参比电极在使用过程中需要进行哪些维护工作？

参比电极的维护是确保阴极保护系统长期有效运行的关键环节，其维护工作需根据电极类型、应用环境及监测频率制定针对性方案。以下从日常维护、定期检修、故障处理三个维度展开说明，并附具体操作规范和行业标准要求：

一、日常维护：基础状态巡检

1. 外观检查与环境清理

· 检查周期：每月 1 次（野外环境每季度 1 次）。

· 操作要点：

i. 清除电极保护罩（如 PVC 管）表面的杂草、泥土及腐蚀性物质（如工业废水渗漏区域需增加清理频次）；

ii. 检查电缆接头是否松动、绝缘层是否破损（用 500V 兆欧表测量绝缘电阻，应≥10MΩ）；

iii. 对埋地型参比电极（如 CSE），需观察埋设点是否出现沉降（沉降量＞5cm 时需回填夯实）。

2. 电解液补充（针对液态参比电极）

· 适用类型：饱和硫酸铜电极（CSE）、氯化银电极（需补充 KCl 溶液）。

· 操作步骤：

i. 拧开电极顶部注液孔，观察液位是否低于电极高度的 2/3；

ii. 补充试剂级硫酸铜晶体和蒸馏水（或饱和 KCl 溶液），确保溶液饱和度（25℃时硫酸铜溶解度约 20.7g/100mL 水）；

iii. 拧紧注液孔后，用万用表测量电极电位是否在标准范围（CSE 为 + 0.316V±5mV，25℃），若偏差＞10mV 需更换电解液。

二、定期检修：性能深度测试

1. 电位校准与精度验证

· 校准周期：每年 1 次（或当测量数据异常时）。

· 校准方法：

· 标准电极比对法：将待校准电极与标准参比电极（如已知电位的 Ag/AgCl 电极）置于同一电解质溶液中，测量两者电位差，偏差应≤±5mV；

· 电化学工作站校准：通过恒电位仪施加已知电位，记录电极响应值，误差需≤±2mV（参照 ASTM G31-19 标准）。

2. 填包料与接地电阻检测

· 适用场景：锌参比电极（用于高电阻土壤）。

· 操作要点：

· 开挖电极埋设点（深度≥1m），检查填包料（通常为石膏粉 + 硫酸钠）是否板结或流失，若填包料含水率＜15%，需添加 5% 氯化钠溶液保湿；

· 用四极法测量电极接地电阻，应≤10Ω（土壤电阻率＞50Ω?m 时可降至≤20Ω），若电阻值＞50Ω，需更换填包料或增设辅助接地极。

三、故障处理：典型问题解决方案

1. 电位漂移超差（＞±10mV）

故障原因	处理措施	预防手段
电解液污染（如硫化物）	用 10% 稀硝酸清洗电极表面（CSE 电极），更换全部电解液，埋地型电极周围填充 20cm 厚碳酸钙中和酸性物质	定期监测土壤 pH 值（保持 6.5~8.5）
电极材料腐蚀（锌电极）	更换镀铂锌电极，在填包料中添加 0.5% 缓蚀剂（如亚硝酸钠）	避免在强酸性土壤（pH＜4）中使用锌电极
温度波动影响	采用带温度补偿的参比电极（如内置热敏电阻），或埋设深度≥2m（减少地表温度干扰）	高温区域（＞60℃）选用钛基氯化银电极

2. 信号传输中断

· 排查步骤：

i. 用万用表测量电缆导通电阻（长度 1km 时电阻≤10Ω），若断路需更换电缆（建议选用 RVVP 2×1.5mm? 屏蔽电缆）；

ii. 检查接线盒内焊点是否氧化（用酒精擦拭后重焊，焊点需涂覆防水密封胶）；

iii. 对无线传输模块（如 LoRa），需检查天线增益（≥3dBi）和信号强度（＞-80dBm），必要时增设中继站。

四、特殊环境维护要点

1. 海洋工程（海水环境）

· 维护频率：每季度 1 次（潮差区每月 1 次）。

· 关键操作：

· 对 Ag/AgCl 电极，用海水冲洗外壳（清除海生物附着），检查钛金属外壳是否出现点蚀（蚀孔深度＞0.5mm 时更换）；

· 测量电极与海水的接触电阻，应≤5Ω，若电阻＞10Ω，需在电极周围投放 2kg 氯化钠晶体增强导电性。

2. 冻土区 / 高盐土壤

· 防护措施：

· 电极埋深≥冻土层以下 1m（如东北地区埋深≥3m），外部包裹 10cm 厚聚氨酯保温层；

· 每年春季解冻后，检测填包料是否因冻胀开裂，补充膨润土与硫酸钠混合填料（比例 8:1）。

五、维护记录与标准规范

1. 数字化管理要求

· 按 GB/T 34305-2017《阴极保护系统数据采集与传输技术规范》，需记录：

· 维护时间、环境温度、土壤含水率；

· 电极电位测量值（校准前后）、电解液更换量；

· 故障处理过程及耗材更换型号（如硫酸铜晶体批号）。

2. 行业强制标准

· NACE RP0176-2018：规定参比电极的维护周期不得超过 12 个月，且每次维护后需进行 48 小时连续电位监测，确保数据稳定。

· ISO 15251:2019：要求海上平台用参比电极必须配备自诊断功能（如电位异常时自动触发声光报警）。

六、维护工具与耗材清单

类别	工具 / 耗材	规格要求
检测仪器	数字万用表、接地电阻测试仪、pH 计	精度≤0.1% FS
维护材料	硫酸铜晶体（AR 级）、蒸馏水（电导率≤10μS/cm）、膨润土	填包料含水率控制在 20%~25%
防护用品	耐酸手套、护目镜、防腐密封胶（如硅酮胶）	密封胶固化后拉伸强度≥1.5MPa

 

参比电极的维护质量直接影响阴极保护系统的保护效率（据统计，定期维护可使电位测量误差降低 60% 以上）。在关键工程中（如天然气管道、核电站冷却水系统），建议采用 “智能维护” 模式：通过内置传感器实时监测电极温度、电解液液位和电位漂移，数据超过阈值时自动触发维护提醒，实现从 “事后维修” 向 “预测性维护” 的升级。