CN205688015U - 管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头涉及一种阴极保护电位测量和外腐蚀速率测量的探头。其目的是为了提供一种可同时测量阴极保护性能参数和外腐蚀速率参数及在线监测的有效解决方案。本实用新型包括探头主体，探头主体内设置有贯通的空腔，阴极保护及外腐蚀速率监测装置包括位于参比电极空腔内的参比电极、位于电位测试试片空腔内的电位测试试片和位于腐蚀速率试片空腔内的腐蚀速率试片，监测装置通过第一连接导线和第二连接导线与探头主体外的电缆接头相连。本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头可测量管道自腐蚀电位、通电电位、极化电位、交流电压、交直流电流密度和管道外腐蚀速率，实现对管道全方位的监测。

Description

管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头

技术领域

本实用新型涉及一种监测探头，特别是涉及一种用于同时监测管道阴极保护和外腐蚀速率的探头。

背景技术

随着经济的发展，对高效安全能源输送手段的城市管网及油气长输管道的应用越来越广泛。为了降低埋地长输管道的外腐蚀风险，阴极保护作为控制外腐蚀的有效手段得到了广泛应用。管道阴极保护运行的各种电学参数可以反映外腐蚀控制的有效性，常为腐蚀发生的根源分析提供间接线索。为了检测管道的阴极保护运行状态，需要对管道上的电位进行测量。测量管道电位的基本方法主要是在管道周围设置参比电极，检测管道与参比电极之间的电位差。

腐蚀是影响管道运输系统可靠性和使用寿命的重要因素，腐蚀破坏往往造成巨大的经济损失和严重的社会后果。目前，针对长输管道的腐蚀监测问题，通常是利用现有的外腐蚀速率监测装置通过监测孔法、挂片失重法、电阻探针法、电化学法、电磁感应法等多种腐蚀监测方法对管道的外腐蚀速率进行监测。

在对管道整体的外腐蚀状况进行全方位的评估时，需要收集阴极保护运行的综合电学参数、环境参数及外腐蚀速率等各方面的相关数据，特别是收集一段时间内的相关参数，通常是：利用现有的阴极保护监测装置得到一些综合电学参数、环境参数等相关数据，结合利用现有的外腐蚀速率监测装置得到管道的外腐蚀速率数据，然后将对应时间段的两项数据结合起来进行分析，从而实现对管道外腐蚀情况进行全方位的监测，利用两套装置进行监测操作起来比较繁琐、费力，而且在对上述两项数据进行分析时，需要从各个测试记录里对应摘取，工作量大，且耗时，效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种工作效率高的、便于操作的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头包括探头主体，所述探头主体内设置有贯通的空腔，所述空腔包括参比电极空腔、电位测试试片空腔和腐蚀速率试片空腔，所述探头主体内设置有阴极保护及外腐蚀速率监测装置，所述阴极保护及外腐蚀速率监测装置包括位于所述参比电极空腔内的参比电极、位于所述电位测试试片空腔内的电位测试试片和位于所述腐蚀速率试片空腔内的腐蚀速率试片，所述阴极保护及外腐蚀速率监测装置通过第一连接导线和第二连接导线与所述探头主体外的电缆接头相连。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述第一连接导线包括一端与所述参比电极连接的参比电极导线和一端与所述电位测试试片连接的电位测试试片导线。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述参比电极上安装的半透膜直接与土壤接触，所述电位测试试片一段伸入到所述电位测试试片空腔中，剩余一段伸出所述电位测试试片空腔后直接与土壤接触。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中伸出所述电位测试试片空腔的一段电位测试试片的裸露面积为1cm²、6.5cm²或10cm²。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述电位测试试片空腔为一个或两个。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述腐蚀速率试片分为参考段和腐蚀段，所述参考段位于所述腐蚀速率试片空腔中，所述腐蚀段对应的所述腐蚀速率试片空腔的外侧壁上设置有开口，所述腐蚀段通过所述开口与土壤接触，所述腐蚀段的端部密封。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述第二连接导线包括一端固定在所述参考段上的参考段电压导线和参考段电流导线、一端固定在所述腐蚀段上的腐蚀段电压导线和腐蚀段电流导线以及一端固定在所述腐蚀段与所述参考段的分界点处的参考段和腐蚀段电压公共连接导线。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述腐蚀速率试片的外侧套装有腐蚀速率试片载体，所述腐蚀速率试片载体为圆筒，所述腐蚀速率试片载体与所述腐蚀速率试片空腔固定连接，所述腐蚀速率试片与所述腐蚀速率试片载体固定连接，所述腐蚀速率试片载体上对应腐蚀段的一侧上开设有孔，所述腐蚀速率试片载体的端部灌胶密封。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述探头主体的一端外侧套装有护帽，所述护帽上安装有电缆接头。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其中所述护帽包括下护帽和套装在所述下护帽上的上护帽，所述下护帽套装在所述探头主体的端部且与所述探头主体卡接连接，所述上护帽与所述下护帽粘接连接，电缆接头安装在所述上护帽上。

本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头与现有技术不同之处在于设置空腔，空腔包括参比电极空腔、腐蚀速率试片空腔和电位测试试片空腔，便于向探头主体内安置参比电极、腐蚀速率试片和电位测试试片，使得各个部件之间形成独立的放置空间，同时也便于固定上述部件，且便于对参比电极、电位测试试片和腐蚀速率试片进行更换，操作简单，方便维护；探头主体内设置有阴极保护及外腐蚀速率监测装置，通过参比电极和电位测试试片及其上连接的第一连接导线，可以实现对管道通电电位、极化电位、交流电压、直流电流密度和交流电流密度等的监测，通过参比电极和腐蚀速率试片及其上连接的第二连接导线，可以实现对管道外腐蚀速率的监测。

实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头中所述参比电极导线与电缆连接，所述参比电极上安装的半透膜直接与土壤接触，从而形成电解质导通回路；所述电位测试试片裸露在土壤中的面积为具体的定制尺寸，是为了便于根据电流和电位测试试片的面积换算得到交直流电流密度；电位测试试片空腔根据实际需要设置一个或两个，可以测量不同的电位值；腐蚀速率试片参考段封装在壳体内，不参与腐蚀，腐蚀段与外界土壤直接接触，参与腐蚀，参考段连接参考段电流连接导线和参考段电压连接导线，腐蚀段上连接有腐蚀段电流连接导线和腐蚀段电压连接导线，连接参考段电压连接导线和参考段与腐蚀段电压测量公共连接导线实现对参考段试片电压值的测量，连接腐蚀段电压连接导线和参考段与腐蚀段电压测量公共连接导线实现对腐蚀段试片电压值的测量，连接参考段电流连接导线和腐蚀段电流连接导线实现对电流的测量，再利用电阻法可以实现对管道腐蚀速率的监测；设置腐蚀速率试片载体，便于更方便地安装腐蚀速率试片，其端部灌胶密封，防止腐蚀速率试片的端部被腐蚀；设置上护帽是为了便于安装电缆接头，下护帽与探头主体卡接连接是为了保护第一连接导线和第二连接导线，提高整个装置的稳定性。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头的主视图；

图2为本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头中图1的K向视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头包括探头主体1，探头主体1为圆柱形，探头主体1的一端外侧套装有护帽2，护帽2包括下护帽22和套装在下护帽22上的上护帽21，下护帽22套装在探头主体1的端部且与探头主体1卡接连接，上护帽21与下护帽22粘接连接，电缆接头3安装在上护帽21上。

探头主体1内设置有空腔，空腔贯通探头主体1，空腔包括参比电极空腔4、腐蚀速率试片空腔6和电位测试试片空腔5，参比电极空腔4和腐蚀速率试片空腔6对称设置，

探头主体内设置有阴极保护及外腐蚀速率监测装置，阴极保护及外腐蚀速率监测装置包括位于参比电极空腔4内的参比电极41、位于电位测试试片空腔5内的电位测试试片51和位于腐蚀速率试片空腔6内的腐蚀速率试片61，参比电极41粘接固定在参比电极空腔内，电位测试试片51粘接固定在电位测试试片空腔5内，阴极保护及外腐蚀速率监测装置分别通过第一连接导线和第二连接导线与探头主体1外的电缆接头3相连。第一连接导线包括一端与参比电极41连接的参比电极导线42和一端与电位测试试片51连接的电位测试试片导线52。参比电极上安装的半透膜直接与土壤接触，电位测试片51一段伸入到电位测试试片空腔5中，剩余一段伸出电位测试试片空腔5后直接与土壤接触。伸出电位测试试片空腔5的一段电位测试试片51的裸露面积为1cm²、6.5cm²或10cm²或者其他定制的尺寸，便于根据电流与电位测试试片51裸露面积的关系换算得到交直流电流密度，电位测试试片51上连接电位测试试片导线52的一端，电位测试试片导线52的另一端与电缆连接，电位测试试片空腔5为一个或两个，根据实际需要进行选择，两个电位测试试片空腔5对称设置。电位测试试片51可选择不同材质。

腐蚀速率试片61分为参考段611和腐蚀段612，参考段611位于腐蚀速率试片空腔6中，腐蚀段612对应的腐蚀速率试片空腔6的外侧壁上设置有开口，腐蚀段612通过开口与土壤接触，腐蚀段612的端部密封。第二连接导线包括一端固定在参考段611上的参考段电压导线6111和参考段电流导线6112、一端固定在腐蚀段612上的腐蚀段电压导线6121和腐蚀段电流导线6122以及一端固定在腐蚀段612与参考段611的分界点处的参考段和腐蚀段电压公共连接导线613。腐蚀速率试片61的外侧套装有腐蚀速率试片载体62，腐蚀速率试片载体62为圆筒，腐蚀速率试片载体62与腐蚀速率试片空腔6粘接连接，腐蚀速率试片61与腐蚀速率试片载体62粘接连接，腐蚀速率试片载体62上对应腐蚀段612的一侧上开设有孔621，腐蚀速率试片载体62的端部灌胶密封。腐蚀速率试片61可选择不同材质、不同尺寸和不同面积。

当探头主体1内设置两个电位测试试片时，其中一个电位测试试片不与测试桩中管道连接电缆连接，此时用万用表测量参比电极41和电位测试试片51两端的电压值即为自腐蚀电位，而当该电位测试试片与管道连接时，使用交流电压表或万用表交流档，测量参比电极41和电位测试试片51两端的电压值，可测量管道交流电压和交流电流密度；其中另外一个电位测试试片51通过电位测试试片导线52与测试桩中管道电缆相连接，极化一段时间后，通过参比电极导线42和电位测试试片导线52可测量管道通电电位、交流电压、直流电流密度和交流电流密度，将电位测试试片导线52与测试桩中管道电缆断开后，用万用表测量参比电极41和电位测试试片51两端的电压值即为极化电位。

腐蚀速率测量：采用电阻法对腐蚀厚度进行测量，通过参考段电压连接导线6111与参考段和腐蚀段电压公共连接导线613，可以测得参考段611试片电压值，通过腐蚀段电压连接导线6121与参考段和腐蚀段电压公共连接导线613，可以测得腐蚀段612电压值，通过参考段电流导线6112和腐蚀段电流导线6122可以测得电流值，从而计算腐蚀段612试片和参考段611试片的电阻值。建立电阻与试片厚度之间的线性关系：

$d\left(t\right)=d(t=0)\·\frac{R_R\left(t\right)}{R_C\left(t\right)}\·\frac{R_C(t=0)}{R_R(t=0)}$

再根据腐蚀厚度与时间的关系，可计算得到腐蚀速率。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：包括探头主体(1)，所述探头主体(1)内设置有贯通的空腔，所述空腔包括参比电极空腔(4)、电位测试试片空腔(5)和腐蚀速率试片空腔(6)，所述探头主体(1)内设置有阴极保护及外腐蚀速率监测装置，所述阴极保护及外腐蚀速率监测装置包括位于所述参比电极空腔(4)内的参比电极(41)、位于所述电位测试试片空腔(5)内的电位测试试片(51)和位于所述腐蚀速率试片空腔(6)内的腐蚀速率试片(61)，所述阴极保护及外腐蚀速率监测装置通过第一连接导线和第二连接导线与所述探头主体(1)外的电缆接头(3)相连。

2.根据权利要求1所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述第一连接导线包括一端与所述参比电极(41)连接的参比电极导线(42)和一端与所述电位测试试片(51)连接的电位测试试片导线(52)。

3.根据权利要求2所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述参比电极上安装的半透膜直接与土壤接触，所述电位测试片(51)一段伸入到所述电位测试试片空腔(5)中，剩余一段伸出所述电位测试试片空腔(5)后直接与土壤接触。

4.根据权利要求3所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：伸出所述电位测试试片空腔(5)的一段电位测试试片(51)的裸露面积为1cm²、6.5cm²或10cm²。

5.根据权利要求4所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述电位测试试片空腔(5)为一个或两个。

6.根据权利要求1所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述腐蚀速率试片(61)分为参考段(611)和腐蚀段(612)，所述参考段(611)位于所述腐蚀速率试片空腔(6)中，所述腐蚀段(612)对应的所述腐蚀速率试片空腔(6)的外侧壁上设置有开口，所述腐蚀段(612)通过所述开口与土壤接触，所述腐蚀段(612)的端部密封。

7.根据权利要求6所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述第二连接导线包括一端固定在所述参考段(611)上的参考段电压导线(6111)和参考段电流导线(6112)、一端固定在所述腐蚀段(612)上的腐蚀段电压导线(6121)和腐蚀段电流导线(6122)以及一端固定在所述腐蚀段(612)与所述参考段(611)的分界点处的参考段和腐蚀段电压公共连接导线(613)。

8.根据权利要求7所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述腐蚀速率试片(61)的外侧套装有腐蚀速率试片载体(62)，所述腐蚀速率试片(61)载体为圆筒，所述腐蚀速率试片载体(62)与所述腐蚀速率试片空腔(6)固定连接，所述腐蚀速率试片(61)与所述腐蚀速率试片载体(62)固定连接，所述腐蚀速率试片载体(62)上对应腐蚀段(612)的一侧上开设有孔(621)，所述腐蚀速率试片载体(62)的端部灌胶密封。

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述探头主体(1)的一端外侧套装有护帽(2)，所述护帽(2)上安装有电缆接头(3)。

10.根据权利要求9所述的管道阴极保护及外腐蚀速率监测探头，其特征在于：所述护帽(2)包括下护帽(22)和套装在所述下护帽(22)上的上护帽(21)，所述下护帽(22)套装在所述探头主体(1)的端部且与所述探头主体(1)卡接连接，所述上护帽(21)与所述下护帽(22)粘接连接，电缆接头(3)安装在所述上护帽(21)上。