护参数测量方法Measurement method for cathodic protection parameters of buried steel pipelines2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
规范性引用文件
术语和定义
基本规定
测量仪表
电压、电流仪表
参比电极
测量基本要求
电位极性
电位测量
自然电位
通电电位
断电电位
密间隔电位
加强测量法
阴极电位负向偏移量
极化探头法
土壤管法
牺性阳极开路电位
牺牲阳极接人点的管地电位（闭路电位）栖牲阳极输出电流
标准电阻法
直测法
管内直流电流·
电压降法
标定法
电流环法
绝缘接头（法兰）绝缘性能
兆欧表法
电位法·
电压法
漏电率测量法
电源电流环法
接地电阻仪测量法
接地电阻
rKaeerKca-
GB/T21246—2020
GB/T21246—2020
长接地体接地电阻法
短接地体接地电阻法
10土壤电阻率
等距法
不等距法
11腐蚀速率
一般规定
失重检查片法
电阻探针法
-rrKaeerKAca-
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T21246-—2020
本标准代替GB/T212462007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》，与GB/T21246—2007相比，主要技术变化如下：
一补充了录化银参比电极及常用参比电极的电位值及温度系数（见4.3.3，2007年版的4.3.3）；细化了断电电位测量的要求（见5.3,2007年版的5.3）；增加了密间隔电位测量中电流同步性验证的要求（见5.4.2）；修改了阴极极化电位的名称和适用性及图（见5.6，2007年版的5.6）；补充了极化探头法的安装和试片要求（见5.7，2007年版的5.9）；-增加了土壤管法（见5.8）；
增加了电流环法（见7.3）；
修改了兆欧表法测量仪器要求（见8.1.2，2007年版的9.1.2）；细化了绝缘接头（法兰）绝缘性能测试电位法的内容（见8.2，2007年版的9.2）；绝缘接头（法兰）绝缘性能测试中增加了电压法和电源电流环法（见8.3和8.5）；增加了腐蚀速率的测量（见第11章）；删除了管道阳极区定位（见2007年版的5.10）；删除了管道外防腐层电阻率（见2007年版的第8章）；删除了管道外防腐层地面检漏（见2007年版的第12章）本标准由全国石油天然气标准化技术委员会（SAC/TC355）提出并归口。本标准起草单位：中国石油工程建设有限公司西南分公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院、中国石油天然气股份有限公司管道分公司、中国石油天然气管道工程有限公司、中石油北京天然气管道有限公司、广东大鹏液化天然气有限公司，本标准主要起草人：张平、秦林、陈振华、黄留群、王春雨、刘权、屠海波、张良、唐强、左斐、郑安升、张胜利、徐华天。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T21246—2007。
rKaeerKAca-
1范围
理地钢质管道阴极保护参数测量方法本标准规定了陆上埋地钢质管道阴极保护参数的现场测量方法。本标准适用于陆上理地钢质油、气、水管道阴极保护参数的现场测量。规范性引用文件
GB/T21246-—2020
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JJG124电流表、电压表、功率表及电阻表接地电阻表检定规程
JJG366
JJG622
JJF1587
绝缘电阻表（兆欧表）检定规程数字多用表校准规范
理地钢质检查片应用技术规范
SY/T0029
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
pipe-to-soil potential
管地电位
管道与其相邻电解质（土壤)的电位差。3.2
自然电位
naturalpotential
没有净电流（外部）从研究金属表面流人或流出的腐蚀电位3.3
通电电位
onpotential
阴极保护系统持续运行时测量的管地电位。3.4
IRdrop
阴极保护回路中所有电流与回路电阻（主要是电解质电阻和管道电阻)的乘积。3.5
断电电位
instant-off potential
瞬时断电电位
为测试无R降电位，在回路电流中断短时间延迟后瞬间所测的电位3.6bzxz.net
voltagespiking
冲击电压
阴极保护电流被中断或施加的瞬间，由系统的电感和电容特性引起的管道上的瞬间性电位波动。KaeerKAca-
GB/T21246—2020
密间隔电位法close-intervalpotentialsurvey；CIPs沿着管顶地表以小的固定间距测量管道和大地间电位的测试方法。3.8
加强测量法intensivemeasurementtechnique通过同时测量管地电位与垂直方向土壤电位梯度，识别防腐层缺陷和获取消除所有IR降后电位的方法。
远参比法referenceelectrodemethodremotefrompipeline将参比电极置放于距被测管道远方大地的地面测量管地电位的方法。3.10
土壤管referencetube
-种采用非导电性和非渗透性材料制作，中间填充土壤或其他电解质，用于放置参比电极的管子。4基本规定
4.1测量仪表
4.1.1测量仪表的显示速度、精度、准确度和量程应满足测量要求；同时还应满足携带使用方便、供电方便、适应现场测量环境需求。宜选用数字式仪表4.1.2常规测量仪表的定期校验，应按JJG124、JJG366、JJG622、JJF1587的有关规定执行。电压、电流仪表
直流电压表选用应遵循以下原则：a)
数字式电压表的输人阻抗应不小于10M2：指针式电压表的内阻应不小于100k2/V。b)
电压表的分辨率应满足被测电压值的精度要求，至少应具有三位有效数c）
数字式电压表的准确度应不低于0.5级：指针式电压表的准确度应不低于2.5级d）测量受交流干扰的管道的管地电位时，应选用具有抗工频干扰功能的数字式电压表，也可选用指针式电压表。选用数字式电压表时，直流电位的显示值中叠加的交流干扰电压值不宜超过5mV.
4.2.2直流电流表选用应遵循以下原则：a）电流表的内阻应小于被测电流回路总电阻的5%；电流表的分辨率应满足被测电流值的精度要求，至少应具有两位有效数，当只有两位有效数b）
时，首位应大于1；
c）电流表的准确度应不低于2.5级。3参比电极
4.3.1电位测量前应对参比电极进行校准。4.3.2宜采用铜-饱和硫酸铜电极（以下简称硫酸铜电极，代号CSE）作为参比电极，电极电位误差应不大于5mV，制作材料和使用应满足下列要求：铜电极采用紫铜丝或棒，纯度不应小于99.7%；a）
硫酸铜为化学纯，用蒸馏水或纯净水配制饱和硫酸铜溶液；c）渗透膜采用渗透率高的微孔材料，外壳应使用绝缘材料；d）流过硫酸铜电极的允许电流密度不大于5μA/cm。4.3.3对不能使用硫酸铜电极的环境，宜采用高纯锌参比电极，纯度不应小于99.995%，或采用氯化银2
KaeerKAca-
参比电极替代。常用参比电极的电位值及温度系数见表1。表1
常用参比电极电位值及温度系数表参比电极
硫酸铜CSE
高纯锌ZRE
氯化银SSC
测量基本要求
电解质溶液
饱和硫酸铜
饱和氯化钾
相对标准氢电极电位
(25℃.mV)
800±100
相对硫酸铜电极电位
(25℃.mV)
-1100±100
GB/T21246—2020
温度系数
mV/℃
4.4.1测量连接点应电接触良好，测量导线应采用铜芯绝缘软线，在有电磁干扰的地区，应采用屏蔽导线。
测量仪表应按使用说明书的有关规定进行操作。4.4.3在对强制电流阴极保护电源设备进行安装、调试、测量、维修时，应执行国家现行有关电气安全标准（规范)的规定。
4.4.4测量接线应采用绝缘线夹和插头，以避免与未知高压电接触，测量操作中应首先接好仪表回路，然后再连接被测体，测量结束时，按相反的顺序操作，并执行单手操作法。4.4.5进行测量之前，应检查是否存在危险电压。4.4.6在雷暴天气下，不应进行测量。当测量导线穿越街道、公路等交通繁忙的地段时，应设置安全警示标志或安全监护人员。4.4.7
4.4.8在涵洞或隧道中测量时，应确认是安全的条件下方可进行测量。4.5电位极性
4.5.1采用直流数字式电压表测量管地电位时，应将电压表的负接线柱（COM端）与硫酸铜电极连接，正接线柱（V端）与管道连接，测量接线见图1。仪表指示的是管道相对于硫酸铜电极的电位值，正常情况下显示负值
4.5.2当采用直流指针式电压表测量管地电位时，应采用图2方式接线，将电压表的负接线柱（一）与管道连接，正接线柱（十)与硫酸铜电极连接，在指针没有发生反转的情况下，所记录的数据应该加负号。0.350
数字用表
梳酸调中械
测至导线
接管道
图1数字万用表管地电位测量接线示意图rKaeerKAca-
GB/T21246—2020
5电位测量
自然电位
测5线
接性道
指针式中业表
硫酸制电摄
图2指针式电压表管地电位测量接线示意图5.1.1本方法适用于管道自然电位的测量。5.1.2自然电位应按以下步骤进行测量：a）测量前，应确认管道是处于没有施加阴极保护、没有受到电于扰影响以及不存在异种金属连接的状态下，对已实施过阴极保护的管道宜在完全断电24h后进行；b）测量时，将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好；
c）按图1或图2的测量接线方式，将电压表与管道及硫酸铜电极相连接；d）将电压表调至适宜的量程上，读取数据，应记录管地电位值、温度及极性，注明该电位值的名称。
5.2通电电位
本方法测得的电位应为包括管道极化后的电位与测量回路中其他所有电压降的和。本方法适5.2.1
用于施加阴极保护电流时，管道对电解质（土壤）电位的测量。5.2.2通电电位应按以下步骤进行测量：测量前，应确认阴极保护运行正常，管道已充分极化；a
b）测量时，将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好；
按图1或图2的测量接线方式，将电压表与管道及硫酸铜电极相连接：d）将电压表调至适宜的量程上，读取数据，做好管地电位值、温度及极性记录，注明该电位值的名称。
3断电电位
5.3.1本方法测得的断电电位（V）是消除了由保护电流所引起的IR降后的管地电位。本方法不适4
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GB/T21246-—2020
用于存在多组性阳极、牺牲阳极与管道直接连接、不能被中断的外部强制电流设备等保护电流不能同步中断或受直流杂散电流干扰的管道。5.3.2断电电位应按以下步骤进行测量：a）在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道已充分极化。b）存在冲击电压、阴极保护电源设备的响应、电流断续器同步性的影响时，应使用脉冲示波器或高速记录仪进行测量，核实影响大小和持续时间。测量时，对测量区间有影响的阴极保护电源应安装电流同步断续器，并设置合理的通/断周期，同步误差宜小于0.1s。
合理的通/断周期和断电时间设置原则是：断电时间应有足够长的时间在消除冲击电压影响后d)
采集数据，读取平缓的断电电位，同时应避免过度去极化：管道上设置有用于于扰防护的电容类元件的去耦合装置时，应考虑设置较长的断电时间。测试过程中应保持设备输出电流的稳定，当发现相同测试点各通/断周期断电电位出现持续衰减现象，应调整通/断周期。将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。e）
按图1或图2的测量接线方式，将电压表与管道及硫酸铜电极相连接f
记录通电电位（V.）和断电电位（Vr），以及相对于硫酸铜电极的极性。所测得的断电电位g）
（Var）为硫酸铜电极安放处消除了由保护电流所引起的IR降后的管地电位。5.4密间隔电位
5.4.1本方法可测得管道沿线的通电电位（Vm）和断电电位（V）。本方法适用于对管道阴极保护系统的有效性进行全面评价。本方法不适用于多组牺牲阳极、辆牲阳极与管道直接连接、存在不能被中断的外部强制电流设备等的管道，以及破损点未与电解质（土、水）接触的管段。密间隔电位法测量示意图见图3。
米綫轴
CIPS/DCV测量+机
股教宁厅用表
同步断续器
阳极保护司
其更,更
图3密间隔电位测量示意图
5.4.2密间隔电位法应按以下步骤进行测量：a）
在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道已充分极化b）按5.3.2要求安装电流同步断续器和设置合理的通/断周期，）
将测量导线一端与测量设备主机连接，另一端与测试桩连接，将一支硫酸铜电极与测量设备主机连接。
打开测量设备主机，设置与同步断续器保持同步运行的相同的通/断循环时间和断电时间，并设置合理的断电电位测量延退时间e）
当采用数字式方用表时，按5.3进行测量f
测量时，利用探管仪对管道定位，保证硫酸铜电极放置在管道的正上方：g）
从测试桩开始，沿管线管顶地表以密间隔（一般是1m～3m）逐次移动硫酸铜电极，每移动5
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GB/T21246—2020
次就记录一组通电电位（V。）和一组断电电位（Vf），直至按此完成全段的测量h）同时应使用米尺、全球定位系统坐标测量或其他方法，确定硫酸铜电极安放处的位置，应记录沿线的永久性标志、参照物等信息，并应对通电电位（V）和断电电位（V）异常位置处做好标志与记录。
i）某段密间隔测量完成后，若当天不再测量，应及时将阴极保护站恢复为连续供电状态。测量前宜对测量区段保护电流通/断的同步性进行验证。验证可按下列方法进行：j）
1）断续器的同步性，可通过同一测试点位置示波器的波形输出或高速采集记录仪测得的结果进行核实：
管内所有电流的同步性，可按第7章中管内电流的电压降法，利用相邻两测试桩或电流2）
桩，分别测量通电和断电周期内接线两点间的电压降，通过定性判断在断电状态下管内电流的大小进行核实：
3）管内所有电流的同步性，也可通过测量管道正上方和与管道垂直的距离约2.5倍管道理深的左右两侧的通电电位（V.）和断电电位（V），进行判断，若两侧的管地电位比正上方处更负，表明电流由土壤流向管道，当在断电周期内测得有较大电流流向管道，则说明管内电流没有同步断除。
5.4.3数据处理应按以下要求进行：a）每处位置记录的数据应包括：纬度、经度、通电电位、断电电位等数据，导出数据后对数据的有效性进行分析；
b）绘制通电电位、断电电位随位置的变化曲线：c）应评价测试管段沿线的阴极保护有效性，并确定欠保护和过保护的管段范围。5.5加强测量法
5.5.1本方法可消除测量回路中所有电流所引起的IR降影响，适用于防腐层破损点多的管段的断电电位的修正测量。加强测量法测量示意图见图4。管线
图4加强测量法测量示意图
5.5.2加强测量法应按以下步骤进行测量：B
a）按5.4密间隔管地电位测量法测量管道正上方图4中A点的通电电位V.和断电电位Valf；6
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b）采用已校准过的另一支硫酸铜电极，将其置于与管道方向相垂直，距离管顶测量点图4的A点10m位置处图4的B点.测量并记录A、B两点间的通电电位梯度△V.和断电电位梯度AVaft
c）使用米尺、全球定位系统坐标测量或其他方法，确定管顶测量点的位置，同时应记录沿线的永久性标志、参照物、沿线测量的通/断电位梯度差（△V品一△Vo）的峰值位置等信息；d）某段测量完成后，若当天不再测量，应及时将阴极保护站恢复为连续供电状态。5.5.3修正后的断电电位Vi-free应按式（1)计算：A-A(V-Vn)
Vi fre =Va2
式中：
Vie ree
A测量点修正后的断电电位，单位为毫伏（mV)；A测量点的通电电位，单位为毫伏（mV）；Von
V--A测量点的断电电位，单位为毫伏(mV)；AVo
通电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度，单位为毫伏（mV）；AVoff
断电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度，单位为毫伏（mV）。5.5.4数据处理应按以下要求进行：...(1)
每处位置记录的数据应包括：纬度、经度、通电电位、断电电位、通电电位梯度和断电电位梯度等数据，导出数据后对数据的有效性进行分析；b)
以距离为横坐标、电位为纵坐标分别画出测量段的通电电位、断电电位、修正后的断电电位分布曲线图.修正后的断电电位曲线代表对断电电位修正后的管道保护电位分布曲线。5.6阴极电位负向偏移量
5.6.1本方法适用于采用100mV阴极电位负向偏移准则来判定阴极保护效果的测量。通过测量管道或极化探头（试片）的极化衰减或极化形成的方法，来判定测量点处管道是否达到阴极保护准则。5.6.2管道阴极极化衰减应按以下步骤进行测量a）在测量之前，应确认阴极保护正常运行，管道或连接的试片已充分极化。b）管道测量时，对测量区间有影响的阴极保护电源应安装电流同步中断器.同步中断所有阴极保护电流。对断电电位法不适用的管道可采用极化探头法或土壤管法测量。将硫酸铜电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。c
d）测量接线见图1或图2。
将电压表调至适宜的量程上，读取数据，记录通电电位（\on”电位）和断电电位（“off\电位）以e
及相对硫酸铜电极的极性。将消除冲击电压影响后采集的瞬间断电电位（\off”电位）作为计算极化衰减的基准电位值。
继续保持阴极保护电流处于关闭状态，直到观察达到稳定的去极化水平后记录管道的去极化f）
电位。
g）上述两个电位之差（去极化电位与基准电位），即为阴极电位负向偏移量。管道阴极极化衰减测量的方法见图5。
nKaeerKAca
GB/T21246—2020
-1 000
—600
\On\电位
中函降
“(>Ir\电位(大授化电位)
去极化曲线
时间(可能为秒、分、小附或大)1
酬极电位负向偏移量
图5阴极极化衰减测量示意图
管道阴极极化形成应按以下步骤进行测量：a)
按5.1测量并记录管道或试片的自然电位。将此电位作为计算极化形成的基准电位值施加阴极保护电流，并确认保护管道或连接的试片已充分极化。管道测量时，按5.3.2要求安装电流同步断续器和设置合理的通/断周期。对断电电位法不适用的管道可采用极化探头法或土壤管法进行d）测量并记录通电电位（\on”电位）和断电电位（“off\电位）以及相对硫酸铜电极的极性。断电电位和自然电位之差即为阴极电位负向偏移量。管道阴极极化形成测量的方法见图6。—1200
5.7极化探头法
中中断
随加阴极保护
白然中位
极化曲线
时间(可能为秒、分、小时或天)图6阴极极化形成测量示意图
常达行
“m\电税
“”电
明极中位负向偏移员
5.7.1本方法适用于受杂散电流干扰或无法同步中断保护电流的管道，用极化探头法测量埋设位置处管道保护电位
5.7.2极化探头法应按以下步骤进行测量：8
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