CN109541317B - 杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法，属于杂散电流干扰腐蚀风险测试技术领域。该方法首先准备检测单元，然后按照选取的测试位置埋置检测单元，检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，记录工作电极和参比电极间电压的数据变化；由交流电压记录仪测得的电压值和交流电流记录仪记录的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread；定期监测各位置数据，汇总各位置处Rspread并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，来评估不同位置面临的腐蚀风险。该方法准确性高、可靠性强，为杂散电流风险评判提供重要参考。

Description

杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法
技术领域
本发明涉及杂散电流干扰腐蚀风险测试技术领域，特别是指一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法。
背景技术
随着我国现代化的快速发展，对能源需求量急剧增加，高压输电线路及用于远距离油气输送的长输管道也大量建设运行，造成越来越多的高压输电线网与埋地管道并行或交叉，由杂散电流干扰带来的腐蚀风险逐渐引起研究人员的关注。近年来，多条埋地管道上均检测出杂散电流干扰，造成管地电位发生大幅度偏移，对管道的安全运行造成的危害难以忽视，准确评估和认识杂散电流干扰下埋地金属管道涂层缺陷处的腐蚀风险，对于保证管道的安全运行至关重要。国内外杂散电流干扰腐蚀案例显示，在杂散电流干扰条件下，埋地管道涂层缺陷处的局部环境会发生较大的变化，进而直接影响腐蚀过程和腐蚀速率的大小，但目前实际生产中缺乏对涂层缺陷附近局部环境电阻特性的测试方法，因此，本发明提出了一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷附近局部环境电阻特性地表测试方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法，该方法所用装置具有结构简单、实施容易、综合性强的优点。由于目前实际生产中缺乏对涂层缺陷附近局部环境电阻特性的测试方法，因此采用本测试方法可有效反映由杂散电流干扰下涂层缺陷附近局部环境的变化而引起的电阻特性的改变，确定不同位置处管道面临杂散电流腐蚀风险的大小，为杂散电流风险评判提供重要参考，提高管道安全运行的可靠性；同时，由于本测试工作在地表进行，并可进行连续的监控测试，大大增加了测试的便利性。
该方法包括步骤如下：
(1)准备检测单元，每个检测单元包括交流电源、交流电压记录仪、交流电流记录仪、工作电极、参比电极和辅助电极；
(2)按照选取的测试位置埋置检测单元；
(3)检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，频率为50Hz，通电时间不小于30s，记录工作电极和参比电极间电压的数据变化；
(4)由交流电压记录仪测得的电压值和交流电流记录仪记录的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread；
(5)定期监测管道各位置数据，汇总各位置处Rspread并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，评估不同位置面临的腐蚀风险。
步骤(1)中交流电源具有稳定的输出电流值，以减少测试的误差。
步骤(2)中检测单元的埋置具体为：将工作电极、参比电极和辅助电极埋设于管道同水平位置的一侧，工作电极埋置通过测试桩与管道进行电连接，在进行局部电阻特性测试时断开工作电极与管道的连接，参比电极埋设于距工作电极5倍等效直径的位置，辅助电极埋置在距离工作电极大于10倍等效直径的位置，工作电极和参比电极通过导线分别与交流电压记录仪连接，工作电极和辅助电极分别与交流电源的正极和负极连接，交流电流记录仪串联于电流回路中。交流电压记录仪用于监测工作电极与参比电极间交流电压的变化，交流电流记录仪用于监测通过工作电极的交流电流。
工作电极、参比电极和辅助电极的埋设深度与管道同深，并处于同一水平位置，工作电极的裸露面积为1～6.5cm2，辅助电极的裸露面积为工作电极面积的10倍以上，以确保形成稳定的电场环境。
工作电极与管道间的水平距离小于0.3m，并工作电极裸露面背对管道，以确保测试环境接近于管道所处环境。
步骤(4)中Rspread的具体计算公式如下：
Figure BDA0001894136640000021
其中，Rspread单位为Ω·cm2；UAC表示交流电压记录仪所测的工作电极与参比电极间交流电压值，单位为V；IAC表示交流电流记录仪所测的稳定交流电流值，单位为A；A表示工作电极的裸露面积，单位为cm2。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明提出的杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷附近局部环境电阻特性地表测试方法，具有结构简单、实施容易、综合性强的优点，为评估埋地金属管道所受杂散电流干扰风险提供新的数据参考。
(2)本发明可有效反映由杂散电流干扰下涂层缺陷附近局部环境的变化而引起的电阻特性的改变，确定不同位置处管道面临杂散电流腐蚀风险的大小，为杂散电流风险评判提供重要参考，提高管道安全运行的可靠性；同时，由于本测试工作在地表进行，并可进行连续的监控测试，大大增加了测试的便利性。
(3)本发明方法是基于实际的现场测试结果，并非依靠经验估算，其测试结果更加接近实际情况，准确性更高。
附图说明
图1为本发明的杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法所用装置示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法，如图1所示，按图示进行所用装置连接，该方法步骤如下：
(1)准备检测单元，每个检测单元包括交流电源、交流电压记录仪、交流电流记录仪、工作电极、参比电极和辅助电极；
(2)按照选取的测试位置埋置检测单元；
(3)检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，频率为50Hz，通电时间不小于30s，记录工作电极和参比电极间电压的数据变化；
(4)由交流电压记录仪测得的电压值和交流电流记录仪记录的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread；
(5)定期监测管道各位置数据，汇总各位置处Rspread并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，评估不同位置面临的腐蚀风险。
下面结合具体实施例予以说明。
该方法所用装置包括依据埋地管道测试桩设置相应检测单元，检测单元包括交流电源、交流电压记录仪、交流电流记录仪、工作电极、参比电极和辅助电极，交流电源应具有稳定的输出电流值，以减少测试的误差，工作电极埋置在管道一侧，通过测试桩与管道进行电连接，在进行局部电阻特性测试时断开与管道的连接，工作电极与辅助电极分别连接于交流电源的两极；参比电极埋设于距工作电极5倍等效直径的位置并通过导线与交流电压记录仪连接，交流电压记录仪另一端通过导线与工作电极连接；辅助电极埋置在距离工作电极大于10倍等效直径的位置；交流电压记录仪用于监测工作电极与参比电极间交流电压的变化，交流电流记录仪用于监测通过工作电极的交流电流。
通过以上结构设置就构成了一种结构简单、实施容易、综合性强的评估埋地金属管道所受杂散电流干扰风险的测试系统。在实际应用中，检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，频率为50Hz，通电时间不小于30s，记录工作电极和参比电极间电压以及回路交流电流的数据变化，由交流电压记录仪测得的交流电压数值和交流电流记录仪测得的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread，定期监测各位置数据，汇总各位置处Rspread值并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，来评估不同位置面临的腐蚀风险。采用本发明可有效获得管道在该环境中所面临的腐蚀风险程度，获得的有效数据可为管理决策提供可靠依据。作为优化方案，本发明让工作电极、参比电极和辅助电极的埋设深度与管道同深，并处于同一水平位置，工作电极与管道间的水平距离为0.2m，并使其裸露面背对燃气管道，以确保测试环境接近于管道所处环境；参比电极与工作电极之间的水平距离为5cm；辅助电极埋置在距离工作电极13cm的位置。这一结构设置可最大程地模拟管道的真实环境，提高监测的精确度和可靠性。需要说明的是，在该实际应用中，工作电极的裸露面积为1cm2，辅助电极的裸露面积为100cm2的铜板，从而确保形成稳定的电场环境。
该测试方法，具体包括以下步骤：
一、准备检测单元，每个检测单元包括交流电源、交流电压记录仪、交流电流记录仪、工作电极、参比电极和辅助电极，交流电源应具有稳定的输出电流值，以减少测试的误差；
二、按照选取的测试位置埋置检测单元，其中，将工作电极、参比电极和辅助电极埋设于管道同水平位置的一侧，其中参比电极埋设于距工作电极5倍等效直径的位置，并让工作电极和参比电极通过导线分别与交流电压记录仪连接，工作电极和辅助电极分别与交流电源的正负极连接，交流电流记录仪串联于电流回路中；
三、检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，频率为50Hz，通电时间不小于30s，记录工作电极和参比电极间电压的数据变化；
四、由交流电压记录仪测得的电压值和交流电流记录仪记录的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread；
五、定期监测各位置数据，汇总各位置处Rspread并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，来评估不同位置面临的腐蚀风险。
作为优化方案在上述步骤一中，所述工作电极的裸露面积为1cm2，辅助电极的裸露面积为100cm2的铜板；在步骤二中，检测单元与管道同深，且工作电极与管道间的水平距离为0.2m，并使其裸露面背对燃气管道，参比电极与工作电极之间的水平距离为5cm；辅助电极埋置在距离工作电极13cm的位置。这一方法可最大程度地模拟管道的真实环境，提高监测的精确度和可靠性。进一步的，在上述步骤三中，检测单元埋置完毕后需静置30分钟待体系稳定，所施加交流电参数为100微安稳定电流、50Hz频率、60s通电时间。
作为具体实施方式，在步骤四中，用如下计算公式获得Rspread数值：
Figure BDA0001894136640000051
公式中，Rspread单位为Ω·cm2；UAC表示交流电压记录仪所测的工作电极与参比电极间交流电压值，单位为V；IAC表示交流电流记录仪所测的稳定交流电流值，单位为A；A表示工作电极的裸露面积，单位为cm2。
本发明提出的杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷附近局部环境电阻特性地表测试方法，具有结构简单、实施容易、综合性强的优点，可有效反映由杂散电流干扰下涂层缺陷附近局部环境的变化而引起的电阻特性的改变，确定不同位置处管道面临杂散电流腐蚀风险的大小，为杂散电流风险评判提供重要参考，提高管道安全运行的可靠性为评估埋地金属管道所受杂散电流干扰风险提供新的数据参考，为管理决策提供可靠依据。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)准备检测单元，每个检测单元包括交流电源、交流电压记录仪、交流电流记录仪、工作电极、参比电极和辅助电极；
(2)按照选取的测试位置埋置检测单元；
(3)检测单元埋置完毕后，静置30分钟待体系稳定，开启交流电压记录仪，然后对体系施加微安级的交流电，频率为50Hz，通电时间不小于30s，记录工作电极和参比电极间电压的数据变化；
(4)由交流电压记录仪测得的电压值和交流电流记录仪记录的电流值计算得到单位面积的工作电极和参比电极间电阻值，即Rspread；
(5)定期监测管道各位置数据，汇总各位置处Rspread并反映在管道图上，通过彼此间的对比分析，评估不同位置面临的腐蚀风险；
所述步骤(2)中检测单元的埋置具体为：将工作电极、参比电极和辅助电极埋设于管道同水平位置的一侧，工作电极埋置通过测试桩与管道进行电连接，在进行局部电阻特性测试时断开工作电极与管道的连接，参比电极埋设于距工作电极5倍等效直径的位置，辅助电极埋置在距离工作电极大于10倍等效直径的位置，工作电极和参比电极通过导线分别与交流电压记录仪连接，工作电极和辅助电极分别与交流电源的正极和负极连接，交流电流记录仪串联于电流回路中；
所述工作电极、参比电极和辅助电极的埋设深度与管道同深，并处于同一水平位置，工作电极的裸露面积为1～6.5cm2，辅助电极的裸露面积为工作电极面积的10倍以上；
所述工作电极与管道间的水平距离小于0.3m，并工作电极裸露面背对管道；
所述步骤(4)中Rspread的具体计算公式如下：
Figure FDA0002546548790000011
其中，Rspread单位为Ω·cm2；UAC表示交流电压记录仪所测的工作电极与参比电极间交流电压值，单位为V；IAC表示交流电流记录仪所测的稳定交流电流值，单位为A；A表示工作电极的裸露面积，单位为cm2。
2.根据权利要求1所述的杂散电流干扰下埋地管道涂层缺陷电阻特性地表测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中交流电源具有稳定的输出电流值。
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