CN101762622B - 非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统 - Google Patents
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Abstract
非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，针对非开挖施工大口径管线(1)进行监测；其特征在于：所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统通过在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置(113)，使得监测设备与非开挖施工大口径管线(1)构成电连接，从而进行监测。本发明在管线正常运行后，可按设定的频率对各处电位测试桩进行定期测量，以了解和掌握全线的阴极保护效果；数据也可输入计算机与远程综合监测系统的数据进行类比分析，进而得更丰富的评估数据。本发明能经一次施工就能达到长效的防护，满足大型工程施工的耐久性要求；其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。施工操作简便，技术效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及金属管道防腐蚀保护技术，特别提供了一种非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统。
背景技术
传统的大口径管道腐蚀控制方法有以下两大类：
隔离金属管道与腐蚀环境，例如在金属管道外部涂镀具有防腐蚀作用的涂层；采用电化学防腐的方法进行防腐蚀处理，例如安装牺牲阳极装置。
因此，人们迫切希望获得一种技术效果更好的非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更好的非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，针对非开挖施工(尤其是顶管施工)大口径管线1进行监测；其特征在于：
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统通过在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置113，使得监测设备与非开挖施工大口径管线1构成电连接，从而进行监测。
在所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，监测具体采用GB/T 18593-2001、SY/T 0315-2005标准进行；所述管道外壁涂层的关键防护性能要求达到如下指标：
采用管道外壁涂层防护+牺牲阳极阴极保护的联合防腐蚀方案进行管道腐蚀控制；
——采用GB/T 18593-2001、SY/T 0315-2005标准进行测试，所述管道外壁涂层的关键防护性能要求达到如下指标：
涂层的抗水渗透性：在蒸馏水中60℃条件下浸泡30天，涂层增重率≤3％；
涂层的附着力：95℃条件下，浸泡30天，涂层的附着力达到1级；
涂层的粘结强度≥70Mpa；
涂层的阴极剥离要求：在-1.5V、65℃条件下，2天，剥离量≤3.5mm；
断面孔隙率：1～2级；
界面孔隙率：1～2级。
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置113本身为能够进行电连接的中介装置，其具体是以电连接方式连接在非开挖施工大口径管线1上的实心棒状或者空心管状或者部分空心的结构件；
所述非开挖施工大口径管线1上开设有安装孔，所述阴极保护馈电装置113通过安装孔固定连接在非开挖施工大口径管线1上；
所述阴极保护馈电装置113暴露在非开挖施工大口径管线1外部的部分表面包覆有层状的阴极保护馈电装置防腐蚀保护外涂层110；
所述非开挖施工大口径管线1上安装的阴极保护馈电装置113为多节式顺序安装的结构件，各相邻节段之间为能够实现电连接的固定连接形式；所述阴极保护馈电装置113的各个节段之间为螺纹连接或/和焊接；各相邻节段之间为能够实现电连接的固定连接形式。
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，具备为保证施工效果而需要在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的下述各项参数的能力：土壤电阻率、管/地自然电位、牺牲阳极接地电阻、牺牲阳极开路电位、牺牲阳极发生电流、保护电位和阳极平均发射电流。
在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数之前首先安装监测系统，所述电位测试桩安装要求具体为：首先将牺牲阳极的连接电缆和阴极保护馈电装置113连接到测试桩内的阳极测试端子上，参比电极测试端子也引入测试桩内；
参比电极选用长久性硫酸铜参比电极；参比电极的埋设位置为管道的正上方，在水平方向距离厚壁管的距离为3米，在竖直方向距离主管道1～2米；
另外，在第一组和第二组阳极中间处以及第四组和第五组阳极的中间处各加入一个测试桩，以检查距离阳极组最远处的保护电位；测试桩内含有阴极测试端子和参比电极端子，因此需从主管道各顶出一根厚壁管作为馈电使用，参比电极安放位置与供给牺牲阳极组的参比电极相同；
测试桩桩体由水泥制成，按设定的频率进行人工测量，以了解和掌握阴极保护效果。
在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数的具体操作要求为：
土壤电阻率：土壤电阻率是测试项目中最先测量的参数，具体采用ZC-8接地电阻测量议(量程0～1～10～100Ω)测量，采用四电极等距法进行；
管/地自然电位测试：在牺牲阳极连接之前进行测试，采用数字式电压表，用地表测量和近管道测量方法；地表测试为将参比电极放在管道顶部上方地表潮湿土壤上，保证参比电极与土壤电接触良好；近管道的测试在利用管道上方较近距离的参比电极进行测试；对比两者的差别，以此结果为参照，进行全程地表测量，每间隔20米测量一次；
牺牲阳极接地电阻：牺牲阳极接地电阻采用量程0～1～10～100Ω的ZC-8接地电阻测量议测量；测量牺牲阳极接地电阻之前，将阳极与管道断开；在每个阳极安装后都要测量接地电阻，如果土壤环境发生变化，则要补测；
牺牲阳极开路电位：埋好阳极后，用数字万用表连接阳极和参比电极，参比电极尽可能靠近阳极；
所述牺牲阳极保护装置3的材质为镁合金或者锌合金；具体要求分别满足《中华人民共和国石油天然气行业标准.埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97中的“4技术条件”的规定。
初期保护电位要求小于-850毫伏/CSE，这里的CSE表示“硫酸铜参比电极”。如此，可以取得更好的技术效果。
牺牲阳极发生电流：采用标准电阻法进行测试；
保护电位的测试：阴极保护工程完成后，对整个管线，进行保护电位的全程测量；具体用地表测量和近管道测量方法，对比结果，并以此为参照，用地表方法进行全程测量。测试结果整理归档。首次测量应在全部牺牲阳极接通管道24内，然后分别在48小时、96小时、1星期、两星期及1个月后进行保护电位的测试。如有异常现象出现则要增加测试。
管线正常运行后，可按设定的频率对各处电位测试桩进行定期测量，以了解和掌握全线的阴极保护效果；数据也可输入计算机与远程综合监测系统的数据进行类比分析，进而得更丰富的评估数据；
用以计算阳极寿命的牺牲阳极平均发射电流：通过测试桩内的采样电阻获得，用于评估阳极工作情况和计算阳极使用寿命。
本发明能经一次施工就能达到长效的防护，满足大型工程施工的耐久性要求；其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。施工操作简便，技术效果良好。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为非开挖施工大口径管线阴极保护馈电装置使安装示意简图；
图2为非开挖施工大口径管线阴极保护馈电装置安装孔钻孔原理图；
图3为非开挖施工大口径管线阴极保护馈电装置安装原理图；
图4为非开挖施工大口径管线阴极保护馈电装置结构示意图。
具体实施方式
本发明所述附图中的各个数字标号的含义如下：
非开挖施工大口径管线1、馈电装置113具体包含有下述两大部分：内层的馈电装置钢芯111、外层的馈电装置防腐蚀保护外涂层110，用于将馈电装置113安装在非开挖施工大口径管线上的安装座112；
带法兰的套管114、导向密封装置115、支杆116、夹板阀117、防爆电机119、合金钻头120、钻杆121；馈电装置113、液压千斤顶118。
实施例1
非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统通过在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置113，使得监测设备与非开挖施工大口径管线1构成电连接，从而进行监测。
在所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，监测具体采用GB/T 18593-2001、SY/T 0315-2005标准进行；所述管道外壁涂层的关键防护性能要求达到如下指标：
采用管道外壁涂层防护+牺牲阳极阴极保护的联合防腐蚀方案进行管道腐蚀控制；
——采用GB/T 18593-2001、SY/T 0315-2005标准进行测试，所述管道外壁涂层的关键防护性能要求达到如下指标：
涂层的抗水渗透性：在蒸馏水中60℃条件下浸泡30天，涂层增重率≤3％；
涂层的附着力：95℃条件下，浸泡30天，涂层的附着力达到1级；
涂层的粘结强度≥70Mpa；
涂层的阴极剥离要求：在-1.5V、65℃条件下，2天，剥离量≤3.5mm；
断面孔隙率：1～2级；
界面孔隙率：1～2级。
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置113本身为能够进行电连接的中介装置，其具体是以电连接方式连接在非开挖施工大口径管线1上的实心棒状或者空心管状或者部分空心的结构件；
所述非开挖施工大口径管线1上开设有安装孔，所述阴极保护馈电装置113通过安装孔固定连接在非开挖施工大口径管线1上；
所述阴极保护馈电装置113暴露在非开挖施工大口径管线1外部的部分表面包覆有层状的阴极保护馈电装置防腐蚀保护外涂层110；
所述非开挖施工大口径管线1上安装的阴极保护馈电装置113为多节式顺序安装的结构件，各相邻节段之间为能够实现电连接的固定连接形式；所述阴极保护馈电装置113的各个节段之间为螺纹连接或/和焊接；各相邻节段之间为能够实现电连接的固定连接形式。
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，具备为保证施工效果而需要在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的下述各项参数的能力：土壤电阻率、管/地自然电位、牺牲阳极接地电阻、牺牲阳极开路电位、牺牲阳极发生电流、保护电位和阳极平均发射电流。
在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数之前首先安装监测系统，所述电位测试桩安装要求具体为：首先将牺牲阳极的连接电缆和阴极保护馈电装置113连接到测试桩内的阳极测试端子上，参比电极测试端子也引入测试桩内；
参比电极选用长久性硫酸铜参比电极；参比电极的埋设位置为管道的正上方，在水平方向距离厚壁管的距离为3米，在竖直方向距离主管道1～2米；
另外，在第一组和第二组阳极中间处以及第四组和第五组阳极的中间处各加入一个测试桩，以检查距离阳极组最远处的保护电位；测试桩内含有阴极测试端子和参比电极端子，因此需从主管道各顶出一根厚壁管作为馈电使用，参比电极安放位置与供给牺牲阳极组的参比电极相同；
测试桩桩体由水泥制成，按设定的频率进行人工测量，以了解和掌握阴极保护效果。
在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数的具体操作要求为：
土壤电阻率：土壤电阻率是测试项目中最先测量的参数，具体采用ZC-8接地电阻测量议(量程0～1～10～100Ω)测量，采用四电极等距法进行；
管/地自然电位测试：在牺牲阳极连接之前进行测试，采用数字式电压表，用地表测量和近管道测量方法；地表测试为将参比电极放在管道顶部上方地表潮湿土壤上，保证参比电极与土壤电接触良好；近管道的测试在利用管道上方较近距离的参比电极进行测试；对比两者的差别，以此结果为参照，进行全程地表测量，每间隔20米测量一次；
牺牲阳极接地电阻：牺牲阳极接地电阻采用量程0～1～10～100Ω的ZC-8接地电阻测量议测量；测量牺牲阳极接地电阻之前，将阳极与管道断开；在每个阳极安装后都要测量接地电阻，如果土壤环境发生变化，则要补测；
牺牲阳极开路电位：埋好阳极后，用数字万用表连接阳极和参比电极，参比电极尽可能靠近阳极；
牺牲阳极发生电流：采用标准电阻法进行测试；
保护电位的测试：阴极保护工程完成后，对整个管线，进行保护电位的全程测量；具体用地表测量和近管道测量方法，对比结果，并以此为参照，用地表方法进行全程测量。测试结果整理归档。首次测量应在全部牺牲阳极接通管道24内，然后分别在48小时、96小时、1星期、两星期及1个月后进行保护电位的测试。如有异常现象出现则要增加测试。
管线正常运行后，可按设定的频率对各处电位测试桩进行定期测量，以了解和掌握全线的阴极保护效果；数据也可输入计算机与远程综合监测系统的数据进行类比分析，进而得更丰富的评估数据；
用以计算阳极寿命的牺牲阳极平均发射电流：通过测试桩内的采样电阻获得，用于评估阳极工作情况和计算阳极使用寿命。
所述牺牲阳极保护装置3的材质为镁合金或者锌合金；具体要求分别满足《中华人民共和国石油天然气行业标准.埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97中的“4技术条件”的规定。
Claims (5)
1.非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，针对非开挖施工大口径管线（1）进行监测；其特征在于：
所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统通过在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置（113），使得监测设备与非开挖施工大口径管线（1）构成电连接，从而进行监测；
在所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，监测具体采用GB／T18593－2001、SY/T0315－2005标准进行；采用管道外壁涂层防护和牺牲阳极阴极保护的联合防腐蚀方法进行管道腐蚀控制；管道外壁涂层的
关键防护性能要求达到如下要求：
涂层的抗水渗透性：在蒸馏水中60℃条件下浸泡30天，涂层增重率≤3%；
涂层的附着力：95℃条件下，浸泡30天，涂层的附着力达到1级；
涂层的粘结强度≥70Mpa；
涂层的阴极剥离要求：在-1.5V、65℃条件下，2天，剥离量≤3.5mm；
断面孔隙率：1～2级；
界面孔隙率：1～2级。
2.按照权利要求1所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，其特征在于：所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统中，在管道上预
先施工安装的阴极保护馈电装置（113）本身为能够进行电连接的中介装置，其具体是以电连接方式连接在非开挖施工大口径管线（1）上的实心棒状或者空心管状或者部分空心的结构件；
所述非开挖施工大口径管线（1）上开设有安装孔，所述阴极保护馈电装置（113）通过安装孔固定连接在非开挖施工大口径管线（1）上；
所述阴极保护馈电装置（113）暴露在非开挖施工大口径管线（1）外部的部分表面包覆有层状的阴极保护馈电装置防腐蚀保护外涂层（110）；
所述非开挖施工大口径管线（1）上安装的阴极保护馈电装置（113）为多节式顺序安装的结构件，各相邻节段之间为能够实现电连接的固定连接形式；所述阴极保护馈电装置（113）的各个节段之间为螺纹连接或／和焊接。
3.按照权利要求2所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，其特征在于：所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，具备为保证施工效果而需要在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的下述各项参数的能力：土壤电阻率、管和地自然电位、牺牲阳极接地电阻、牺牲阳极开路电位、牺牲阳极发生电流、保护电位和阳极平均发射电流。
4.按照权利要求3所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，其特征在于：在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数之前首先安装监测系统，电位测试桩安装要求具体为：首先将牺牲阳极的连接电缆和阴极保护馈电装置（113）连接到测试桩内的阳极测试端子上，参比电极测试端子也引入测试桩内；
参比电极选用长久性硫酸铜参比电极；参比电极的埋设位置为管道的正上方，在水平方向距离厚壁管的距离为3米，在竖直方向距离主管道1～2米；
电位测试桩内含有阴极测试端子和参比电极端子，因此需从主管道各顶出一根厚壁管作为馈电使用，参比电极安放位置与供给牺牲阳极组的参比电极相同；
电位测试桩桩体由水泥制成，按设定的频率进行人工测量，以了解和掌握阴极保护效果。
5.按照权利要求4所述非开挖施工大口径管道腐蚀控制监测系统，其特征在于：在施工期间测量土壤腐蚀性和阴极保护的各项参数的具体操作要求为：
土壤电阻率：土壤电阻率是测试项目中最先测量的参数，采用四电极等距法进行；
管和地自然电位测试：在牺牲阳极连接之前进行测试，采用数字式电压表，用地表测量和近管道测量方法；地表测试为将参比电极放在管道顶部上方地表潮湿土壤上，保证参比电极与土壤电接触良好；近管道的测试在利用管道上方的参比电极进行测试；对比两者的差别，以此结果为参照，进行全程地表测量，每间隔20米测量一次；
牺牲阳极接地电阻：牺牲阳极接地电阻采用量程0～1～10～100Ω的ZC-8接地电阻测量仪测量；测量牺牲阳极接地电阻之前，将阳极与管道断开；在每个阳极安装后都要测量接地电阻，如果土壤环境发生变化，则要补测；
牺牲阳极开路电位：埋好阳极后，用数字万用表连接阳极和参比电极，参比电极尽可能靠近阳极；
牺牲阳极发生电流：采用标准电阻法进行测试；
保护电位的测试：阴极保护工程完成后，对整个管线，进行保护电位
的全程测量；具体用地表测量和近管道测量方法，对比结果，并以此为参照，用地表方法进行全程测量，测试结果整理归档；首次测量应在全部牺牲阳极接通管道24小时内，然后分别在48小时、96小时、1星期、两星期及1个月后进行保护电位的测试；如有异常现象出现则要增加测试；
管线正常运行后，按设定的频率对各处电位测试桩进行定期测量，以了解和掌握全线的阴极保护效果；数据也输入计算机与远程综合监测系统的数据进行类比分析，进而得更丰富的评估数据；
用以计算阳极寿命的牺牲阳极平均发射电流：通过电位测试桩内的采样电阻获得，用于评估阳极工作情况和计算阳极使用寿命。
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