CN102353628A - 一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及埋地管道阴极保护极化测试探头及测试方法，主要用于测量埋地钢质管道的阴极保护极化电位。本发明的探头用于模拟埋地钢质管道上的涂层漏点，所述探头包括：绝缘壳体，测试试样，参比电极及电缆；所述绝缘壳体具有上下两个腔体，所述上腔体内填充绝缘密封材料；所述下腔体又分内外两个中空腔体，内腔体放置参比电极，外腔体填充绝缘密封材料，测试试样安装于外腔体绝缘壳体的底部；所述测试试样采用与所模拟钢质管道相同的材料，测试试样与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；所述参比电极端部进入上腔体并与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；另一端与土壤接触；所述电缆均由绝缘壳体顶部伸出。
Description
发明领域
本发明涉及阴极保护检测技术领域，特别涉及埋地管道阴极保护极化测试探头及测试方法，主要用于测量埋地钢质管道的阴极保护极化电位。
背景技术
阴极保护作为防止埋地钢质管道腐蚀的一种经济有效的方法已经得到了广泛的应用，极化电位作为阴极保护的关键参数，它标志了阴极极化的程度，是监视和控制阴极保护效果的重要指标。因此，准确测量极化电位对于保证阴极保护技术的有效实施具有非常重要的意义。
埋地钢质管道采用阴极保护后，因电流在土壤中流动产生IR降会给极化电位的测量带来误差。为了消除IR降，测量得到真实的管道极化电位，常采用瞬间断电法或试片断电法。 瞬间断电法是采用专门的设备来瞬间断开阴极保护电流来测量得到管道极化电位的方法；瞬间断电法要求管道上所有相连的接地保护、牺牲阳极均须断开，管道上多个阴极保护装置也要同时断开，在测试点处不应有杂散电流的干扰；由于这些要求使得瞬间断电法在实际工程中常会因很多不便而难以实施，诸如存在多个保护回路的情况，难以同时中断多个电源设备，并且当有杂散电流干扰时即使采用瞬间断电法，也难以测出真实的管道极化电位。试片断电法是在测试点处埋设一个裸试片，其材质、埋设状态要求与管道相同，试片和管道用导线连接，这样就模拟了一个覆盖层的缺陷，由管道提供保护电流进行极化。测量时只需断开试片和管道的连接导线，就可以测得试片断电电位，由试片电位代表管道电位，从而避免了切断管道主保护电流及其他电连接的麻烦；但在有杂散电流干扰情况下，由于杂散电流在试片和参比电极之间的土壤中流动，还会带来测量误差，此时仍无法得到准确的极化电位。而目前埋地钢质管道周围的环境状况较为复杂，特别是交直流杂散电流干扰十分普遍，在这种干扰条件下如何来测量得到真实的管道阴极保护极化电位就显得尤为重要。
为了解决这一测量难题，需要开发专用的测试工具。NACE TM 0497指出“如果有杂散电流、或牺牲阳极与管道直接相连、或存在外部强制电流设备并且不能被中断的话,很难得到理想的测量结果,或者说测量结果无法分析,不得不采用专用探头来测量管道的真实电位”。极化测试探头即属于这类测试工具，其是对极化试片的进一步发展，将极化试片和参比电极共同组成在—个绝缘壳中，通过合理的结构设计来消除杂散电流对测量结果的影响，以便测得准确的试片极化电位。由于国内外在阴极保护极化探头上的研发起步较晚，相关报道较少，目前市场上可用的产品很少，并且通过调研和实际应用发现，国内现有的极化探头产品在结构、性能、寿命及功能方面均存在诸多不足，主要问题为测试探头使用寿命有限，由于测试探头要埋设使用，因此需要长期使用寿命要求，围绕目前埋地管道阴极保护极化电位测试存在的问题，进行了相关研究，在研究结果基础上开发了埋地管道阴极保护极化电位测试探头。
发明内容
本发明的要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种有效地测量埋地钢质管道阴极保护极化电位的测试探头，以及一种测试方法，通过测试探头来获得埋地钢质管道的阴极保护参数，从而判断所达到的阴极保护水平。
为实现上述目的，本发明提供了一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，用于模拟埋地钢质管道上的涂层漏点，其特征在于：所述探头包括：绝缘壳体，测试试样，参比电极及电缆；
所述绝缘壳体具有上下两个腔体，所述上腔体内填充绝缘密封材料；所述下腔体又分内外两个中空腔体，内腔体放置参比电极，外腔体填充绝缘密封材料，测试试样安装于外腔体绝缘壳体的底部；
所述测试试样采用与所模拟钢质管道相同的材料，测试试样与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；
所述参比电极端部进入上腔体并与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；另一端与土壤接触；
所述电缆均由绝缘壳体顶部伸出。
进一步的，所述绝缘密封材料为聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE材料。
进一步的，所述测试试样只暴露一个金属面，其他表面及电缆连接处均绝缘密封。
进一步的，所述测试试样与绝缘壳体安装部位采用机械密封或填料密封方式。
进一步的，所述参比电极采用长效参比电极。
进一步的，所述长效参比电极为长效硫酸铜参比电极或长效锌参比电极。
一种埋地钢质管道阴极保护极化电位的测试方法，包括以下步骤：
（1）根据待测试的埋地钢质管道材质、涂层类型及状况，确定测试试样材质和面积，采用如权利要求1所述的埋地管道阴极保护极化测试探头，测试试样和参比电极通过电缆与外界电连接；
（2）将阴极保护测试探头设置在与待测埋地钢质管道相同的工作环境下；
（3）埋地管道阴极保护极化测试探头的电缆与测试桩相连，通过测量可得到测试试样的阴极保护极化电位，从而对埋地钢质管道阴极保护系统的有效性作出判断。
本发明的阴极保护测试探头试样模拟了埋地钢质管道的涂层漏点，通过测试试样的阴极保护参数来得到埋地钢质管道的阴极保护水平。该阴极保护测试探头能够准确的测量埋地钢质管道穿越不同物性的土壤环境时的阴极保护电位。此外，本发明的埋地管道阴极保护极化测试探头加工制作工艺方案可行，质量易于控制，便于批量生产。
附图说明
图1为本发明探头的结构示意图；
图2为本发明探头的仰视图。
具体实施方式
下面将结合附图以具体实施例为例详细描述本发明。但是，这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的埋地管道阴极保护极化测试探头包括绝缘壳体11，测试试样12，参比电极13，绝缘密封材料14和电缆15、16。绝缘壳体具有上下两个腔体，可以为圆柱体、立方体或长方体；上腔体内填充绝缘密封材料14；所述下腔体又分内外两个中空腔体，内腔体放置参比电极13，外腔体填充绝缘密封材料14，测试试样12安装于外腔体绝缘壳体的底部，测试试样只暴露一个金属面，其他表面及电缆连接处均绝缘密封。测试试样与绝缘壳体安装部位采用机械密封或填料密封方式。测试试样12采用与所模拟钢质管道相同的材料，测试试样通过焊接或其他连接方式与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；参比电极13端部进入上腔体并与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理，另一端与土壤接触；电缆均由绝缘壳体顶部伸出，与设置在地面的测试桩相连。绝缘密封材料14为聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE材料。参比电极13采用长效参比电极。优选为长效硫酸铜参比电极或长效锌参比电极。
将所发明的埋地管道阴极保护极化测试探头埋置于待测管道附近，并将探头电缆15、16分别连接到测试桩不同的接线端子上，将测试试样电缆15与埋地管道电缆通过测试桩接线端子连接在一起，对测试试样12提供阴极保护。测试人员可以利用现有的电位和电流测量仪表进行测试。通过将电位测量仪表分别连接测试探头参比电极13的电缆16和测试试样12的电缆15可测得阴极保护极化电位，由上述结果可以对埋地钢质管道的阴极保护水平作出判断。
实例：
（1）采用UPVC管材和板材加工制作了圆柱形绝缘壳体，壳体总尺寸为Ф120×240mm，壳体包含上下两个孤立的腔体，其中下腔体尺寸为Ф120×210mm，上腔体尺寸为Ф120×30mm；
（2）采用线切割加工Ф11.3×5 mm的1个圆柱形试样，材质以该探头所应用的管道母材相同或相近；圆柱形试样的一个4cm2底面充当工作面，在另一个底面上焊接电缆，对连接点做好绝缘防腐处理；采用过盈密封方式将1个圆柱形试样安装于绝缘壳体底部，只保留1个4cm2的金属工作面，其余表面均密封；与两个试样相连的两束电缆穿过下腔体，在上腔体分别与多芯电缆中的两芯机械连接；
（3）将长效锌参比电极通过机械连接粘接方式安装于壳体下腔体内，长锌参比电极的铜芯穿过上下腔体之间的UPVC挡板，在上腔体内与多芯电缆中的一芯机械连接；
（4）将试样及参比电极与多芯电缆的连接点固定在上腔体内，并在上腔体内灌注环氧树脂，进行固化；待环氧树脂固化后，采用UPVC顶盖将上腔体封堵，多芯电缆通过机械密封方式穿出上腔体顶盖，即得到可以使用的埋地管道阴极保护极化测试探头。
在埋地钢质管道沿线设置多个如上的探头，就可以清楚地了解整个管路的阴极保护情况。
尽管参照优选实施例描述了本发明，但本发明并不限于此，在不脱离本发明精神和实质的前提下，本领域的普通技术人员可以对本发明进行各种等效的变形和改动，而这些变形与改动都在本发明的涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，用于模拟埋地钢质管道上的涂层漏点，其特征在于：所述探头包括：绝缘壳体，测试试样，参比电极及电缆；
所述绝缘壳体具有上下两个腔体，所述上腔体内填充绝缘密封材料；所述下腔体又分内外两个中空腔体，内腔体放置参比电极，外腔体填充绝缘密封材料，测试试样安装于外腔体绝缘壳体的底部；
所述测试试样采用与所模拟钢质管道相同的材料，测试试样与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；
所述参比电极端部进入上腔体并与电缆电连接，连接部位绝缘防腐处理；另一端与土壤接触；
所述电缆均由绝缘壳体顶部伸出。
2.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，其特征在于：所述绝缘密封材料为聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，其特征在于：所述测试试样只暴露一个金属面，其他表面及电缆连接处均绝缘密封。
4.根据权利要求3所述的一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，其特征在于：所述测试试样与绝缘壳体安装部位采用机械密封或填料密封方式。
5.按照权利要求1所述的一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，其特征在于：所述参比电极采用长效参比电极。
6.按照权利要求5所述的一种埋地钢质管道阴极保护极化测试探头，其特征在于：所述长效参比电极为长效硫酸铜参比电极或长效锌参比电极。
7.一种埋地钢质管道阴极保护极化电位的测试方法，包括以下步骤：
（1）根据待测试的埋地钢质管道材质、涂层类型及状况，确定测试试样材质和面积，采用如权利要求1所述的埋地管道阴极保护极化测试探头，测试试样和参比电极通过电缆与外界电连接；
（2）将阴极保护测试探头设置在与待测埋地钢质管道相同的工作环境下；
（3）埋地管道阴极保护极化测试探头的电缆与测试桩相连，通过测量可得到测试试样的阴极保护极化电位，从而对埋地钢质管道阴极保护系统的有效性作出判断。
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| CN102353628B (zh) | 2013-01-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING GAS GROUP CO., LTD. Effective date: 20130105 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Du Yanxia Inventor after: Che Lixin Inventor after: Zhang Lei Inventor after: Sun Jianmin Inventor after: Lu Minxu Inventor after: Jiang Kake Inventor before: Du Yanxia Inventor before: Zhang Lei Inventor before: Lu Minxu |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: DU YANXIA ZHANG LEI LU MINXU TO: DU YANXIA CHE LIXIN ZHANG LEI SUN JIANMIN LU MINXU JIANG KAKE |
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Effective date of registration: 20130105 Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30, Patentee after: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING Patentee after: BEIJING GAS GROUP Co.,Ltd. Address before: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30, Patentee before: University of Science and Technology Beijing |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130123 Termination date: 20210722 |
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