CN103572301A - 一种管道及站场断电电位有效性评价方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种管道及站场断电电位有效性评价装置。它由阳极地床、中断器Ⅰ、中断器Ⅱ、恒电位仪、测试桩（5）、电位采集器、腐蚀速率采集器、参比电极(8)、腐蚀速率测量探头(9)、笔记本电脑组成；阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道(4)，测试桩(5)与管道(4)相连，电位采集器的一端分别接测试桩和中断器Ⅱ，另一端接参比电极（8），腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩(5)、参比电极(8)、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端连腐蚀速率测量探头(9)。本发明避免断电电位测量和评价不当导致腐蚀和过保护风险，适用于管道外腐蚀直接评价、密间隔电位测量、断电电位测量。
Description
技术领域
本发明是一种管道及站场断电电位有效性评价方法和装置。涉及管道系统技术领域。
背景技术
目前，管道及站场阴极保护有效性评价主要采用断电电位指标，断电电位测量方法主要为恒电位仪瞬时同步中断法，在恒电位仪断电的瞬间管地电位衰减非常快，断电电位测量值受延时时间影响较大。目前，仪器厂家对延时时间的设置主要存在以下2种，（1）断电后电位冲击峰的切线处进行测量；（2）不同断电周期设置不同的延时时间，如200ms断电周期时延时时间100ms，300ms断电周期时延时时间150ms至200ms，400ms断电周期时延时时间为200ms至300ms，500ms或更长断电周期时为300ms至400ms等。专业技术人员对延时时间的设置除以上两种看法外，还有以下两种：（3）断电后的电位冲击峰之后并且1s内；（4）与裸钢相同取断电后20ms左右。
某管道现场实测数据如图1所示，管道通电电位约-1.05V，按仪器厂家2种延时时间设置所测得断电电位分别为：（1）-0.85V；（2）-0.82V。其中（1）的测量结果满足了阴极保护-850mV极化准则，而（2）的测量结果不满足了阴极保护-850mV极化准则，这就给阴极保护有效性评价带来了干扰。同时，若以（2）的延时时间进行评价，当需要提高断电电位至满足-850mV时，通电电位有可能负于-1.2V并造成不当的阴极保护有效性评价和导致过保护和涂层阴极剥离的风险。
发明内容
本发明的目的是发明一种避免断电电位测量和评价不当导致过保护和涂层阴极剥离风险、适用于管道外腐蚀直接评价、密间隔电位测量、断电电位测量的管道断电电位有效性评价方法和装置。
本发明的管道断电电位有效性评价方法是在阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道4，测试桩5与管道4相连，电位采集器的一端分别接测试桩和中断器Ⅱ，另一端接参比电极8，腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩5、参比电极8、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端连腐蚀速率测量探头9。
极化电位下的腐蚀速率减小程度为:设管道自然电位为E0，自腐蚀电流密度为J0，施加阴极保护后的极化偏移值为ΔE，腐蚀电流密度为Ja1，管道或腐蚀速率测量探头的阳极溶解反应的塔菲尔斜率βa1。由腐蚀电化学原理可知：
Ja1/J0＝exp(ΔE/βa1)............................(1)
有研究表明：铁在不同湿度和不同结构的土壤中，βa1=26mV。因此，当ΔE=-100mV时，Ja1/J0=2%。
即极化偏移达到-100mV时，被保护对象的腐蚀速率为未施加阴极保护时的2%。在现场条件下，可进行电化学实验确定实际的βa1值，从而计算-100mV极化偏移和-850mV极化电位下的腐蚀速率减小程度的百分比。根据现场条件，也可采用其他腐蚀电化学公式计算腐蚀速率减小程度百分比。
以极化偏移达到-100mV时，被保护对象的腐蚀速率为未施加阴极保护时的2％为例说明本方法。使用腐蚀速率测量探头模拟管道防腐层微小破损，将腐蚀速率测量探头连接到管道测试桩上，采用电位采集器测量此时的自然电位，采用腐蚀速率采集器测量此时腐蚀速率测量探头的自腐蚀速率。开启管道恒电位仪并调整其输出，使腐蚀速率测量探头的腐蚀速率减小为自腐蚀速率的2％，认为此时管道和腐蚀速率测量探头的真实极化电位或断电电位满足-100mV极化准则，通过前面测出的自然电位可以得出此时的真实断电电位。使用中断器对恒电位仪和腐蚀速率测量探头进行周期性同步中断，使用电位采集器测量不同通断周期下的电位波形，以前面得到的真实断电电位在电位波形上确定合适的延时时间。使用电位采集器测量目前常用的4种延时时间设置下的断电电位，将测量的断电电位与真实断电电位进行对比，评价所测量断电电位和延时时间设置的有效性。最终实现以腐蚀速率测量探头的腐蚀抑制情况来评价断电电位和延时设置的适用性以及阴极保护的有效性，可以避免断电电位误评价和可能产生的过保护和涂层阴极剥离风险。
本发明的管道断电电位有效性评价装置的构成如图2所示，它由阳极地床、中断器Ⅰ、中断器Ⅱ、恒电位仪、测试桩5、电位采集器、腐蚀速率采集器、参比电极8、腐蚀速率测量探头9、笔记本电脑组成。阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道4，测试桩5与管道4相连，电位采集器的一端分别接测试桩和中断器Ⅱ，另一端接参比电极8，腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩5、参比电极8、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端连腐蚀速率测量探头9。
中断器、恒电位仪、电位采集器、腐蚀速率采集器、笔记本电脑均选用市销产品。
使用高精度腐蚀速率测量探头和腐蚀速率采集器构成管道外腐蚀速率测量系统，测量管道阴极保护下腐蚀速率测量探头模拟防腐层破损点的腐蚀速率；使用中断器周期中断恒电位仪的输出电流，以电位采集器采集管道和腐蚀速率测量探头的断电电位和电位波形；以腐蚀速率测量探头的腐蚀速率判断管道断电电位测量和延时设置的适用性以及阴极保护的有效性，避免因延时设置不当导致断电电位误评价和可能产生的管道过保护和涂层阴极剥离风险。
本发明避免了断电电位测量和评价不当导致过保护和涂层阴极剥离风险，适用于管道外腐蚀直接评价、密间隔电位测量、断电电位测量。
附图说明
图1管道电位测量图
图2管道断电电位有效性评价系统构成图
其中4—管道 5—测试桩
8—参比电极 9—腐蚀速率测量探头
具体实施方式
实施例.本例是一实验样机，其构成如图1所示。
本例由阳极地床、中断器Ⅰ、中断器Ⅱ、恒电位仪、测试桩5、电位采集器、腐蚀速率采集器、参比电极8、腐蚀速率测量探头9、笔记本电脑组成。阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道4，测试桩5与管道4相连，电位采集器的一端分别接测试桩5和中断器Ⅱ，另一端接参比电极8，腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩5、参比电极8、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端接腐蚀速率测量探头9。
其中:
恒电位仪为PS-1型恒电位仪；
阳极地床为浅埋高硅铸铁阳极地床；
中断器为Cath-Tech CI-50 GPS Synchronized Current Interrupter；
电位采集器为Cath-Tech Smart Logger II with GPS或NI USB-6251;
腐蚀速率采集器为
Multielectrode Corrosion Monitors forField Applications；
腐蚀速率测量探头9为Coupled Multielectrode Sensor(CMS)Probes；
参比电极8为Cath-Tech Portable Copper Copper-Sulphate for Surveying；
笔记本电脑10为IBM X400笔记本电脑。
本例经试验,本管道及站场断电电位有效性评价装置以腐蚀速率测量探头模拟破损点，用所测得的腐蚀速率判断管道断电电位测量和延时设置的适用性，可以避免因延时设置不当导致断电电位误评价和可能产生的管道过保护和涂层阴极剥离风险。
Claims (2)
1.一种管道及站场断电电位有效性评价方法,其特征是在阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道(4)，测试桩(5)与管道(4)相连，电位采集器的一端分别接测试桩和中断器Ⅱ，另一端接参比电极(8)，腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩(5)、参比电极(8)、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端连腐蚀速率测量探头(9);
使用腐蚀速率测量探头模拟管道防腐层微小破损，将腐蚀速率测量探头连接到管道测试桩上，采用电位采集器测量此时的自然电位，采用腐蚀速率采集器测量此时腐蚀速率测量探头的自腐蚀速率;根据腐蚀电化学原理计算-100mV极化偏移和-850mV极化电位下的腐蚀速率减小程度；开启管道恒电位仪并调整其输出，使腐蚀速率测量探头的腐蚀速率减小为上述相应计算值，认为此时管道和腐蚀速率测量探头的真实极化电位或断电电位满足-100mV极化或-850mV准则，通过前面测出的自然电位得出此时的真实断电电位;使用中断器对恒电位仪和腐蚀速率测量探头进行周期性同步中断，使用电位采集器测量不同通断周期下的电位波形，以前面得到的真实断电电位在电位波形上确定合适的延时时间;使用电位采集器测量目前常用的4种延时时间设置下的断电电位，将测量的断电电位与真实断电电位进行对比，评价所测量断电电位和延时时间设置的有效性;最终实现以腐蚀速率测量探头的腐蚀抑制情况来评价断电电位和延时设置的适用性以及阴极保护的有效性，避免断电电位误评价和可能产生的过保护和涂层阴极剥离风险。
2.一种使用权利要求1所述方法的管道及站场断电电位有效性评价装置，其特征在于它由阳极地床、中断器Ⅰ、中断器Ⅱ、恒电位仪、测试桩（5）、电位采集器、腐蚀速率采集器、参比电极(8)、腐蚀速率测量探头(9)、笔记本电脑组成；阳极地床和恒电位仪正极之间串联中断器Ⅰ，恒电位仪负极接管道(4)，测试桩(5)与管道(4)相连，电位采集器的一端分别接测试桩和中断器Ⅱ，另一端接参比电极（8），腐蚀速率采集器的4个接口分别接测试桩(5)、参比电极(8)、中断器Ⅱ和笔记本电脑，中断器Ⅱ的另一端连腐蚀速率测量探头(9)。
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