CN109402641B - 一种管道阴极保护电位检查片测试装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道阴极保护电位检查片测试装置及其制备方法，属于管道防护领域。该测试装置包括金属试片、测试导线、万用表、保护壳、绝缘体、开关。测试导线包括第一测试导线、第二测试导线和第三测试导线；绝缘体设置在保护壳内部；金属试片包覆在绝缘体中，下表面与保护壳的下端面持平且暴露；第一测试导线、开关、第二测试导线、金属试片、第三测试导线、万用表顺次电性连接，且第二测试导线、第三测试导线与金属试片连接的端部均包覆在绝缘体中。该测试装置可精确模拟管道表面涂层的漏点形貌，克服了金属试片的屏蔽效应和边缘效应对测试的影响，不仅能精确地测试得到待测管道的阴极保护电位，而且操作简便易操作，使用寿命长。

Description

一种管道阴极保护电位检查片测试装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道防护领域，特别涉及一种管道阴极保护电位检查片测试装置及其制备方法。
背景技术
目前，通常对埋地管道的阴极保护电位进行测试，以监视和控制埋地管道的阴极保护效果。管道阴极保护电位的测试方法主要有瞬间断电法、极化探头法和检查片法，其中，检查片法基于外界干扰因素少，操作简单等优点而被广泛应用。
GB/T 21448《埋地钢质管道阴极保护技术规范》、GB/T 21246《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》、以及SY/T 0029《埋地钢质检查片应用技术规范》等标准中均公开了如何使用检查片法测量埋地管道的阴极保护电位。具体操作方法如下所示：在测试点埋设一块与管道材质相同的金属试片，其埋设位置靠近管道，并尽量保证金属试片所处环境与管道所处环境相同。检查片通过测试导线与管道连接，并且对金属试片与测试导线的连接处作绝缘处理。在对管道施加阴极保护的过程中，检查片通过导线也能接收到阴极保护电流，金属试片模拟了管道涂层的一个缺陷，因此金属试片也会被极化。由于金属试片所处的环境与管道所处的环境相同，所以金属试片极化程度与管道涂层相同面积缺陷处的管道漏点区域极化程度理论上一致。因此，如果要测量管道的阴极保护极化电位，只需要利用万用表测量金属试片的极化电位，就可以评价管道的阴极保护状态，即金属试片极化电位代表了管道的极化电位。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术仅对金属试片与测试导线的连接处作绝缘处理，金属试片的各个表面都与土壤接触，这与管道表面涂层的漏点形貌不一样，金属试片会存在屏蔽效应和边缘效应，导致金属试片的极化电位与管道的极化电位存在误差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置及其制备方法。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置，包括金属试片、测试导线、万用表；
所述测试导线包括第一测试导线、第二测试导线和第三测试导线；
所述检查片测试装置还包括：保护壳、绝缘体、开关；
所述绝缘体设置在所述保护壳内部；
所述金属试片包覆在所述绝缘体中，下表面与所述保护壳的下端面持平且暴露；
所述第一测试导线、所述开关、所述第二测试导线、所述金属试片、所述第三测试导线、所述万用表顺次电性连接；
且所述第二测试导线、所述第三测试导线与所述金属试片连接的端部均包覆在所述绝缘体中。
具体地，作为优选，所述第二测试导线以及所述第三测试导线均通过钎焊的方式与所述金属试片电性连接，形成钎焊点。
具体地，作为优选，所述保护壳为PVC管；
所述绝缘体为固化的环氧树脂体系。
具体地，作为优选，所述绝缘体的体积为所述保护壳的容积的0.4-0.6倍。
具体地，作为优选，所述固化的环氧树脂体系由质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺制备得到。
具体地，作为优选，所述第一测试导线、所述第二测试导线、所述第三测试导线均为软铜导线。
第二方面，提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置的制备方法，所述制备方法包括：
将第二测试导线和第三测试导线分别与金属试片的上表面连接；
将所述金属试片的下表面粘结在工作台上，然后将所述保护壳的下端粘结在所述工作台上，并使所述金属试片位于所述保护壳内，同时使所述第二测试导线和所述第三测试导线由所述保护壳内引出；
将液态绝缘原料倒入所述保护壳内，使所述金属试片包覆在所述液态绝缘原料内，然后使所述液态绝缘原料固化，在所述保护壳内形成绝缘体；
从所述工作台上取下所述保护壳，将所述金属试片的下表面打磨干净；
将所述第二测试导线、所述开关、所述第一测试导线顺次电性连接，将所述第三测试导线、所述万用表顺次电性连接，形成管道阴极保护电位检查片测试装置。
具体地，作为优选，所述液态绝缘原料为：质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺。
具体地，作为优选，所述将第二测试导线和第三测试导线分别与金属试片的上表面连接，包括：
利用钎焊设备，将所述第二测试导线和第三测试导线分别焊接在所述金属试片的上表面上，形成钎焊点。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的测试装置，通过使金属试片包覆在绝缘体中，仅仅使其下表面与土壤接触，如此可精确模拟管道表面涂层的漏点形貌，同时还避免了仅使用金属试片产生的屏蔽效应和边缘效应对测试造成影响，确保金属试片的极化电位与管道的极化电位高度匹配，进而确保阴极保护电位测试的精确性。而且，通过设置开关，在测试检查片的断电电位时，只需操作开关即可断开金属试片与待测管道之间的电连接，该断开操作迅速方便，省时省力。通过设置保护壳，不仅能使绝缘体稳定放置在其内，且起到保护测试导线的目的。通过设置绝缘体，以将金属试片除了工作面(即下表面)以外的表面密封，防止金属试片出现屏蔽效应和边缘效应。综上，本发明实施例提供的测试装置，不仅能精确地测试得到待测管道的阴极保护电位，而且操作简便易操作，使用寿命长，便于规模化推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的管道阴极保护电位检查片测试装置的结构示意图。
附图标记分别表示：
1-金属试片；
2-测试导线；
2a-第一测试导线；
2b-第二测试导线；
2c-第三测试导线；
3-万用表；
4-保护壳；
5-绝缘体；
6-开关；
7-钎焊点。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，本发明实施例所涉及的金属试片1均与待测管道的金属材质相同，以准确模拟待测管道的涂层漏点。
第一方面，本发明实施例提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置，如附图1所示，该测试装置包括金属试片1、测试导线2、万用表3、保护壳4、绝缘体5、开关6。
其中，测试导线2包括第一测试导线2a、第二测试导线2b和第三测试导线2c；
绝缘体5设置在保护壳4内部；
金属试片1包覆在绝缘体5中，下表面与保护壳4的下端面持平且暴露；
第一测试导线2a、开关6、第二测试导线2b、金属试片1、第三测试导线2c、万用表3顺次电性连接；
第一测试导线2a、第二测试导线2b与金属试片1连接的端部均包覆在绝缘体5中。
利用本发明实施例提供的管道阴极保护电位检查片测试装置对管道阴极保护电位进行测试时，在测试点埋设该测试装置，并且使其埋设位置靠近管道，并尽量保证金属试片1所处环境与管道所处环境相同。然后，使用第一测试导线2a与待测管道连接。在对待测管道施加阴极保护的过程中，阴极保护电流由待测管道依次流经金属试片1、第二测试导线2b、开关6、第一测试导线2a，利用万用表3测试得到金属试片1的极化电位，即可代表待测管道的极化电位，根据万用表3测试得到的极化电位，即可用来评价待测管道的阴极保护状态。
本发明实施例提供的测试装置，通过使金属试片1包覆在绝缘体5中，仅仅使其下表面与土壤接触，如此可精确模拟管道表面涂层的漏点形貌，同时还避免金属试片1屏蔽效应和边缘效应对电位测试造成影响，确保金属试片的极化电位与管道的极化电位高度匹配，进而确保阴极保护电位测试的精确性。而且，通过设置开关6，在测试金属试片1的断电电位时，只需操作开关6即可断开金属试片1与待测管道之间的电连接，该断开操作迅速方便，省时省力。通过设置保护壳4，不仅能使绝缘体5稳定放置在其内，且起到保护测试导线2的目的。通过设置绝缘体5，以将金属试片1除了工作面(即下表面)以外的表面密封，防止金属试片1出现屏蔽效应和边缘效应。综上，本发明实施例提供的测试装置，不仅能精确地测试得到待测管道的阴极保护电位，而且基于其结构，该装置可以设置成便携式，其简便易操作，还可在任何地方安装和拆卸，而且，对金属试片1防护性良好，使用寿命长，便于规模化推广应用。
此外，本发明实施例提供的测试装置还可应用于本领域管道阴极保护电位测试桩内进行使用，适应性更强。
第二测试导线2b和第三测试导线2c均与金属试片1电性连接，为了确保金属试片1能精确表征待测管道涂层漏点的极化状态，本发明实施例使第二测试导线2b以及第三测试导线2c均通过钎焊的方式与金属试片1电性连接，形成钎焊点7。
通过钎焊的方式将各测试导线2与金属试片1电性连接，如此可确保金属试片1和测试导线2不被融化(即不受损伤)，而焊丝融化，并紧密贴附在金属试片1、第二测试导线2b和第三测试导线2c上，实现它们之间的稳固电性连接。
在本发明实施例中，使用保护壳4来使绝缘体5稳定放置在其内，保护壳4可以设置成圆管状、方管状等，并且材质可优选高强绝缘材质，例如高强度聚合物材质。举例来说，该保护壳4可以为PVC管(聚氯乙烯管)、PP管、PA管等。而绝缘体5优选可以由液态固化一定时间后形成固态的材质，如此可容易地使金属试片1包覆在绝缘体5内部。
作为一种优选示例，该保护壳4为PVC管；绝缘体5为固化的环氧树脂体系。
具体地，固化的环氧树脂体系由质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺制备得到。
如此设置，不仅能确保环氧树脂完全固化，而且还能使其固化后具有一定的韧性，以保护第二测试导线2b和第三测试导线2c不会发生应力断裂。
进一步地，使绝缘体5的体积为保护壳4的容积的0.4-0.6倍，例如0.4倍、0.5倍、0.6倍等。
通过上述设置，可使绝缘体5不填满保护壳4，如此可保证第二测试导线2b和第三测试导线2c与金属试片1的连接处在使用过程中不会因疲劳而断裂。这种设置方法使第二测试导线2b和第三测试导线2c在使用过程中，在两个导线与绝缘体5连接的位置，导线不会过度弯曲，从而减小损伤程度，延长使用寿命。
测试导线2在本发明实施例中用来为待测管道、金属试片1和万用表3之间构成电连接关系，考虑到测试操作时的便利性，以及测试装置的长使用寿命，第一测试导线2a、第二测试导线2b、第三测试导线2c均为软铜导线。
本发明实施例通过设置开关6，在测试金属试片1的断电电位时，只需操作开关6即可断开金属试片1与待测管道之间的电连接，由于该测试装置一般用于野外，为了防止野外潮湿的环境破坏开关6的内部结构，该开关6优选设置成防水开关。举例来说，可以通过在开关6的外壁上涂覆一层防水层来将其设置成防水开关，或者，在开关6的外部设置防水护罩来将其设置成防水开关。
第二方面，本发明实施例提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤(1)、将第二测试导线2b和第三测试导线2c分别与金属试片1的上表面连接。
步骤(2)、将金属试片1的下表面粘结在工作台上，然后将保护壳4的下端粘结在工作台上，并使金属试片1位于保护壳4内，同时使第二测试导线2b和第三测试导线2c由保护壳4内引出。
步骤(3)、将液态绝缘原料倒入保护壳4内，使金属试片1包覆在液态绝缘原料内，然后使液态绝缘原料固化，在保护壳4内形成绝缘体5。
步骤(4)、从工作台上取下保护壳4，将金属试片1的下表面打磨干净。
步骤(5)、将第二测试导线2b、开关6、第一测试导线2a顺次电性连接，将第三测试导线2c、万用表3顺次电性连接，形成管道阴极保护电位检查片测试装置。
本发明实施例提供的上述的制备方法，能够形成期望的管道阴极保护电位检查片测试装置，通过上述方法，实现使金属试片1除了下表面之外的区域均包覆在绝缘体5中，仅仅使其下表面与土壤接触，如此可精确模拟管道表面涂层的漏点形貌，同时还避免金属试片1屏蔽效应和边缘效应对电位测试造成影响，确保金属试片的极化电位与管道的极化电位高度匹配，进而确保阴极保护电位测试的精确性。该制备方法简单易操作，解决了目前使用试片法测量管道阴极保护电位的不足。
以下就上述各步骤分别给予具体描述：
在进行步骤(1)之前，需要根据待测管道的材质选择与其材质相同的金属试片1，并且将金属试片1的规格加工成符合测试要求。举例来说，当待测管道为X60钢级时，可以利用X60钢切割、成型得到30mm×30mm×3mm规格的金属试片1，并对金属试片1的各个表面进行处理，以使其表面平整、无锈、无油渍，以确保测试结果的准确性。
同时，根据金属试片1的大小，可选择合适规格的保护壳4，保护壳4的面积大于金属试片1的面积即可。以PVC管结构的保护壳4来说，在应用之前，要求其下端利用800#砂纸打磨至平整，如此可确保灌注绝缘体5的液体原料时不会从保护壳4的底部与工作台之间溢出。而保护壳4的上端要求平整无毛刺，以避免误伤操作人员。
待金属试片1和保护壳4均获取完毕后，通过步骤(1)将第二测试导线2b和第三测试导线2c分别与金属试片1的上表面连接。具体地，利用钎焊设备，将第二测试导线2b和第三测试导线2c分别焊接在金属试片1的上表面上，形成钎焊点7。该第二测试导线2b和第三测试导线2c分别选用软铜导线。
然后，通过步骤2将金属试片1的下表面粘结在工作台上，然后将保护壳4的下端粘结在工作台上，并使金属试片1位于保护壳4内，同时使第二测试导线2b和第三测试导线2c由保护壳4内引出。
具体地，考虑到粘结稳固且粘结后易从工作台上脱离，可以利用双面胶将金属试片1的下表面和保护壳4的下端粘结在工作台上。选用面积大于保护壳4横截面积的双面胶，将金属试片1粘结在双面胶的中心位置，然后粘结保护壳4，并使金属试片1位于保护壳4内部中央位置。
待保护壳4和金属试片1相对固定后，通过步骤3将液态绝缘原料倒入保护壳4内，使金属试片1包覆在液态绝缘原料内，然后，使液态绝缘原料在保护壳4内固化，形成绝缘体5。
其中，液态绝缘原料必须淹没金属试片1、钎焊点7以及第二测试导线2b和第三测试导线2c可能存在的金属裸露部分。同时，液态绝缘原料的灌注高度低于保护壳4的高度，然后静置待液态绝缘原料固化。
作为一种示例，液态绝缘原料为：质量比为100:10:8的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺。作为优选，该液态绝缘原料为：质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺。
待绝缘体5形成后，进行步骤4，从工作台上取下保护壳4，将金属试片1的下表面打磨干净。具体地，将金属试片1的下表面粘结的胶除去，以露出金属试片1本身材质。此时，金属试片1、保护壳4、绝缘体4以及第二测试导线2b和第三测试导线2c构成一整体部件。
随后进行步骤5，将由保护壳4内引出的第二测试导线2b、开关6、第一测试导线2a顺次电性连接，将由保护壳4内引出的第三测试导线2c、万用表3顺次电性连接，形成管道阴极保护电位检查片测试装置。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种管道阴极保护电位检查片测试装置，其制备步骤如下所示：
1)将X60钢切割成规格为30mm×30mm×3mm的金属试片1，要求金属试片1的表面平整、无锈、无油渍。
2)利用钎焊设备将两根横截面积为2.5mm2，长度分别为3m软铜导线和1.5m的软铜导线分别作为第二测试导线2b和第三测试导线2c，将两者的一端分别焊接在金属金属试片1的表面上，形成了钎焊点7。
3)将Φ50mm，壁厚2mm的PVC空心管截断成长度为50mm的PVC空心管作为保护壳4，然后将保护壳4下端利用800#砂纸打磨至平整，上端处理至平整无毛刺。
4)在工作台上粘结比保护壳4外径范围稍大的双面胶，然后，将焊接好的金属试片1的下表面粘结在双面胶的中心位置，将保护壳4的下端罩在金属试片1上，并粘结在双面胶上，使金属试片1位于保护壳4的中央位置，使第二测试导线2b和第三测试导线2c从保护壳4内引出。
5)将环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺按质量比为100:10:8的比例混合，搅拌均匀后倒入步骤4)布置的保护壳4中，倒入的液态绝缘原料高度为20mm，使钎焊点7及两个测试导线的裸露部分完全浸没在环氧树脂内，静置12小时，形成绝缘体5。
6)待环氧树脂2固化液态绝缘原料后，金属试片1、第二测试导线2b、第三测试导线2c、绝缘体5和保护壳4粘结成为一个整体试样，取下封装好的整体试样，将金属试片1下表面的双面胶打磨干净，即完成金属试片1的封装。
7)将从金属试片1中引出的第二测试导线2b的末端连接防水的开关6，开关6的另一端连接第一测试导线2a(例如，可以为0.5m长的软铜导线)，第一测试导线2a用来与测试桩内的管道线连接。同时，将第三测试导线2c的末端连接万用表3，即可制备得到本实施例期望的管道阴极保护电位检查片测试装置。
利用本实施例提供的管道阴极保护电位检查片测试装置对待测管道的阴极保护效果进行测试，能精确地测试得到待测管道的阴极保护电位，精确度达到99％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管道阴极保护电位检查片测试装置，包括金属试片(1)、测试导线(2)、万用表(3)；
其特征在于，所述测试导线(2)包括第一测试导线(2a)、第二测试导线(2b)和第三测试导线(2c)；
所述检查片测试装置还包括：保护壳(4)、绝缘体(5)、开关(6)；
所述绝缘体(5)设置在所述保护壳(4)内部；
所述金属试片(1)包覆在所述绝缘体(5)中，下表面与所述保护壳(4)的下端面持平且暴露；
所述第一测试导线(2a)、所述开关(6)、所述第二测试导线(2b)、所述金属试片(1)、所述第三测试导线(2c)、所述万用表(3)顺次电性连接，且所述第二测试导线(2b)、所述第三测试导线(2c)与所述金属试片(1)连接的端部均包覆在所述绝缘体(5)中；
所述保护壳(4)为PVC管；所述绝缘体(5)为固化的环氧树脂体系；
所述绝缘体(5)的体积为所述保护壳(4)的容积的0.4-0.6倍。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第二测试导线(2b)以及所述第三测试导线(2c)均通过钎焊的方式与所述金属试片(1)电性连接，形成钎焊点(7)。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述固化的环氧树脂体系由质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺制备得到。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一测试导线(2a)、所述第二测试导线(2b)、所述第三测试导线(2c)均为软铜导线。
5.一种管道阴极保护电位检查片测试装置的制备方法，其特征在于，所述管道阴极保护电位检查片测试装置包括金属试片(1)、测试导线(2)、万用表(3)；
所述测试导线(2)包括第一测试导线(2a)、第二测试导线(2b)和第三测试导线(2c)；
所述检查片测试装置还包括：保护壳(4)、绝缘体(5)、开关(6)；
所述绝缘体(5)设置在所述保护壳(4)内部；
所述金属试片(1)包覆在所述绝缘体(5)中，下表面与所述保护壳(4)的下端面持平且暴露；
所述第一测试导线(2a)、所述开关(6)、所述第二测试导线(2b)、所述金属试片(1)、所述第三测试导线(2c)、所述万用表(3)顺次电性连接，且所述第二测试导线(2b)、所述第三测试导线(2c)与所述金属试片(1)连接的端部均包覆在所述绝缘体(5)中；
所述制备方法包括：
将第二测试导线(2b)和第三测试导线(2c)分别与金属试片(1)的上表面连接；
将所述金属试片(1)的下表面粘结在工作台上，然后将所述保护壳(4)的下端粘结在所述工作台上，并使所述金属试片(1)位于所述保护壳(4)内，同时使所述第二测试导线(2b)和所述第三测试导线(2c)由所述保护壳(4)内引出；
将液态绝缘原料倒入所述保护壳(4)内，使所述金属试片(1)包覆在所述液态绝缘原料内，然后使所述液态绝缘原料固化，在所述保护壳(4)内形成绝缘体(5)；
从所述工作台上取下所述保护壳(4)，将所述金属试片(1)的下表面打磨干净；
将所述第二测试导线(2b)、所述开关(6)、所述第一测试导线(2a)顺次电性连接，将所述第三测试导线(2c)、所述万用表(3)顺次电性连接，形成管道阴极保护电位检查片测试装置。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述液态绝缘原料为：质量比为100:8-11:6-9的环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将第二测试导线(2b)和第三测试导线(2c)分别与金属试片(1)的上表面连接，包括：
利用钎焊设备，将所述第二测试导线(2b)和第三测试导线(2c)分别焊接在所述金属试片(1)的上表面上，形成钎焊点(7)。
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