CN109358094A - 一种测量管道内壁涂层破损率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防腐防污领域，涉及一种测量管道内壁涂层破损率的装置及方法，与外加电流阴极保护系统联用，所述装置包括法兰盘(1)、电极探头(2)、焊接于管道上的法兰底座(3)和恒电位仪(8)；法兰盘(1)承载电极探头(2)与法兰底座(3)通过螺栓连接、密封；电极探头(2)旨在获取流经本装置的电流信号，此电流与管道阴极保护系统的输出电流联用，可计算出管道内壁的涂层破损率。该装置可在线监测、测量已加装阴极保护防腐系统的管道内壁的涂层破损情况，测量出内表面涂层的破损率，安装便捷，无需更换，可在线监测，方法简单，计算结果与实际情况契合较好。

Description

一种测量管道内壁涂层破损率的装置及方法

技术领域

本发明属于防腐防污领域，具体涉及一种测量管道内壁涂层破损率的装置及方法，与外加电流阴极保护系统配合使用。

背景技术

船舶、海洋平台的海水管道内壁基于防腐、防污、隔热等要求，均需涂覆涂层，但目前没有仪器可以直接测量内壁涂层的破损情况，使得工作人员无法判断何时应该对涂层进行修补。随着防腐技术进步，近些年许多海水管道加装了外加电流阴极保护系统，涂层的防腐作用弱化，但对于一些有防污、隔热等功能的涂层来说，仍需监测其破损情况，从而适时进行修补。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量管道内壁涂层破损率的装置，与外加电流阴极保护系统配合使用；该装置安装便捷，无需更换，可在线监测、测量已加装阴极保护防腐系统的管道内壁的涂层破损情况。

本发明的另一个目的是提供一种测量管道内壁涂层破损率的方法，该方法操作简单，计算结果与实际情况契合较好。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种测量管道内壁涂层破损率的装置，与外加电流阴极保护系统配合使用，该装置包括法兰盘1、电极探头2、竖直焊接于管道9上的法兰底座3和恒电位仪8；

所述电极探头2的顶端固接在法兰盘1上，底端穿过法兰底座3 伸入管道9内部；法兰盘1与法兰底座3相互连接且密封；

所述电极探头2包括内部填充有绝缘填料7的绝缘护套6以及竖直设置在所述绝缘护套6内部且相互绝缘的检测电极4和管材电极5；

所述检测电极4和管材电极5与管道9的内部环境接触，其中，所述检测电极4的顶端通过导线分别接入恒电位仪8的阳极端和参比电极端，所述管材电极5的顶端通过导线接入恒电位仪8的阴极端。

所述检测电极4和管材电极5的底端与绝缘护套6的底面平行。

所述法兰盘1为表面涂覆防腐漆的钢制法兰，或者为绝缘材料制法兰，所述绝缘材料包括玻璃钢、聚氯乙烯和聚四氟。

所述管材电极5的材质与管道9的材质相同。

所述检测电极4为一个或多个的材质为耐极化、电位稳定材料的电极，用于测量管材电极5的阴极保护电位、电流信号。

所述检测电极4为下列电极组合中的任意一种：

1)铂电极，或Ag/AgCl电极，或不锈钢电极；

2)铂电极和Ag/AgCl电极；

3)铂电极和不锈钢电极；

4)Ag/AgCl电极和不锈钢电极。

所述检测电极4和管材电极5均为截面积为1±0.3cm²的圆柱体，检测电极4和管材电极5共同密封于中空的圆柱形绝缘护套6中，密封后各个电极的底端露出绝缘填料7的底面。

所述绝缘护套6内部填充的绝缘填料7为环氧树脂。

所述装置与牺牲阳极阴极保护系统联用时，所述装置进一步包括阳极发生电流传感器；牺牲阳极阴极保护系统的每个牺牲阳极上串联一个阳极发生电流传感器。

本发明提供一种利用所述的装置测量管道内壁涂层破损率的方法，与外加电流阴极保护系统配合使用，该方法包括如下步骤：

1)电路连接：将该装置的检测电极4分别连接恒电位仪8的阳极端和参比电极端，管材电极5连接恒电位仪8的阴极端；

2)调整测量：调整恒电位仪8的输出电流I₂，使管材电极5的自然电位与极化电位的差值与管道9的阴极保护系统中管道9的自然电位与极化电位的差值相等；

3)计算破损率：读取管道9的阴极保护系统的输出电流I₁，恒电位仪8的输出电流I₂，代入以下管道9内壁的涂层破损率η计算公式：η＝I₁÷(I₂×M×10^-4)，式中，M为管道9的内壁面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明装置安装简便，测量内壁涂层破损率时无需将电极探头取出，在线即可测量。

2、电极探头所处环境与管道内壁一致，测得的涂层破损率与实际情况切合较好，尤其在监测关键部位的涂层时，如拐角、变径处，能很好重现涂层实际破损情况。

3、电极探头的检测电极和管材电极在工作期间均无损耗，设计寿命长，一般情况下只要不更换管道，装置也无需更换。

附图说明

图1为本发明测量管道内壁涂层破损率的装置的主视剖面示意图；

图2为本发明测量管道内壁涂层破损率的装置的侧视剖面示意图；

图3为电极探头2的横截面示意图。

其中的附图标记为：

1 法兰盘

2 电极探头

3 法兰底座

4 检测电极

5 管材电极

6 绝缘护套

7 绝缘填料

8 恒电位仪

9 管道

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1和图2所示，一种测量管道内壁涂层破损率的装置，该装置可在线监测、测量已加装阴极保护防腐系统的管道9内壁的涂层破损情况；所述装置包括法兰盘1、电极探头2、焊接于管道上的法兰底座3和恒电位仪8。

所述法兰盘1为钢制法兰，表面涂覆防腐漆，法兰大小依管道直径而定，法兰材料也可为玻璃钢、聚氯乙烯、聚四氟等绝缘材料。

所述电极探头2为两极探头，材质分别为铂和碳钢；碳钢与大多数管道9的材质接近，如管道材质有变化，应将碳钢换为相应材料；铂具有良好的耐极化性能，也可用但不限于贵金属氧化物等耐极化、电位稳定的材料替代。

如图3所示，所述电极探头2中，铂电极(检测电极4)和碳钢电极(管材电极5)均为截面积为1cm²的圆柱体，两电极相互绝缘，共同密封于中空的圆柱形PVC绝缘护套6中，护套空腔用绝缘填料7(环氧树脂)填充密封，密封后铂电极、碳钢电极仅露出绝缘填料7的底面。

所述法兰底座3由法兰盘焊接钢管而成，钢管直径略大于两电极探头2直径，长度短于电极探头2，以保证电极探头2所处环境与管道 9内壁一致。

所述法兰盘1承载电极探头2与法兰底座3通过螺栓连接、密封。

进一步地，所述电极探头2其作用是测量碳钢电极的阴极保护电位、电流信号；基于此目的，可以使用但不限于，如由Ag/AgCl电极、铂电极和碳钢电极组成的三电极探头，或者由Ag/AgCl电极、不锈钢电极和碳钢电极组成的三电极探头。

本发明提供一种利用所述的涂层破损率监测装置获得内壁涂层破损率的方法，该方法包括：

涂层破损率监测装置外接小型恒电位仪8；铂电极接线接入恒电位仪的阳极端和参比电极端，碳钢电极接线接入恒电位仪的阴极端。

调整恒电位仪的输出电流，使碳钢电极的自然电位与极化电位的差值与管道阴极保护系统中管道的自然电位与极化电位的差值相等；假设管道阴极保护系统的输出电流I₁，恒电位仪的输出电流I₂，管道内表面积M，则涂层破损率η＝I₁÷(I₂×M×10^-4)。

本发明联合阴极保护系统测量管道内壁涂层破损率的装置与牺牲阳极阴极保护系统联用时，所述装置进一步包括阳极发生电流传感器；牺牲阳极阴极保护系统的每个牺牲阳极上串联一阳极发生电流传感器，所测电流之和即为管道阴极保护系统的输出电流，如牺牲阳极数量较多，可选择在几个牺牲阳极上设置阳极发生电流传感器，测量这几个牺牲阳极放入发生电流，然后取平均值，视为单支牺牲阳极的发生电流，与阳极个数相乘所得结果即为管内阴极保护系统的输出电流。最后根据恒电位仪的输出电流、管道内表面积，计算涂层破损率。

Claims (10)

1.一种测量管道内壁涂层破损率的装置，与外加电流阴极保护系统配合使用，其特征在于：该装置包括法兰盘(1)、电极探头(2)、竖直焊接于管道(9)上的法兰底座(3)和恒电位仪(8)；

所述电极探头(2)的顶端固接在法兰盘(1)上，底端穿过法兰底座(3)伸入管道(9)内部；法兰盘(1)与法兰底座(3)相互连接且密封；

所述电极探头(2)包括内部填充有绝缘填料(7)的绝缘护套(6)以及竖直设置在所述绝缘护套(6)内部且相互绝缘的检测电极(4)和管材电极(5)；

所述检测电极(4)和管材电极(5)与管道(9)的内部环境接触，其中，所述检测电极(4)通过导线分别接入恒电位仪(8)的阳极端和参比电极端，所述管材电极(5)通过导线接入恒电位仪(8)的阴极端。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测电极(4)和管材电极(5)的底端与绝缘护套(6)的底面平行。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述法兰盘(1)为表面涂覆防腐漆的钢制法兰，或者为绝缘材料制法兰，所述绝缘材料包括玻璃钢、聚氯乙烯和聚四氟。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述管材电极(5)的材质与管道(9)的材质相同。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测电极(4)为一个或多个的材质为耐极化、电位稳定材料的电极，用于测量管材电极(5)的阴极保护电位、电流信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述检测电极(4)为下列电极组合中的任意一种：

1)铂电极，或Ag/AgCl电极，或不锈钢电极；

2)铂电极和Ag/AgCl电极；

3)铂电极和不锈钢电极；

4)Ag/AgCl电极和不锈钢电极。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测电极(4)和管材电极(5)均为截面积为1±0.3cm²的圆柱体，检测电极(4)和管材电极(5)共同密封于中空的圆柱形绝缘护套(6)中，密封后各个电极的底端露出绝缘填料(7)的底面。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述绝缘护套(6)内部填充的绝缘填料(7)为环氧树脂。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的装置，其特征在于：所述装置与牺牲阳极阴极保护系统联用时，所述装置进一步包括阳极发生电流传感器；牺牲阳极阴极保护系统的每个牺牲阳极上串联一个阳极发生电流传感器。

10.一种利用权利要求1所述的装置测量管道内壁涂层破损率的方法，与外加电流阴极保护系统配合使用，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)电路连接：将该装置的检测电极(4)分别连接恒电位仪(8)的阳极端和参比电极端，管材电极(5)连接恒电位仪(8)的阴极端；

2)调整测量：调整恒电位仪(8)的输出电流I₂，使管材电极(5)的自然电位与极化电位的差值与管道(9)的阴极保护系统中管道(9)的自然电位与极化电位的差值相等；

3)计算破损率：读取管道(9)的阴极保护系统的输出电流I₁，恒电位仪(8)的输出电流I₂，代入以下管道(9)内壁的涂层破损率η计算公式：η＝I₁÷(I₂×M×10^-4)，式中，M为管道(9)的内壁面积。