CN101857957A - 阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。探头主体整体呈筒状，探头芯体整体呈筒状，中空盲孔，中空孔为探头芯腔，探头芯体的上部设置电极穿线孔，电极穿线孔贯穿探头芯体的筒壁，与探头芯腔贯通，探头芯体的下部设置阴极穿线孔，阴极穿线孔贯穿探头芯体的筒壁，与探头芯腔贯通；探头芯腔内设置参比电极，参比电极与探头芯体的筒壁之间设置固定层，把参比电极稳固在探头芯体内。本发明设计科学，结构合理，性能可靠，应用范围广，稳定性高、抗极化能力强，探头质量稳定，广泛的应用于公路、铁路、水运、航空和工农业等领域中用于原油、天然气、自来水、城市液化气等各种流体物料的管道输送。

Description

阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法

技术领域

本发明涉及一种电化学腐蚀检测技术，尤其涉及一种阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。

背景技术

流体管道是公路、铁路、水运和航空并列的五大运输方式之一，尤其是地埋管道深入到能源供应、城市发展和人民生活等各个方面，广泛应用于原油、天然气、自来水、城市液化气以及流程工业领域中各种流体物料的输送，在国民经济中起着举足轻重的作用，但地埋管道在为人们提供输运方便的同时，地埋管道失效的问题给管道输送带来了极大的安全隐患。地埋管道的失效形式多样，机理复杂，如材料缺陷、腐蚀、外力破坏等，具有明显的局部性、风险性和突发性。

PCCP管道（即预应力钢筒混凝土管以下简称：PCCP管道）的阴极保护水平的监测是以保护电位为准则的，这种保护的极化电位的精确定义应是不含IR降的极化电位，测试的条件是较复杂的，由于某种原因这些限定在实际中很难操作，而且在日常管理工作中也不方便。

地埋PCCP管道为延长使用寿命一般均采用防腐涂料加阴极保护的联合防蚀措施进行控制。通常管道周围的环境状况较为复杂，有时还存在交流和直流杂散电流影响。另外，长距离的PCCP管道与其它地下构筑物相碰的几率也很高，如有发生金属连接，电位测试就成问题；由于PCCP管横向电阻过大，多采用牺牲阳极保护，通常不可能在测量时全部断开，使得管道真实的阴极保护电位测量变得更加复杂和困难。

目前，采用的排除或减小IR降的方法主要有：断电法、试片断电法、脉冲技术、极化探头法、原位参比法（近参比法）、土壤电位梯度技术、交流电技术等。只要条件允许，采用断电法可以测出管道的真实电位，但在实践中，受管道周围条件所限，断电法却往往也不尽人意。阴极保护电位测量中的IR降也会影响电位测量结果，为了消除IR降，最佳的方法是断电法，然而断电法也受到有些条件的限制，采用常规的断电法由于杂散电流和补偿电流的影响难以监测到真实的管道阴极保护电位。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述地埋管路中监测存在的问题，提供一种阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。

为延长地埋PCCP管道的使用寿命一般均采用防腐涂料加阴极保护的联合防蚀措施进行控制。通常管道周围的环境状况较为复杂，有时还存在交流和直流杂散电流影响，在这种干扰条件下如何来测量PCCP管道阴极保护的真实电位就显得尤为重要。

以往对于地面测量电位的表达式为：P_ON=P_t+IR；但表达式忽略了一个非IR降误差；实际的表达式应为：

P_ON=P_t+ΔP=P_t+IR+V₀         (1)

式中     P_ON——地面通电电位；

         P_t——管道真实极化电位；

         ΔP——测点处管/地电位误差；

         I——流经防腐层缺陷处的保护或其它无法知道的电流；

         R——测量回路中的电阻；

         V₀——土壤中电位梯度降形成的非欧姆降压降。

理想状态下钢质管道所测的最大负电位应是-1150mV，因为超过-1150mV，会发生析氢反应，电位不再负移，而实际中很难测到，其原因是：

——V₀值不随I断开而变化，影响V₀的变量有：二次电流造成的IR降，参比电极的位置、土壤电阻率、覆盖层电阻、测点相对于整流器的位置等。

——管道沿线土壤电阻率不均导致保护电流密度不同，其P_t也不相同；

——切断电流后在覆盖层的缺陷处会产生一个补偿电流，其梯度将影响测试结果；

——管网越大、覆盖层越不均匀或管道经过不同电阻率的土壤，其补偿电流越大；

——当大地中有杂散电流、大地电流时或有来自被测管道以外的电场干扰时，所测得的断电电位是无效的；

——经验表明，低电阻率下沥青管道的断电电位比较令人满意，而在高电阻率下优质防腐层时误差可达几百mV。

PCCP管采用的保护准则是极化电位，对于采用牺牲阳极保护的PCCP管极化电位的测量现场不好操作，按新国标的要求，不但要测出探头的断电电位还要测出钢筋的自然电位，本发明在测试数据中排除V₀。

测试探头的目的就是在阴极保护电位测试数据中排除V₀和各种IR降影响。

本发明是判断PCCP管阴极保护效果的模拟PCCP管测试探头，该探头将PCCP管的自然腐蚀电位测试、阴极保护通/断电电位测试功能集成与一体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

探头主体整体呈筒状，是由探头芯体、自腐蚀电极、阴极电极、参比电极、面层、引线、电极穿线孔、阴极穿线孔、封闭层、固定层、探头芯腔、参比极和引线电缆组成，探头芯体整体呈筒状，中空盲孔，中空孔为探头芯腔。

探头芯体的上部设置电极穿线孔，电极穿线孔贯穿探头芯体的筒壁，与探头芯腔贯通。探头芯体的下部设置阴极穿线孔，阴极穿线孔贯穿探头芯体的筒壁，与探头芯腔贯通。探头芯腔内设置参比电极，参比电极与探头芯体的筒壁之间设置固定层，把参比电极稳固在探头芯体内。

把参比电极放置到探头主体的中心部，参比电极放置在探头主体的中心部使参比电极的安装空间扩大，可以选择稳定性高、可靠性高的参比电极，保障探头主体的测量准确性，提高参比电极的使用寿命。避免参比电极电解液渗漏对砂浆层及钢丝可能存在的污染，最大限度地回避了阴极保护电场对电位测量的影响。

将缠绕在探头芯体上电极分为上下两段，即自腐蚀电极和阴极电极，分别用来测量在预应力状态下钢丝的自腐蚀电位和阴极保护电位。阴极电极模拟了电极的实际工况，自腐蚀状态下的自腐蚀电极也完全模拟了实际工况。自腐蚀电极紧紧缠在探头芯体上，与混凝土和砂浆为直接接触，符合PCCP实际结构特点，性能更加安全。

参比电极是由参比电极管腔、电极腔室、分隔板、导电盐桥、保湿腔室和导电砂浆封底组成，参比电极整体呈筒状，参比电极的参比电极管腔整体呈中空筒状，参比电极管腔的中部设置分隔板，把参比电极管腔分隔成电极腔室和保湿腔室，参比电极管腔的上部为电极腔室，电极腔室内填充饱和硫酸铜溶液，电极腔室内插入纯铜制的参比极，参比极浸泡在饱和硫酸铜溶液内，参比极的上端部引出电极腔室的上部。

上腔室应尽量填满分析纯硫酸铜，然后加入适量蒸馏水；纯铜棒经表面处理后应尽快浸没在硫酸铜溶液中，电极上部组装完，应进行参比电极的电位检测，其电极电位误差应控制标准值的±5mV范围内，同批次参比电极的电位值波动应控制在±2mV内。

参比电极管腔的下部为保湿腔室，保湿腔室的下端部设置导电砂浆封底，封闭住参比电极管腔的底部，导电砂浆封底与探头芯腔的底部紧密接触，保湿腔室内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物。

下腔室的导电砂浆采用水泥、砂、水和导电炭黑配制成的料浆。

电极腔室与保湿腔室之间的分隔板上设置导电盐桥，导电盐桥的两端分别与电极腔室和保湿腔室相连接，导电盐桥贯通电极腔室和保湿腔室，电极腔室内的饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥向保湿腔室过渡，参比电极的顶端设置参比极，参比极的端部与引线电缆的一端相连接，引线电缆从探头芯腔的端口引出，将参比电极设置在探头主体的探头芯腔内保障测试的准确性和延长参比电极的使用寿命。

参比电极是探头主体核心部件，其电极电位的稳定性决定了测量结果的稳定性，它的使用寿命决定了探头主体的使用寿命，选择合适的参比电极对PCCP管阴极保护电位的探头主体至关重要。铜/饱和硫酸铜电极，以其高的电极电位稳定性和良好的抗极化性能，成为优选的参比电极。但是，将铜/饱和硫酸铜电极直接安装在PCCP管探头主体的混凝土中，则存在硫酸铜溶液渗出污染混凝土，导致铜对自腐蚀电极和阴极电极上析出的危险；同时也存在参比电极与混凝土接触面太小，引起测量回路电阻太高导致影响电位的测量，因此必须对传统的铜/饱和硫酸铜电极结构进行必要的改进。

参比电极分为上下两个腔室，上腔室为铜/饱和硫酸铜电极腔室，下腔室为过渡保湿腔室，上下腔室间用导电盐桥连接，下腔室用混凝土模拟孔隙液与膨润土调配而成，电极与外界间用导电砂浆封闭。参比电极没有直接与混凝土接触，而是通过混凝土模拟孔隙液与混凝土接触，渗出的硫酸铜电极与强碱性混凝土模拟孔隙液反应生成氢氧化铜沉淀，能避免电极液渗出污染测试探头混凝土以及自腐蚀电极和阴极电极析出的危险；同时，通过保湿腔体与外界接触，给铜/饱和硫酸铜电极提供一个相对潮湿的环境，有利于延长参比电极的使用寿命；下腔体通过导电混凝土与外界接触，扩大了电极与外界混凝土的接触面，降低了参比电极与混凝土的接触电阻，提高了电位测量的准确性。

探头芯体外壁的上部环绕筒壁设置预应力金属线材的自腐蚀电极，至少环绕2圈，自腐蚀电极固定嵌在探头芯体的外壁上，自腐蚀电极的端部连接引线的一端，引线的另一端从探头芯腔的外壁穿过电极穿线孔，进入探头芯腔内，自腐蚀电极的引线的另一端与引线电缆相连接，且从探头芯腔的上端口引出，测量预应力状态下的自腐蚀电极的自腐蚀电位。

探头芯体外壁的下部环绕筒壁设置预应力金属线材的阴极电极，至少环绕2圈，阴极电极固定嵌在探头芯体的外壁上，阴极电极的端部连接引线的一端，引线的另一端从探头芯腔的外壁穿过阴极穿线孔，进入探头芯腔内，阴极电极的引线沿探头芯腔的内壁向探头芯腔的上端口引出，阴极电极的引线的另一端与引线电缆相连接，且从探头芯腔的上端口引出，测量预应力状态下的阴极电极的阴极保护电位。

探头芯体外壁上的电极分为上下两部分，分别用来测量在预应力状态下的自腐蚀电位和阴极保护电位。上部为自腐蚀电极用于测量自腐蚀电位，下部为阴极电极用于测量阴极保护电位。自腐蚀电极和阴极电极采用与PCCP管相同材质的线材，两组电极分开缠绕，应均匀缠绕在探头芯体的外壁上，间距至少15mm，保持恒定并紧密缠绕探头芯体上尤为重要的是自腐蚀电极和阴极电极上不能有锈蚀，在喷射水泥沙浆的时候也不能锈蚀。

自腐蚀电极的引线与引线电缆的黄色导线相连接，阴极电极的引线与引线电缆的绿色导线相连接，参比电极的参比极与引线电缆的红色导线相连接，引线电缆从探头芯腔的端口引出，引线电缆与接线测试盒相连接。

探头主体的自腐蚀电极、阴极电极和参比极通过引线分别与引线电缆的导线相连接，引线电缆从探头主体引出，引线电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJV0.6/1kV3×2.5mm²），三芯颜色为红、黄、绿三色，其中红色导线与参比电极相连接，绿色导线与阴极电极相连接，黄色导线与自腐蚀电极相连接，引线电缆的三芯分别接在接线测试盒的三个接线柱上。

探头芯腔的上部设置封闭层，封闭层封闭探头芯腔的上部密封隔绝与外界的连通，封闭层连同自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线、参比电极的参比极和引线电缆的端部一起密封，跟外界隔离。

自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线、参比极的引线和引线电缆的连接引线的端部均设置在封闭层内，为了让自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线、参比极的引线和引线电缆的连接引线的端部与外界隔离，向封闭层内灌入环氧树脂，把自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线、参比电极的参比极和引线电缆的端部包裹住，待环氧树脂固化后，自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线、参比电极的参比极和引线电缆的端部与外界密封隔离。

探头芯体的外部设置面层，面层包裹住探头芯体的外部保护自腐蚀电极、阴极电极和探头芯体的外壁。

自腐蚀电极和阴极电极固定缠绕在探头芯体上，在探头芯体的外壁上设置面层，面层保护探头芯体、自腐蚀电极和阴极电极，面层起到保障自腐蚀电极和阴极电极不受外部的侵蚀。

探头主体设置在地表面下的管道旁，管道相互连接构成的管路，管路沿线每1km至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道周围至少设置1-2组探头主体，探头主体沿管道四周平行埋设，探头主体距离管道0.2-0.8m，电流的流动在探头主体跟管道之间的土壤内产生较小的电压降。

探头主体放置在地表面下的地埋管道旁，无论管道埋设在地表面下多深，探头主体始终在地表面下与管道平行放置，探头主体不与地埋管道接触，与管道的距离为0.2-0.8m。管道与管道相连接构成管路，根据管道的设计要求沿管路每1km至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点的管道周围放置探头主体的数量要依据埋设的管道的管径面积和地表下土质条件确定，通常单排较小管径的管道至少埋设1个探头主体，对于单排或多排管径较大的管道或者大口径管道至少埋设2个探头主体。对于地表下管道周围的土质条件比较好一些的情况以及地表下管道周围的土质条件比较差一些的情况结合管径的大小确定埋设探头主体的位置和数量，满足监测的要求。地表下管道周围的土质条件包括土质酸碱度和地下水位的情况等。

通过探头主体进行监测，反映出探头主体附近的管体电位。无论是单排、双排或多排管路，要根据具体工程的设计要求、工程规模以及所处环境等条件设置探头埋设点和探头主体放置数量，以满足监测要求为原则。

探头主体、接线测试盒、主控制器、工程阳极电极和管道电极构成阴极保护监测探头监测系统，探头主体的引线电缆的一端部与接线测试盒的其中一组接线端子排上的接线柱相连接，引线电缆的一端部的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别各自与其中一组接线端子排上的接线柱相连接。

探头主体的引线电缆接续到接线测试盒内，引线电缆的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别接续到其中一组接线端子排的接线柱上，主控制器从接线测试盒内的接线柱上获取地表下探头主体的数字信息。

把地埋的管道相互连接构成的管路，在相邻的管道与管道的端部之间设置金属跨接件，金属跨接件把管道与管道的端部相连接，通过金属跨接件将管道与管道连接成一条连续导通的管路，管道通过线路与接线测试盒的其中一组接线端子排上的接线柱相连接构成管路电极，导通的管路综合反映出电位情况，通过探头主体监测电位情况，判明管道阴极保护系统运行情况，检测不同位置的探头主体的电位，则反应出管道相应位置的电位和电流分布情况。

管节之间的本身连接为承插形式，为提高管道的电连通性，还需采用金属跨接件及跨接电缆进行电连接，确保阴极保护电流的连续性，提高管道与管道之间导通性能，通过探头主体的监测出的数据分析出整体监测管路的情况，导通的管路会综合反映出整体电位情况。

在地表面下管道旁埋设工程阳极电极，通过线路与接线测试盒的其中一组接线端子排的接线柱相连接，构成工程阳极电极的接线柱。

地表下的管道旁设置工程阳极电极，由线路连接到接线测试盒的接线柱上，构成工程阳极电极的接线柱，主控制器对工程阳极电极实施监测获取数据信息。

接线测试盒整体呈盒体状，接线测试盒内至少设置2排接线端子排，接线端子排上至少设置10个接线柱，2排接线端子排之间设置开关。

接线测试盒内安设接线端子排，在接线端子排上设置接线柱，探头主体的阴极电极、自腐蚀电极和参比电极通过引线电缆接续到接线端子排上的接线柱，工程阳极电极和管路电极分别接续到接线端子排上的接线柱上，由主控制器的检测设备实施监测。

其中一组接线端子排上连接探头主体的阴极电极与另一组接线端子排的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上分别设置开关，日常情况下开关开启连通线路。

其中一组接线端子排上连接的管路电极与另一组接线端子排上连接的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路。

另一组接线端子排的接线柱上探头主体的阴极电极与另一组接线端子排上的管路电极相连接，其中一组接线端子排上的工程阳极电极通过线路与其中一组接线端子排上的管路电极相连接，工程阳极电极与管路电极相连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路。

接线测试盒内的阴极电极、自腐蚀电极、参比电极、工程阳极电极和管路电极通过线路和开关构成线路，在日常情况下开关为开启状态，线路连同。在检测时作断电测试关闭开关实施监测。

主控制器设置检测设备和运算设备，主控制器的检测设备安设断电测试仪和万用表，主控制器的运算设备安设计算机或PC单板机，主控制器的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒内接线端子排上的接线柱检测，主控制器的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性。

主控制器的检测设备对接线测试盒内的接线端子排上的接线柱分别实施监测数据信息，主控制器的运算设备记录、存储、分析、处理数据信息，并打印出数据信息报告。

探头埋设点在管道周围设置2组探头主体，接线测试盒上接续1处探头埋设点至少埋设2组探头主体，其中一组探头主体的引线电缆的一端部与接线测试盒的其中一组接线端子排上的接线柱相连接，引线电缆的一端部的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别各自与其中一组接线端子排上的接线柱相连接。

对于大口径管道或多排管道需要至少埋设2个探头主体，满足监测的要求。对于地表下管道周围的土质条件比较好一些的情况以及地表下管道周围的土质条件比较差一些的情况结合管径的大小确定埋设探头主体的位置和数量，地表下管道周围的土质条件包括土质酸碱度和地下水位的情况等。

另一组探头主体的引线电缆的一端部与接线测试盒的其中一组接线端子排上的接线柱相连接，引线电缆的一端部的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别各自与其中一组接线端子排上的接线柱相连接。

其中一组接线端子排上连接的两组探头主体的阴极电极分别与另一组接线端子排的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上分别设置开关，日常情况下开关开启连通线路；其中一组接线端子排上连接的管路电极与另一组接线端子排上连接的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路；另一组接线端子排的接线柱上两组探头主体的阴极电极分别与另一组接线端子排上的管路电极相连接，其中一组接线端子排上的阳极电极通过线路与其中一组接线端子排上的管路电极相连接，阳极电极与管路电极相连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路。

2组探头主体的引线电缆接续到接线测试盒内，引线电缆的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别接续到其中一组接线端子排的接线柱上，主控制器从接线测试盒内的接线柱上获取地表下探头主体的数字信息。

首先制作探头主体的探头芯体的模板，探头芯体为中空盲孔，探头芯体的模板与探头芯体相吻合，探头芯体的模板的截面形状与探头芯体相同，探头芯体的中部设置探头芯腔的模板，探头芯腔的模板与探头芯腔相吻合，探头芯腔的模板的截面形状与探头芯腔相同，探头芯体的上部设置电极穿线孔的模板，探头芯体的下部设置阴极穿线孔的模板，模板制作成浇注成整体呈筒状中空盲孔并带有电极穿线孔和阴极穿线孔的探头芯腔的模板。模板制作后，向模板内浇注混凝土，浇注满混凝土的模板放置到振捣台捣固混凝土，捣固后抹平模板上口，待混凝土初凝后1-2h取出探头芯腔的模板、电极穿线孔的模板和阴极穿线孔的模板。

把混凝土园柱体形模板清擦干净，在混凝土园柱体形模板的中心处放入芯模并固定。将已配制混凝土注入模板内，在振动台上振实，用抹刀沿模板上口把混凝土抹平，待混凝土初凝后1-2h将芯模取出。

在探头芯腔的上部和下部分别缠绕自腐蚀电极和阴极电极，自腐蚀电极和阴极电极均采用预应力加工的金属线材，自腐蚀电极和阴极电极分别各自缠绕至少2圈，每圈相互至少间隔15mm。先在小于探头芯体直径的模具上缠绕制作自腐蚀电极和阴极电极，在模具上缠绕制作的自腐蚀电极和阴极电极的直径小于探头芯体，自腐蚀电极和阴极电极固定环绕附着在探头芯体的表面。在自腐蚀电极的端部连接引线，引线的一端与自腐蚀电极的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线的另一端从探头芯腔的外壁穿过电极穿线孔，进入探头芯腔内，引线的另一端放置在探头芯腔的封闭层内，自腐蚀电极的引线穿过电极穿线孔后，用环氧树脂填充封闭电极穿线孔。

自腐蚀电极和阴极电极采用与PCCP管预应力钢丝相同材质、规格和型号的钢丝，质量要求满足GB/T5223-2002。两组分别实施缠绕，按照PCCP管件的制作标准要求，在混凝土固化1天后开始缠绕预应力自腐蚀电极和阴极电极。在混凝土探头芯体外壁的上部和下部应均匀的缠绕预应力自腐蚀电极和阴极电极，两组预应力自腐蚀电极和阴极电极的开始缠绕位置分别距离各自混凝土探头芯体的端部15mm，每圈间距15mm，缠绕角度为15°，并保持恒定。自腐蚀电极和阴极电极应与探头芯体紧密缠绕，特别重要的是，应绝对保证自腐蚀电极和阴极电极上不能有锈蚀，同样在再次喷射水泥沙浆的时候也不能有锈蚀。为保证预应力自腐蚀电极和阴极电极紧密固定在混凝土探头芯体外壁的表面，预应力自腐蚀电极和阴极电极可在直径小于混凝土探头芯体的塑料筒上进行预缠绕，然后再把预应力自腐蚀电极和阴极电极固定在混凝土探头芯体表面。利用实施预缠绕后的预应力自腐蚀电极和阴极电极自身产生的内应力，使预应力自腐蚀电极和阴极电极固定缠绕在混凝土探头芯体表面。

在阴极电极的端部连接引线，引线的一端与阴极电极的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线的另一端从探头芯腔的外壁穿过电极穿线孔，进入探头芯腔内，引线的另一端放置在探头芯腔的封闭层内，阴极电极的引线穿过电极穿线孔后，用环氧树脂填充封闭电极穿线孔。

探头的连接电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJV0.6/1kV3×2.5mm²），颜色为红、黄、绿三色，其中绿色导线与阴极保护预应力钢丝相连接，黄色导线与自腐蚀预应力钢丝相连接，红色导线与参比电极相连接。电缆的连接方式应采用铜焊或锡焊等类似安全的焊接方式，无论采用何种焊接方式，应尽量不破坏预应力钢丝固有的金属晶间结构。焊接点应填充环氧材料防腐或用自粘绝缘胶带绝缘，并采用电缆连接专用热缩套加以保护。连接后的电缆应从混凝土芯预先留出的穿线孔中引出。穿线孔应用环氧树脂填充，电缆包覆专用热缩套保护。每根探头的电缆长度根据设计而定。测试探头搬运过程中严禁直接拉扯电缆引线。

制作探头芯体的面层的模板，探头芯体的面层的模板与探头主体相吻合，探头芯体的模板的截面形状与探头主体的截面形状相同，探头芯体放入探头芯体的面层的模板内的中心部，浇筑水泥砂浆在探头芯体的外壁上制作探头芯体的面层，面层包裹住探头芯体的外壁，面层起到保护探头芯体外壁以及环绕在自腐蚀电极和阴极电极的作用。连同探头芯体的面层的模板和探头芯体一起养护，养护后脱模取出带面层的探头芯体待用。

把探头芯体放置在模具中心部，探头芯体置于圆柱形模具中央，探头芯体与模具之间留有空隙，留有的空隙的距离与制作面层的厚度相同，向空隙内浇筑保护探头芯体的面层砂浆，浇筑后振捣成型，确保砂浆与探头芯体紧密粘结，并包裹住自腐蚀电极和阴极电极，严禁面层出现空洞、麻眼等不密实现象，制作探头芯体的面层后进行养护，养护条件跟制作PCCP砂浆保护层养护条件相同，养护完毕，取出脱模，制作成面层。面层不仅要保护探头芯体，还要保护自腐蚀电极和阴极电极。

参比电极整体制作成筒状，参比电极的参比电极管腔整体呈中空筒状，采用耐腐蚀的PVC管材制作，参比电极管腔的中部设置分隔板，把参比电极管腔分隔成上下两个腔室，上部是电极腔室，下部是保湿腔室。

电极腔室内填充分析纯硫酸铜和蒸馏水调制的饱和硫酸铜溶液，电极腔室内插入参比极，参比极采用纯铜棒材制作，参比极经表面处理后浸泡在饱和硫酸铜溶液内，参比极的上端部引出电极腔室的上部。

参比电极分为上下两个腔室，上腔室为铜/饱和硫酸铜电极腔室，下腔室为过渡保湿腔室，上下腔室间用导电盐桥连接，下腔室用混凝土模拟孔隙液与膨润土调配而成，电极与外界间用导电砂浆封闭。

参比电极的上腔室应尽量用分析纯硫酸铜填满，参比电极的电极采用纯铜棒，纯铜棒在表面处理完后应尽快浸没在硫酸铜溶液中，参比电极的上腔室组装完，应进行参比电极的电位检测，其电极电位误差应控制标准值的±5mV范围内，同批次参比电极的电位值波动应控制在±2mV内。参比电极与电缆红色导线用铜鼻子及锡焊联结，将电缆挝进空腔中，从电缆自由端穿热缩管进行防水绝缘处理。

参比电极管腔的下部为保湿腔室，保湿腔室的下端部设置导电砂浆封底，采用水泥、砂、水和导电炭黑混合制成的导电砂浆封底封闭住参比电极管腔的底部，导电砂浆封底与探头芯腔的底部紧密接触，保湿腔室内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物。

参比电极的下腔室底部放置导电砂浆，导电砂浆采用水泥、砂和适量的导电炭黑配制而成，导电砂浆封闭下腔室的底部。下腔室内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物。下腔室通过导电砂浆与外界接触，扩大了电极与外界混凝土的接触面，降低了参比电极与混凝土的接触电阻，从而提高了电位测量的准确性。

电极腔室与保湿腔室之间的分隔板上设置导电盐桥，导电盐桥的两端分别与电极腔室和保湿腔室相连接，导电盐桥连接电极腔室和保湿腔室，电极腔室内的饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥向保湿腔室过渡，参比极的端部与连接引线的一端相连接，引线的另一端从探头芯腔的端口引出，将参比电极设置在探头主体的探头芯腔内保障测试的准确性和延长参比电极的使用寿命。

在参比电极的上下腔室间用导电盐桥连接，参比电极不直接与混凝土接触，是通过混凝土模拟孔隙液与混凝土接触，渗出的硫酸铜电极与强碱性混凝土模拟孔隙液反应生成氢氧化铜沉淀，能避免电极液渗出污染测试探头混凝土和铜在预应力钢丝析出的危险，通过保湿腔体与外界接触，可以给铜/饱和硫酸铜电极提供一个相对潮湿的环境，有利于延长参比电极的使用寿命。

参比电极放置在探头芯腔内，在参比电极与探头芯体的筒壁之间填充水泥砂浆构成固定层，固定层把参比电极稳固在探头芯体内。

把测试性能完好的参比电极成品置于探头芯腔内，参比电极的底部与探头芯腔底部平整接触，参比电极与探头芯腔之间留有空隙，参比电极与探头芯腔之间的空隙为稳固参比电极的固定层，向参比电极与探头芯腔之间的空隙灌注砂浆固定参比电极，所灌注的砂浆深度略低于参比电极的顶部，用于挝线和灌注环氧树脂用。

探头芯体的探头芯腔的上部为封闭层，封闭层内放置参比电极的参比极、自腐蚀电极的引线和阴极电极的引线，参比电极的参比极、自腐蚀电极的引线和阴极电极的引线通过引线电缆从探头芯体的封闭层内引出探头主体。

引线电缆采用交联聚乙烯绝缘电缆，引线电缆的端部的导线分别在封闭层内与参比极、自腐蚀电极和阴极电极相连接，引线电缆的红色导线与参比电极的参比极相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接；引线电缆的黄色导线与自腐蚀电极的引线相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接。引线电缆的绿色导线与阴极电极的引线相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接。

待砂浆固化后自腐蚀电极、阴极电极和参比极连接探头的电缆，探头的电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJV0.6/1kV3×2.5mm²），颜色为红、黄、绿三色，其中绿色导线与阴极保护预应力钢丝相连接，黄色导线与自腐蚀预应力钢丝相连接，红色导线与参比电极相连接。电缆的连接方式应采用铜焊或锡焊等类似安全的焊接方式，焊接点应用自粘绝缘胶带绝缘，并采用电缆连接专用热缩套加以保护。

在封闭层内灌注环氧树脂构成封闭层，环氧树脂将封闭层内的参比极、自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线和引线电缆的端部一起封闭绝缘，且与外界密封隔离。

在探头芯体的上部空间为封闭层，封闭层内放置参比极的引线、自腐蚀电极的引线、阴极电极的引线和引线电缆，向封闭层内灌注环氧树脂，将参比极的引线、自腐蚀电极的引线和阴极电极的引线封闭在封闭层内，待环氧树脂固化后参比极的引线、自腐蚀电极的引线和阴极电极的引线与外界密封隔离。

由探头主体、接线测试盒、主控制器、工程阳极电极和管道电极构成阴极保护监测探头监测系统，在铺设管道施工后，依照设计要求在地表面下的管路沿线选定探头主体的探头埋设点，每1km管路至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道周围至少设置1-2组探头主体，探头主体沿管道四周平行埋设，探头主体距离管道0.2-0.8m。

在管路铺设施工后，管道与管道相连接构成管路，探头主体放置在地表面下的地埋管道旁，无论管道埋设在地表面下多深，管道的直径有多大，探头主体始终在地表面下与管道平行放置，探头主体不与地埋管道接触，通常距离管道0.2-0.8m。沿管路每1km至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道周围至少设置1-2个探头主体，通过探头主体进行断电监测，断电电位反映出探头附近的管道电位。无论是单排、双排或多排管路，要根据具体工程的设计要求、工程规模以及所处环境等条件设置探头主体放置数量，以满足监测要求为原则。

每组探头主体的引线电缆的一端部与接线测试盒相连接，每组探头主体的引线电缆的自腐蚀电极的黄色导线、阴极电极的绿色导线和参比电极的红色导线分别各自与其中一组接线端子排上的接线柱相连接。

在相邻的管道与管道的端部之间设置金属跨接件，金属跨接件把管道与管道的端部相连接，通过金属跨接件将管道与管道连接成一条连续导通的管路，探头埋设点的管道上设置引线线路，通过引线线路与接线测试盒的其中一组接线端子排上的接线柱相连接构成管路电极。为提高管道的电连通性，采用金属跨接件及跨接电缆对相邻管节之间实施电连接，确保阴极保护电流的连续性。对探头主体的监测出的数据分析出整体监测管路的情况，导通的管路会综合反映出整体电位情况。PCCP管节之间为承插口连接形式，由于阴极保护需要，在管道之间设置金属连接件，利用金属连接件导通管道，采用焊接的方式使金属连接件跟管道紧密连接，通过金属连接件提高管道与管道之间导通性能，提高管道之间导通性能有利于监测的准确性，通过探头主体的监测出的数据分析出整体监测管路的情况，导通的管路会综合反映出整体电位情况，通过探头主体会监测到电位异常情况，得知管道阴极保护运行情况。

相邻管道间的电连续性跨接，也就是采用电缆和金属片将两管道的金属部分全部导通起来，通常1节管道只有5-7m长，便于运输和施工安装，管路少则几公里，多则成百上千公里，通过工程沿线的多个探头主体的监测，将某段管道体的电位情况综合反映出来。

在地表面下管道旁埋设工程阳极电极，通过引线线路与接线测试盒的其中一组接线端子排的接线柱相连接，构成工程阳极电极的接线柱。

地表下的管道旁设置工程阳极电极，由线路连接到接线测试盒的接线柱上，构成工程阳极电极的接线柱，地下埋设的阳极得出的数据信息也传输给接线测试盒，主控制器对工程阳极电极实施监测获取数据信息。

接线测试盒内至少设置2排接线端子排，接线端子排上至少设置10个接线柱，2排接线端子排之间设置开关；其中一组接线端子排上连接的每组探头主体的阴极电极分别与另一组接线端子排的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上分别设置开关，日常情况下开关开启连通线路。其中一组接线端子排上连接的管路电极与另一组接线端子排上连接的接线柱相连接，在与另一组接线端子排的接线柱连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路。另一组接线端子排的接线柱上每组探头主体的阴极电极分别与另一组接线端子排上的管路电极相连接，其中一组接线端子排上的工程阳极电极通过线路与其中一组接线端子排上的管路电极相连接，工程阳极电极与管路电极相连接的线路上设置开关，日常情况下开关开启连通线路。

本发明安设高位电位镁牺牲阳极进行阴极保护监测系统测试，工程阳极电极的开路电位为-1.703mV（相对于饱和硫酸铜电极），探头主体的自腐蚀电极的电位波动范围为-5mV~-447mV，探头主体的IR降（断电电位与通电电位之差）波动范围为3mV~493mV。测量参数为预应力自腐蚀电极和阴极电极的自然电位，预应力钢丝阴极保护通电电位和预应力钢丝阴极保护断电电位。断电电位的测量采用断电测量仪测量。

自腐蚀电极的电位波动范围为-5mV~-447mV，自腐蚀电位趋向负移，这是混凝土埋入土壤后，混凝土中氧的扩散供应减少和土壤中腐蚀性离子侵入有关，自腐蚀电位总的变化趋势是与探头埋入土壤中的时间成正比。在探头埋入土壤后预应力钢丝的通电电位、断电电位和极化值均能很快负移（7天左右），表明预应力钢丝能很快被阴极极化，随后上述数值的波动较小，发生较大波动的情况主要是天气下雨的影响。

测试探头的IR降（断电电位与通电电位之差）波动范围为3mV~493mV，测试探头的IR降随着测试探头埋入地下时间的延长呈现逐渐下降直到趋向稳定的趋势，随着埋地时间的增加，地下水及其它离子逐渐渗入混凝土中，使混凝土的电阻有减小的趋势；同时，随着预应力钢丝的阴极极化，阴极保护电流也有一个从大到小而逐步趋向稳定的过程。

主控制器设置检测设备和运算设备，主控制器的检测设备设有断电测试仪和万用表，主控制器的运算设备设有计算机或PC单板机，主控制器的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒内接线端子排上的接线柱检测，获取接线测试盒内接线柱上的数据信息，主控制器的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别搜集、记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性。

利用探头参比（红色导线）接线柱、自腐蚀电极（黄色导线）接线柱与万用表测得探头自腐蚀电极的自腐蚀电位，通过探头参比（红色导线）接线柱、阴极电极（绿色导线）接线柱与断电测试仪测得阴极电极的通电电位和断电电位，由阴极保护理论，计算得出探头的保护电位、极化电位。因为探头与管道相连，并相距很近，结构与管道相同，因此探头的保护电位就代表了管道的保护电位，结合管道阴极保护外表面积，计算出管道运行工作电流密度。结合管道在接入阴极保护系统前的自然电位与实测断电电位就能算出管道的极化电位，或者通过去极化试验测得的去极化稳定电位算出的极化衰减电位。以上所有计算得出的参数：保护电位、极化电位（去极化衰减电位）、电流密度，与该阴极保护系统设计技术要求相对照，从而就能判定出该系统阴极保护运行状况及安全性。

主控制器分别对接线测试盒内接线端子排上的接线柱检测。探头主体的参比电极通过引线电缆的红色导线连接到接线测试盒内的其中一组接线端子排的接线柱上，构成参比电极的接线柱。

探头主体的自腐蚀电极通过引线电缆的黄色导线接到接线测试盒内的其中一组接线端子排的接线柱上，构成自腐蚀电极的接线柱。

探头主体的阴极电极通过引线电缆的绿色导线接到主控制器的接线测试盒内其中一组接线端子排的接线柱上，构成阴极电极的接线柱。

管道通过线路与接线测试盒的其中一组接线端子排的接线柱相连接，构成管路电极的接线柱；工程阳极电极通过线路与接线测试盒的其中一组接线端子排的接线柱相连接，构成工程阳极电极的接线柱。

主控制器的检测设备对接线测试盒内其中一组接线端子排上的自腐蚀电极的接线柱和参比电极的接线柱实施监测，测得探头自腐蚀电位。

闭合、断开接线测试盒内线路上的开关，主控制器的检测设备对接线测试盒内其中一组接线端子排上的阴极电极的接线柱和参比电极的接线柱实施监测，测得通电电位和断电电位。

主控制器的检测设备对接线测试盒内其中一组接线端子排上的管路电极实施监测，测得管路阴极保护工作电流。

在阴极保护系统运行前，主控制器的检测设备对接线测试盒内其中一组接线端子排上的管路电极实施监测，测得管路自然电位。

把测得的通电电位、断电电位、管路自然电位、探头自腐蚀电位、管道阴极保护外表面积和管道阴极保护工作电流的数据信息传输给主控制器的运算设备，主控制器的运算设备实施数据信息处理。

测得的探头主体的断电电位等于设置探头主体处管道的断电（保护）电位。测得的管道的断电电位与管道的自然电位之差为管道的极化电位。测得的探头主体的断电电位与探头主体的自腐蚀电位之差为探头主体的极化电位。测得的阴极保护系统工作电流与被保护管道钢总表面积之商为工作电流密度。

将主控制器的运算设备实施处理后的保护电位、极化电位、电流密度的数据信息依据阴极保护系统设计技术要求判定阴极保护系统的保护运行状况及安全性。

本发明是阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。设计科学，结构合理，性能可靠，应用范围广，稳定性高、抗极化能力强，探头质量稳定，满足了PCCP管工作状态下的真实保护电位和自然电位测量的需要，采用硫酸铜参比电极为参考电极，减少了单位换算，便于测量数据处理工作量。参比电极选用传统饱和硫酸铜参比电极，并把参比电极设置在探头的中心部位，最大限度地回避了测量回路和极化回路的相互干扰问题，解决了电极液可能存在的对混凝土及钢丝的污染问题，为参比电极的稳定性和长寿命建立了一个良好的环境。工程现场试验测试的结果表明，测试探头能很好地反映管道预应力钢丝的阴极保护状态，PCCP阴极保护监测探头的应用对于保证PCCP管阴极保护技术的有效实施、确保管道的安全运行具有重要的实际意义。管道腐蚀状况的原位检测，能够及时了解工业设备的腐蚀现状、评定防腐蚀措施的有效性，对工业实践具有指导作用。本发明广泛的应用于公路、铁路、水运、航空和工农业等领域中用于原油、天然气、自来水、城市液化气等各种流体物料的管道输送。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明详细说明。

图1 阴极保护监测探头的剖视示意图

图2 阴极保护监测探头的探头芯体的剖视示意图

图3 阴极保护监测探头的探头芯体的示意图

图4 阴极保护监测探头监测系统的示意图

图5 阴极保护监测探头监测系统的示意图

图6 阴极保护监测探头监测系统的监测流程示意图

1探头芯体，2自腐蚀电极，3阴极电极，4参比电极，5面层，6引线，7电极穿线孔，8阴极穿线孔，9封闭层，10固定层，11参比电极管腔，12电极腔室，13导电盐桥，14保湿腔室，15导电砂浆封底，16接线测试盒，17探头主体，18探头芯腔，19参比极，20工程阳极电极，21管道，22金属跨接件，23地表面，24引线电缆，25分隔板，26接线端子排，27接线柱，28开关，29管道电极，30主控制器。

具体实施方式

实施例1

探头主体（17）整体呈筒状，是由探头芯体（1）、自腐蚀电极（2）、阴极电极（3）、参比电极（4）、面层（5）、引线（6）、电极穿线孔（7）、阴极穿线孔（8）、封闭层（9）、固定层（10）、探头芯腔（18）、参比极（19）和引线电缆（24）组成，探头芯体（1）整体呈筒状，中空盲孔，中空孔为探头芯腔（18）。

探头芯体（1）的上部设置电极穿线孔（7），电极穿线孔（7）贯穿探头芯体（1）的筒壁，与探头芯腔（18）贯通。探头芯体（1）的下部设置阴极穿线孔（8），阴极穿线孔（8）贯穿探头芯体（1）的筒壁，与探头芯腔（18）贯通。探头芯腔（18）内设置参比电极（4），参比电极（4）与探头芯体（1）的筒壁之间设置固定层（10），把参比电极（4）稳固在探头芯体（1）内。

参比电极（4）是由参比电极管腔（11）、电极腔室（12）、分隔板（25）、导电盐桥（13）、保湿腔室（14）和导电砂浆封底（15）组成，参比电极（4）整体呈筒状，参比电极（4）的参比电极管腔（11）整体呈中空筒状，参比电极管腔（11）的中部设置分隔板（25），把参比电极管腔（11）分隔成电极腔室（12）和保湿腔室（14），参比电极管腔（11）的上部为电极腔室（12），电极腔室（12）内填充饱和硫酸铜溶液，电极腔室（12）内插入纯铜制的参比极（19），参比极（19）浸泡在饱和硫酸铜溶液内，参比极（19）的上端部引出电极腔室（12）的上部。

参比电极管腔（11）的下部为保湿腔室（14），保湿腔室（14）的下端部设置导电砂浆封底（15），封闭住参比电极管腔（11）的底部，导电砂浆封底（15）与探头芯腔（18）的底部紧密接触，保湿腔室（14）内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物。

电极腔室（12）与保湿腔室（14）之间的分隔板（25）上设置导电盐桥（13），导电盐桥（13）的两端分别与电极腔室（12）和保湿腔室（14）相连接，导电盐桥（13）贯通电极腔室（12）和保湿腔室（14），电极腔室（12）内的饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥（13）向保湿腔室（14）过渡，参比电极（4）的顶端部设置参比极（19），参比极（19）的端部与引线电缆（24）的一端相连接，引线电缆（24）从探头芯腔（18）的端口引出，将参比电极（4）设置在探头主体（17）的探头芯腔（18）内保障测试的准确性和延长参比电极（4）的使用寿命。

探头芯体（1）外壁的上部环绕筒壁设置预应力金属线材的自腐蚀电极（2），至少环绕2圈，自腐蚀电极（2）固定嵌在探头芯体（1）的外壁上，自腐蚀电极（2）的端部连接引线（6）的一端，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过电极穿线孔（7），进入探头芯腔（18）内，自腐蚀电极（2）的引线（6）的另一端与引线电缆（24）相连接，且从探头芯腔（18）的上端口引出，测量预应力状态下的自腐蚀电极（2）的自腐蚀电位。

探头芯体（1）外壁的下部环绕筒壁设置预应力金属线材的阴极电极（3），至少环绕2圈，阴极电极（3）固定嵌在探头芯体（1）的外壁上，阴极电极（3）的端部连接引线（6）的一端，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过阴极穿线孔（8），进入探头芯腔（18）内，阴极电极（3）的引线（6）沿探头芯腔（18）的内壁向探头芯腔（18）的上端口引出，阴极电极（3）的引线（6）的另一端与引线电缆（24）相连接，且从探头芯腔（18）的上端口引出，测量预应力状态下的阴极电极（3）的阴极保护电位。

自腐蚀电极（2）的引线（6）与引线电缆（24）的黄色导线相连接，阴极电极（3）的引线（6）与引线电缆（24）的绿色导线相连接，参比电极（4）的参比极（19）与引线电缆（24）的红色导线相连接，引线电缆（24）从探头芯腔（18）的端口引出，引线电缆（24）与接线测试盒（16）相连接。

探头芯腔（18）的上部设置封闭层（9），封闭层（9）封闭探头芯腔（18）的上部密封隔绝与外界的连通，封闭层（9）连同自腐蚀电极（2）的引线（6）、阴极电极（3）的引线（6）、参比电极（4）的参比极（19）和引线电缆（24）的端部一起密封，跟外界隔离。

探头芯体（1）的外部设置面层（5），面层（5）包裹住探头芯体（1）的外部保护自腐蚀电极（2）、阴极电极（3）和探头芯体（1）的外壁，如图1、图2、图3所示。

实施例2

探头主体（17）设置在地表面（23）下的管道（21）旁，管道（21）相互连接构成的管路，管路沿线每1km至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道（21）周围至少设置2组探头主体（17），探头主体（17）沿管道（21）四周平行埋设，探头主体（17）距离管道（21）0.2-0.8m，电流的流动在探头主体（17）跟管道（21）之间的土壤内产生较小的电压降。

探头主体（17）、接线测试盒（16）、主控制器（30）、工程阳极电极（20）和管道电极（29）构成阴极保护监测探头监测系统，探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接。

把地埋的管道（21）相互连接构成的管路，在相邻的管道（21）与管道（21）的端部之间设置金属跨接件（22），金属跨接件（22）把管道（21）与管道（21）的端部相连接，通过金属跨接件（22）将管道（21）与管道（21）连接成一条连续导通的管路，管道（21）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接构成管路电极（29），导通的管路综合反映出电位情况，通过探头主体（17）监测电位情况，判明管道（21）阴极保护系统运行情况，检测不同位置的探头主体（17）的电位，则反应出管道（21）相应位置的电位和电流分布情况。

在地表面（23）下管道（21）旁埋设工程阳极电极（20），通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）。

接线测试盒（16）整体呈盒体状，接线测试盒（16）内至少设置2排接线端子排（26），接线端子排（26）上至少设置10个接线柱（27），2排接线端子排（26）之间设置开关（28）。

其中一组接线端子排（26）上连接探头主体（17）的阴极电极（3）与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。

其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。

另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上探头主体（17）的阴极电极（3）与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的工程阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，工程阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。

主控制器（30）设置检测设备和运算设备，主控制器（30）的检测设备采用断电测试仪和万用表，主控制器（30）的运算设备采用计算机或PC单板机，主控制器（30）的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测，主控制器（30）的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器（30）数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性，如图1、图4所示。

实施例3

探头埋设点在管道（21）周围设置2组探头主体（17），接线测试盒（16）上接续1处探头埋设点至少埋设2组探头主体（17），其中一组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；另一组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；

其中一组接线端子排（26）上连接的两组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上两组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路，如图1、图5所示。

实施例4

首先制作探头主体（17）的探头芯体（1）的模板，探头芯体（1）为中空盲孔，探头芯体（1）的模板与探头芯体（1）相吻合，探头芯体（1）的模板的截面形状与探头芯体（1）相同，探头芯体（1）的中部设置探头芯腔（18）的模板，探头芯腔（18）的模板与探头芯腔（18）相吻合，探头芯腔（18）的模板的截面形状与探头芯腔（18）相同，探头芯体（1）的上部设置电极穿线孔（7）的模板，探头芯体（1）的下部设置阴极穿线孔（8）的模板，模板制作成浇注成整体呈筒状中空盲孔并带有电极穿线孔（7）和阴极穿线孔（8）的探头芯腔（18）的模板。模板制作后，向模板内浇注混凝土，浇注满混凝土的模板放置到振捣台捣固混凝土，捣固后抹平模板上口，待混凝土初凝后1-2h取出探头芯腔（18）的模板、电极穿线孔的模板和阴极穿线孔的模板。

在探头芯腔（18）的上部和下部分别缠绕自腐蚀电极（2）和阴极电极（3），自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）均采用预应力加工的金属线材，自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）分别各自缠绕至少2圈，每圈相互至少间隔15mm；先在小于探头芯体（1）直径的模具上缠绕制作自腐蚀电极（2）和阴极电极（3），在模具上缠绕制作的自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）的直径小于探头芯体（1），自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）固定环绕附着在探头芯体（1）的表面。在自腐蚀电极（2）的端部连接引线（6），引线（6）的一端与自腐蚀电极（2）的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过电极穿线孔（7），进入探头芯腔（18）内，引线（6）的另一端放置在探头芯腔（18）的封闭层（9）内，自腐蚀电极（2）的引线（6）穿过电极穿线孔（7）后，用环氧树脂填充封闭电极穿线孔（7）。

在阴极电极（3）的端部连接引线（6），引线（6）的一端与阴极电极（3）的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过阴极穿线孔（8），进入探头芯腔（18）内，引线（6）的另一端放置在探头芯腔（18）的封闭层（9）内，阴极电极（3）的引线（6）穿过阴极穿线孔（8）后，用环氧树脂填充封闭阴极穿线孔（8）。

制作探头芯体（1）的面层（5）的模板，探头芯体（1）的面层（5）的模板与探头主体（17）相吻合，探头芯体（1）的模板的截面形状与探头主体（17）的截面形状相同，探头芯体（1）放入探头芯体（1）的面层（5）的模板内的中心部，浇筑水泥砂浆在探头芯体（1）的外壁上制作探头芯体（1）的面层（5），面层（5）包裹住探头芯体（1）的外壁，面层（5）起到保护探头芯体（1）外壁以及环绕在自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）的作用。连同探头芯体（1）的面层（5）的模板和探头芯体（1）一起养护，养护后脱模取出带面层（5）的探头芯体（1）待用。

参比电极（4）整体制作成筒状，参比电极（4）的参比电极管腔（11）整体呈中空筒状，采用耐腐蚀的PVC管材制作，参比电极管腔（11）的中部设置分隔板（25），把参比电极管腔（11）分隔成上下两个腔室，上部是电极腔室（12），下部是保湿腔室（14）。

电极腔室（12）内填充分析纯硫酸铜和蒸馏水调制的饱和硫酸铜溶液，电极腔室（12）内插入参比极（19），参比极（19）采用纯铜棒材制作，参比极（19）经表面处理后浸泡在饱和硫酸铜溶液内，参比极（19）的上端部引出电极腔室（12）的上部。

参比电极管腔（11）的下部为保湿腔室（14），保湿腔室（14）的下端部设置导电砂浆封底（15），采用水泥、砂、水和导电炭黑混合制成的导电砂浆封底（15）封闭住参比电极管腔（11）的底部，导电砂浆封底（15）与探头芯腔（18）的底部紧密接触，保湿腔室（14）内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物。

电极腔室（12）与保湿腔室（14）之间的分隔板（25）上设置导电盐桥（13），导电盐桥（13）的两端分别与电极腔室（12）和保湿腔室（14）相连接，导电盐桥（13）连接电极腔室（12）和保湿腔室（14），电极腔室（12）内的饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥（13）向保湿腔室（14）过渡，参比极（19）的端部与连接引线（6）的一端相连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的端口引出，将参比电极（4）设置在探头主体（17）的探头芯腔（18）内保障测试的准确性和延长参比电极（4）的使用寿命。

参比电极（4）放置在探头芯腔（18）内，在参比电极（4）与探头芯体（1）的筒壁之间填充水泥砂浆构成固定层（10），固定层（10）把参比电极（4）稳固在探头芯体（1）内。

探头芯体（1）的探头芯腔（18）的上部为封闭层（9），封闭层（9）内放置参比电极（4）的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）和阴极电极（3）的引线（6），参比电极（4）的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）和阴极电极（3）的引线（6）通过引线电缆（24）从探头芯体（1）的封闭层（9）内引出探头主体（18）。

引线电缆（24）采用交联聚乙烯绝缘电缆，引线电缆（24）的端部的导线分别在封闭层（9）内与参比极（19）、自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）相连接，引线电缆（24）的红色导线与参比电极（4）的参比极（19）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接；引线电缆（24）的黄色导线与自腐蚀电极（2）的引线（6）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接。引线电缆（24）的绿色导线与阴极电极（3）的引线（6）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接。

在封闭层（9）内灌注环氧树脂构成封闭层（9），环氧树脂将封闭层（9）内的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）、阴极电极（3）的引线（6）和引线电缆（24）的端部一起封闭绝缘，且与外界密封隔离，如图1、图2、图3所示。

实施例5

由探头主体（17）、接线测试盒（16）、主控制器（30）、工程阳极电极（20）和管道电极（29）构成阴极保护监测探头监测系统，在铺设管道（21）施工后，依照设计要求在地表面（23）下的管路沿线选定探头主体（17）的探头埋设点，每1km管路至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道（21）周围至少设置2组探头主体（17），探头主体（17）沿管道（21）四周平行埋设，探头主体（17）距离管道（21）0.2-0.8m。

每组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）相连接，每组探头主体（17）的引线电缆（24）的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接。

在相邻的管道（21）与管道（21）的端部之间设置金属跨接件（22），金属跨接件（22）把管道（21）与管道（21）的端部相连接，通过金属跨接件（22）将管道（21）与管道（21）连接成一条连续导通的管路，探头埋设点的管道（21）上设置引线线路，通过引线线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接构成管路电极（29）。

在地表面（23）下管道（21）旁埋设工程阳极电极（20），通过引线线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）。

接线测试盒（16）内至少设置2排接线端子排（26），接线端子排（26）上至少设置10个接线柱（27），2排接线端子排（26）之间设置开关（28）；其中一组接线端子排（26）上连接的每组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上每组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的工程阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，工程阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。

主控制器（30）设置检测设备和运算设备，主控制器（30）的检测设备设有断电测试仪和万用表，主控制器（30）的运算设备设有计算机或PC单板机，主控制器（30）的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测，获取接线测试盒（16）内接线柱（27）上的数据信息，主控制器（30）的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别搜集、记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器（30）数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性，如图1、图4、图5所示。

实施例6

主控制器（30）分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测。探头主体（17）的参比电极（4）通过引线电缆（24）的红色导线连接到接线测试盒（16）内的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）上，构成参比电极的接线柱（27）。

探头主体（17）的自腐蚀电极（2）通过引线电缆（24）的黄色导线接到接线测试盒（16）内的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）上，构成自腐蚀电极的接线柱（27）。

探头主体（17）的阴极电极（3）通过引线电缆（24）的绿色导线接到主控制器（16）的接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（29）的接线柱（27）上，构成阴极电极的接线柱（27）。

管道（21）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成管路电极的接线柱（27）；工程阳极电极（20）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）。

主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的自腐蚀电极的接线柱（27）和参比电极的接线柱（27）实施监测，测得通电电位。

闭合、断开接线测试盒（16）内线路上的开关（28），主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的阴极电极的接线柱（27）和参比电极的接线柱（27）实施监测，测得通电电位和断电电位。

主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）实施监测，测得管路阴极保护工作电流。

在阴极保护系统运行前，主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）实施监测，测得管路自然电位。

把测得的通电电位、断电电位、管路自然电位、探头自腐蚀电位、管道阴极保护外表面积和管道阴极保护工作电流的数据信息传输给主控制器（30）的运算设备，主控制器（30）的运算设备实施数据信息处理。

测得的探头主体（17）的断电电位等于设置探头主体（17）处管道的断电（保护）电位。测得的管道的断电电位与管道的自然电位之差为管道的极化电位。测得的探头主体（17）的断电电位与探头主体（17）的自腐蚀电位之差为探头主体（17）的极化电位。测得的阴极保护系统工作电流与被保护管道钢总表面积之商为工作电流密度。

将主控制器（30）的运算设备实施处理后的保护电位、极化电位、电流密度的数据信息依据阴极保护系统设计技术要求判定阴极保护系统的保护运行状况及安全性，如图1、图4、图5、图6所示。

Claims (6)

1.一种阴极保护监测探头，其特征是探头主体（17）整体呈筒状，是由探头芯体（1）、自腐蚀电极（2）、阴极电极（3）、参比电极（4）、面层（5）、引线（6）、电极穿线孔（7）、阴极穿线孔（8）、封闭层（9）、固定层（10）、探头芯腔（18）、参比极（19）和引线电缆（24）组成，探头芯体（1）整体呈筒状，中空盲孔，中空孔为探头芯腔（18）；探头芯体（1）的上部设置电极穿线孔（7），电极穿线孔（7）贯穿探头芯体（1）的筒壁，与探头芯腔（18）贯通；探头芯体（1）的下部设置阴极穿线孔（8），阴极穿线孔（8）贯穿探头芯体（1）的筒壁，与探头芯腔（18）贯通；探头芯腔（18）内设置参比电极（4），参比电极（4）与探头芯体（1）的筒壁之间设置固定层（10），把参比电极（4）稳固在探头芯体（1）内；参比电极（4）是由参比电极管腔（11）、电极腔室（12）、分隔板（25）、导电盐桥（13）、保湿腔室（14）和导电砂浆封底（15）组成，参比电极（4）整体呈筒状，参比电极（4）的参比电极管腔（11）整体呈中空筒状，参比电极管腔（11）的中部设置分隔板（25），把参比电极管腔（11）分隔成电极腔室（12）和保湿腔室（14），参比电极管腔（11）的上部为电极腔室（12），电极腔室（12）内填充饱和硫酸铜溶液，电极腔室（12）内插入纯铜制的参比极（19），参比极（19）浸泡在铜/饱和硫酸铜溶液内，参比极（19）的上端部引出电极腔室（12）的上部；参比电极管腔（11）的下部为保湿腔室（14），保湿腔室（14）的下端部设置导电砂浆封底（15），封闭住参比电极管腔（11）的底部，导电砂浆封底（15）与探头芯腔（18）的底部紧密接触，保湿腔室（14）内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物；电极腔室（12）与保湿腔室（14）之间的分隔板（25）上设置导电盐桥（13），导电盐桥（13）的两端分别与电极腔室（12）和保湿腔室（14）相连接，导电盐桥（13）贯通电极腔室（12）和保湿腔室（14），电极腔室（12）内的铜/饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥（13）向保湿腔室（14）过渡，参比电极（4）的顶端部设置参比极（19），参比极（19）的端部与引线电缆（24）的一端相连接，引线电缆（24）从探头芯腔（18）的端口引出，将参比电极（4）设置在探头主体（17）的探头芯腔（18）内保障测试的准确性和延长参比电极（4）的使用寿命；

探头芯体（1）外壁的上部环绕筒壁设置预应力金属线材的自腐蚀电极（2），至少环绕2圈，自腐蚀电极（2）固定嵌在探头芯体（1）的外壁上，自腐蚀电极（2）的端部连接引线（6）的一端，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过电极穿线孔（7），进入探头芯腔（18）内，自腐蚀电极（2）的引线（6）的另一端与引线电缆（24）相连接，且从探头芯腔（18）的上端口引出，测量预应力状态下的自腐蚀电极（2）的自腐蚀电位；

探头芯体（1）外壁的下部环绕筒壁设置预应力金属线材的阴极电极（3），至少环绕2圈，阴极电极（3）固定嵌在探头芯体（1）的外壁上，阴极电极（3）的端部连接引线（6）的一端，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过阴极穿线孔（8），进入探头芯腔（18）内，阴极电极（3）的引线（6）沿探头芯腔（18）的内壁向探头芯腔（18）的上端口引出，阴极电极（3）的引线（6）的另一端与引线电缆（24）相连接，且从探头芯腔（18）的上端口引出，测量预应力状态下的阴极电极（3）的阴极保护电位；

自腐蚀电极（2）的引线（6）与引线电缆（24）的黄色导线相连接，阴极电极（3）的引线（6）与引线电缆（24）的绿色导线相连接，参比电极（4）的参比极（19）与引线电缆（24）的红色导线相连接，引线电缆（24）从探头芯腔（18）的端口引出，引线电缆（24）与接线测试盒（16）相连接；

探头芯腔（18）的上部设置封闭层（9），封闭层（9）封闭探头芯腔（18）的上部密封隔绝与外界的连通，封闭层（9）连同自腐蚀电极（2）的引线（6）、阴极电极（3）的引线（6）、参比电极（4）的参比极（19）和引线电缆（24）的端部一起密封，跟外界隔离；探头芯体（1）的外部设置面层（5），面层（5）包裹住探头芯体（1）的外部保护自腐蚀电极（2）、阴极电极（3）和探头芯体（1）的外壁。

2.一种阴极保护监测探头监测系统，其特征在于，根据权利要求1所述的探头主体（17）设置在地表面（23）下的管道（21）旁，管道（21）相互连接构成的管路，管路沿线每1km至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道（21）周围至少设置1-2组探头主体（17），探头主体（17）沿管道（21）四周平行埋设，探头主体（17）距离管道（21）0.2-0.8m，电流的流动在探头主体（17）跟管道（21）之间的土壤内产生较小的电压降；探头主体（17）、接线测试盒（16）、主控制器（30）、工程阳极电极（20）和管道电极（29）构成阴极保护监测探头监测系统，探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；

把地埋的管道（21）相互连接构成的管路，在相邻的管道（21）与管道（21）的端部之间设置金属跨接件（22），金属跨接件（22）把管道（21）与管道（21）的端部相连接，通过金属跨接件（22）将管道（21）与管道（21）连接成一条连续导通的管路，管道（21）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接构成管路电极（29），导通的管路综合反映出电位情况，通过探头主体（17）监测电位情况，判明管道（21）阴极保护系统运行情况，检测不同位置的探头主体（17）的电位，则反应出管道（21）相应位置的电位和电流分布情况；在地表面（23）下管道（21）旁埋设工程阳极电极（20），通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）；

接线测试盒（16）整体呈盒体状，接线测试盒（16）内至少设置2排接线端子排（26），接线端子排（26）上至少设置10个接线柱（27），2排接线端子排（26）之间设置开关（28）；其中一组接线端子排（26）上连接探头主体（17）的阴极电极（3）与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上探头主体（17）的阴极电极（3）与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的工程阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，工程阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；

主控制器（30）设置检测设备和运算设备，主控制器（30）的检测设备安设断电测试仪和万用表，主控制器（30）的运算设备安设计算机或PC单板机，主控制器（30）的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测，主控制器（30）的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器（30）数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性。

3.根据权利要求2所述的阴极保护监测探头监测系统，其特征在于所述的探头埋设点在管道（21）周围设置2组探头主体（17），接线测试盒（16）上接续1处探头埋设点至少埋设2组探头主体（17），其中一组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；另一组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接，引线电缆（24）的一端部的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；

其中一组接线端子排（26）上连接的两组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上两组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路。

4.一种阴极保护监测探头的制作方法，其特征在于，根据权利要求1所述的探头主体（17），首先制作探头主体（17）的探头芯体（1）的模板，探头芯体（1）为中空盲孔，探头芯体（1）的模板与探头芯体（1）相吻合，探头芯体（1）的模板的截面形状与探头芯体（1）相同，探头芯体（1）的中部设置探头芯腔（18）的模板，探头芯腔（18）的模板与探头芯腔（18）相吻合，探头芯腔（18）的模板的截面形状与探头芯腔（18）相同，探头芯体（1）的上部设置电极穿线孔（7）的模板，探头芯体（1）的下部设置阴极穿线孔（8）的模板，模板制作成浇注成整体呈筒状中空盲孔并带有电极穿线孔（7）和阴极穿线孔（8）的探头芯腔（18）的模板；模板制作后，向模板内浇注混凝土，浇注满混凝土的模板放置到振捣台捣固混凝土，捣固后抹平模板上口，待混凝土初凝后1-2h取出探头芯腔（18）的模板、电极穿线孔（7）的模板和阴极穿线孔（8）的模板；

在探头芯腔（18）的上部和下部分别缠绕自腐蚀电极（2）和阴极电极（3），自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）均采用预应力加工的金属线材，自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）分别各自缠绕至少2圈，每圈相互至少间隔15mm；先在小于探头芯体（1）直径的模具上缠绕制作自腐蚀电极（2）和阴极电极（3），在模具上缠绕制作的自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）的直径小于探头芯体（1），自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）固定环绕附着在探头芯体（1）的表面；在自腐蚀电极（2）的端部连接引线（6），引线（6）的一端与自腐蚀电极（2）的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过电极穿线孔（7），进入探头芯腔（18）内，引线（6）的另一端放置在探头芯腔（18）的封闭层（9）内，自腐蚀电极（2）的引线（6）穿过电极穿线孔（7）后，用环氧树脂填充封闭电极穿线孔（7）；在阴极电极（3）的端部连接引线（6），引线（6）的一端与阴极电极（3）的端部相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的外壁穿过阴极穿线孔（8），进入探头芯腔（18）内，引线（6）的另一端放置在探头芯腔（18）的封闭层（9）内，阴极电极（3）的引线（6）穿过阴极穿线孔（8）后，用环氧树脂填充封闭阴极穿线孔（8）；

制作探头芯体（1）的面层（5）的模板，探头芯体（1）的面层（5）的模板与探头主体（17）相吻合，探头芯体（1）的模板的截面形状与探头主体（17）的截面形状相同，探头芯体（1）放入探头芯体（1）的面层（5）的模板内的中心部，浇筑水泥砂浆在探头芯体（1）的外壁上制作探头芯体（1）的面层（5），面层（5）包裹住探头芯体（1）的外壁，面层（5）起到保护探头芯体（1）外壁以及环绕在自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）的作用；连同探头芯体（1）的面层（5）的模板和探头芯体（1）一起养护，养护后脱模取出带面层（5）的探头芯体（1）待用；

参比电极（4）整体制作成筒状，参比电极（4）的参比电极管腔（11）整体呈中空筒状，采用耐腐蚀的PVC管材制作，参比电极管腔（11）的中部设置分隔板（25），把参比电极管腔（11）分隔成上下两个腔室，上部是电极腔室（12），下部是保湿腔室（14）；电极腔室（12）内填充分析纯硫酸铜和蒸馏水调制的饱和硫酸铜溶液，电极腔室（12）内插入参比极（19），参比极（19）采用纯铜棒材制作，参比极（19）经表面处理后浸泡在饱和硫酸铜溶液内，参比极（19）的上端部引出电极腔室（12）的上部；参比电极管腔（11）的下部为保湿腔室（14），保湿腔室（14）的下端部设置导电砂浆封底（15），采用水泥、砂、水和导电炭黑混合制成的导电砂浆封底（15）封闭住参比电极管腔（11）的底部，导电砂浆封底（15）与探头芯腔（18）的底部紧密接触，保湿腔室（14）内填充混凝土孔隙液与膨润土调制的混合物；电极腔室（12）与保湿腔室（14）之间的分隔板（25）上设置导电盐桥（13），导电盐桥（13）的两端分别与电极腔室（12）和保湿腔室（14）相连接，导电盐桥（13）连接电极腔室（12）和保湿腔室（14），电极腔室（12）内的饱和硫酸铜溶液通过导电盐桥（13）向保湿腔室（14）过渡，参比极（19）的端部与连接引线（6）的一端相连接，引线（6）的另一端从探头芯腔（18）的端口引出，将参比电极（4）设置在探头主体（17）的探头芯腔（18）内保障测试的准确性和延长参比电极（4）的使用寿命；参比电极（4）放置在探头芯腔（18）内，在参比电极（4）与探头芯体（1）的筒壁之间填充水泥砂浆构成固定层（10），固定层（10）把参比电极（4）稳固在探头芯体（1）内；

探头芯体（1）的探头芯腔（18）的上部为封闭层（9），封闭层（9）内放置参比电极（4）的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）和阴极电极（3）的引线（6），参比电极（4）的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）和阴极电极（3）的引线（6）通过引线电缆（24）从探头芯体（1）的封闭层（9）内引出探头主体（18）；引线电缆（24）采用交联聚乙烯绝缘电缆，引线电缆（24）的端部的导线分别在封闭层（9）内与参比极（19）、自腐蚀电极（2）和阴极电极（3）相连接，引线电缆（24）的红色导线与参比电极（4）的参比极（19）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接；引线电缆（24）的黄色导线与自腐蚀电极（2）的引线（6）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接；引线电缆（24）的绿色导线与阴极电极（3）的引线（6）相连接，采用铜焊或锡焊的方式连接；在封闭层（9）内灌注环氧树脂构成封闭层（9），环氧树脂将封闭层（9）内的参比极（19）、自腐蚀电极（2）的引线（6）、阴极电极（3）的引线（6）和引线电缆（24）的端部一起封闭绝缘，且与外界密封隔离。

5.一种阴极保护监测探头监测系统的制作方法，其特征在于，根据权利要求2所述的由探头主体（17）、接线测试盒（16）、主控制器（30）、工程阳极电极（20）和管道电极（29）构成阴极保护监测探头监测系统，在铺设管道（21）施工后，依照设计要求在地表面（23）下的管路沿线选定探头主体（17）的探头埋设点，每1km管路至少设置1处探头埋设点，每处探头埋设点在管道（21）周围至少设置1-2组探头主体（17），探头主体（17）沿管道（21）四周平行埋设，探头主体（17）距离管道（21）0.2-0.8m；每组探头主体（17）的引线电缆（24）的一端部与接线测试盒（16）相连接，每组探头主体（17）的引线电缆（24）的自腐蚀电极（2）的黄色导线、阴极电极（3）的绿色导线和参比电极（4）的红色导线分别各自与其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接；

在相邻的管道（21）与管道（21）的端部之间设置金属跨接件（22），金属跨接件（22）把管道（21）与管道（21）的端部相连接，通过金属跨接件（22）将管道（21）与管道（21）连接成一条连续导通的管路，探头埋设点的管道（21）上设置引线线路，通过引线线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）上的接线柱（27）相连接构成管路电极（29）；在地表面（23）下管道（21）旁埋设工程阳极电极（20），通过引线线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）；

接线测试盒（16）内至少设置2排接线端子排（26），接线端子排（26）上至少设置10个接线柱（27），2排接线端子排（26）之间设置开关（28）；其中一组接线端子排（26）上连接的每组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上分别设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；其中一组接线端子排（26）上连接的管路电极（29）与另一组接线端子排（26）上连接的接线柱（27）相连接，在与另一组接线端子排（26）的接线柱（27）连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；另一组接线端子排（26）的接线柱（27）上每组探头主体（17）的阴极电极（3）分别与另一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，其中一组接线端子排（26）上的工程阳极电极（20）通过线路与其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）相连接，工程阳极电极（20）与管路电极（29）相连接的线路上设置开关（28），日常情况下开关（28）开启连通线路；

主控制器（30）设置检测设备和运算设备，主控制器（30）的检测设备设有断电测试仪和万用表，主控制器（30）的运算设备设有计算机或PC单板机，主控制器（30）的检测设备按照设计要求分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测，获取接线测试盒（16）内接线柱（27）上的数据信息，主控制器（30）的运算设备对检测设备所检测到的数据信息分别搜集、记录、存储、分析数据信息、处理数据信息，检测的数据信息经主控制器（30）数据处理判定阴极保护系统的工作状态和安全性。

6.一种阴极保护监测探头监测系统的监测方法，其特征是在于，根据权利要求2所述的阴极保护监测探头监测系统，主控制器（30）分别对接线测试盒（16）内接线端子排（26）上的接线柱（27）检测；探头主体（17）的参比电极（4）通过引线电缆（24）的红色导线连接到接线测试盒（16）内的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）上，构成参比电极的接线柱（27）；探头主体（17）的自腐蚀电极（2）通过引线电缆（24）的黄色导线接到接线测试盒（16）内的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）上，构成自腐蚀电极的接线柱（27）；探头主体（17）的阴极电极（3）通过引线电缆（24）的绿色导线接到主控制器（16）的接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（29）的接线柱（27）上，构成阴极电极的接线柱（27）；管道（21）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成管路电极的接线柱（27）；工程阳极电极（20）通过线路与接线测试盒（16）的其中一组接线端子排（26）的接线柱（27）相连接，构成工程阳极电极（20）的接线柱（27）；

主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的自腐蚀电极的接线柱（27）和参比电极的接线柱（27）实施监测，测得探头自腐蚀电位；闭合、断开接线测试盒（16）内线路上的开关（28），主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的阴极电极的接线柱（27）和参比电极的接线柱（27）实施监测，测得通电电位和断电电位；主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）实施监测，测得管路阴极保护工作电流；在阴极保护系统运行前，主控制器（30）的检测设备对接线测试盒（16）内其中一组接线端子排（26）上的管路电极（29）实施监测，测得管路自然电位；

把测得的通电电位、断电电位、管路自然电位、探头自腐蚀电位、管道阴极保护外表面积和管道阴极保护工作电流的数据信息传输给主控制器（30）的运算设备，主控制器（30）的运算设备实施数据信息处理；

测得的探头主体（17）的断电电位等于设置探头主体（17）处管道的断电（保护）电位；测得的管道的断电电位与管道的自然电位之差为管道的极化电位；测得的探头主体（17）的断电电位与探头主体（17）的自腐蚀电位之差为探头主体（17）的极化电位；测得的阴极保护系统工作电流与被保护管道钢总表面积之商为工作电流密度；

将主控制器（30）的运算设备实施处理后的保护电位、极化电位、电流密度的数据信息依据阴极保护系统设计技术要求判定阴极保护系统的保护运行状况及安全性。

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