CN216082580U - 一种管道涂层老化状态监测探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种管道涂层老化状态监测探头，包括接头、连接部、参比电极和辅助电极，接头延伸方向的一端设置有连接部，且二者密封连接，接头内部设置有第一腔体和第二腔体，二者相互贯通，连接部与外部的金属管道的外表面可拆卸式连接，且二者电性连接，连接部内部设置有第三腔体，参比电极设置于连接部内，辅助电极设置于连接部靠近外部的金属管道的端面上，参比电极、辅助电极和外部的金属管道均与外部的阻抗测试装置电性连接。本实用新型的探头通过与涂层阻抗测试装置连接，能对金属管道表面涂层老化状态进行快速无损测量，测出涂层的阻抗值，通过阻抗值的变化监测涂层的失效程度，从而便于提前预判和诊断涂层整体防护性能。

Description

一种管道涂层老化状态监测探头

技术领域

本实用新型涉及腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种管道涂层老化状态监测探头。

背景技术

石油化工管道表面涂层在服役过程中通常会遭受苛刻的外界条件，主要有紫外照射、盐雾侵蚀、高低温和干湿交替气候老化，致使管道表面的涂层防护性能下降，产生粉化、脆化、粘附性降低、光泽度下降、起泡等，使涂层老化，造成管道基体金属腐蚀，从而影响管道运行安全。因此，对管道表面涂层防护状态进行在线评估，预判涂层失效与维修周期，这对于提升管道涂层防护等级，增强管道运行安全有重要意义。

现有技术中，无法判断涂层的失效情况，安全隐患大，因此开发一种针对管道涂层腐蚀程度的检测设备，对于管道的预防性维护是很有必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种管道涂层老化状态监测探头，通过将探头中的参比电极、辅助电极、外部的金属管道和外部的阻抗测试装置电性连接，来测量涂层的阻抗值，并通过阻抗值的变化监测涂层的失效程度，从而便于提前预判和诊断涂层整体防护性能。

本实用新型通过如下技术方案予以实现：

一种管道涂层老化状态监测探头，包括接头、连接部、参比电极和辅助电极，其中，

所述接头延伸方向的一端设置有连接部，接头与连接部密封连接，接头内部贯通的设置有第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体相互贯通；

所述连接部与外部的金属管道的外表面可拆卸式连接，且二者电性连接，连接部内部贯通设置有第三腔体；

所述参比电极，设置于连接部内；

所述辅助电极，设置于连接部靠近外部的金属管道的端面上，外部的金属管道、参比电极和辅助电极均与外部的阻抗测试装置电性连接。

进一步，所述参比电极包括堵头、极柱、参比电极导线、和多孔陶瓷砂芯柱，其中，

所述堵头设置在连接部的第三腔体靠近接头的一端，堵头与连接部固定设置；

所述多孔陶瓷砂芯柱设置在第三腔体靠近外部的金属管道的一端；多孔陶瓷芯柱上设置有若干贯通的通道，通道将第三腔体内部与连接部外部连通；

所述极柱穿置在堵头上，且极柱沿着第一腔体或者第三腔体的轴向延伸方向伸出，极柱靠近外部的金属管道的一端通过多孔陶瓷砂芯柱与外部的金属管道电性连接，极柱远离外部的金属管道的一端通过参比电极导线与阻抗测试装置连接。

进一步，所述堵头与多孔陶瓷砂芯柱之间的第三腔体内填充有导电介质，导电介质分别与极柱和多孔陶瓷砂芯柱电性连接；极柱与多孔陶瓷砂芯柱间隔设置。

进一步，所述多孔陶瓷砂芯柱的外表面与外部的金属管道的外表面之间还设置有饱水海绵。

进一步，所述辅助电极包括底板和辅助电极导线；连接部靠近外部的金属管道的一端具有弧形的贴合面，贴合面与外部的金属管道的外表面相吻合；底板固定设置在贴合面上；辅助电极导线将底板与外部的阻抗测试装置电性连接。

进一步，所述底板上设置有贯通的通孔，多孔陶瓷砂芯柱贯通该通孔并向外部的金属管道方向延伸。

进一步，所述连接部两端还设置有卡扣，外部的张紧部件环绕在外部的金属管道表面且其两端分别与所述卡扣可拆卸式连接。

进一步，所述极柱为Ag或者AgCl。

进一步，所述导电介质为饱和KCl琼脂凝胶。。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型所述的一种管道涂层老化状态监测探头，通过与阻抗测试装置连接，可对金属管道表面涂层老化状态进行快速无损测量，并通过电化学阻抗分析可计算出涂层电容、电阻和孔隙率，进而可以计算涂层的老化程度。当涂层老化程度超过设定的阈值后，涂层阻抗测试装置可报警提示使用者尽快对涂层进行维修更换。

(2)本实用新型提供的一种管道涂层老化状态监测探头体积小巧，使用轻便，便于携带，通过张紧部件与卡扣可拆卸式连接将探头固定在管道上，操作方便且能够起到很好的固定效果，为现场的测试带来便利

(3)外部的阻抗测试装置通过与探头中的参比电极、辅助电极和外部的金属管道连接，可以高效测试涂层阻抗，为计算涂层的老化程度提供依据。

(4)本实用新型提供的一种管道涂层老化状态监测探头，连接部靠近外部的金属管道的一端具有弧形的贴合面，贴合面与外部的金属管道的外表面相吻合，能够使测试效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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是管道涂层老化状态监测探头的剖面图。

图2是管道涂层老化状态监测探头的俯视图。

图3是管道涂层老化状态监测探头的仰视图。

图4是管道涂层老化状态监测探头的主视图

图5是管道涂层老化状态监测探头应用示意图。

附图标记：1.探头2.连接部10.第一腔体20.第三腔体21.卡扣22.张紧部件3.参比电极30.堵头31.极柱32.参比电极导线33.多孔陶瓷砂芯柱34.导电介质4.辅助电极40.底板41.辅助电极导线5.饱水海绵6.金属管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种管道涂层老化状态监测探头，包括接头、连接部、参比电极和辅助电极，接头延伸方向的一端设置有连接部，接头与连接部密封连接，接头内部贯通的设置有第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体相互贯通。连接部与外部的金属管道的外表面可拆卸式连接，且二者电性连接，连接部内部贯通设置有第三腔体，参比电极设置于第三腔体内，辅助电极设置于连接部靠近外部的金属管道的端面上，外部的金属管道、参比电极和辅助电极均与外部的阻抗测试装置电性连接。

本实施例中的探头采用三电极体系，包括工作电极、参比电极和辅助电极，在测试时，通过张紧部件将外部的金属管道、饱水海绵和探头固定连接，且张紧部件环绕在外部的金属管道表面，其两端分别与连接部两端的卡扣可拆卸式连接。阻抗测试装置通过鳄鱼夹与外部的金属管道电性连接，此时的金属管道作为三电极体系中的工作电极；辅助电极由底板和辅助电极导线电性连接而成，连接部靠近外部的金属管道的一端具有弧形的贴合面，贴合面与外部的金属管道的外表面相吻合，贴合面上设置有贯通的通孔，且贴合面上的通孔的大小与多孔陶瓷砂芯柱的大小相吻合，底板固定设置在贴合面上，底板上设置有贯通的通孔，底板上的通孔大于贴合面上的通孔，两个通孔固定设置，辅助电极导线将底板与外部的阻抗测试装置电性连接；参比电极由极柱、参比电极导线、堵头和多孔陶瓷砂芯柱电性连接而成，堵头设置在连接部的第三腔体靠近接头的一端，堵头与连接部固定设置，极柱穿置在堵头上，且极柱沿着第二腔体或者第三腔体的轴向延伸方向伸出，极柱靠近外部的金属管道的一端通过多孔陶瓷砂芯柱与外部的金属管道电性连接，极柱远离外部的金属管道的一端通过参比电极导线与阻抗测试装置连接，多孔陶瓷砂芯柱设置在第三腔体靠近外部的金属管道的一端，多孔陶瓷芯柱上设置有若干贯通的通道，通道将第三腔体内部与连接部外部连通，多孔陶瓷砂芯柱贯通贴合面上的通孔并向外部的金属管道方向延伸，堵头和多孔陶瓷砂芯柱之间的第三腔体内填充有导电介质，参比电极导线将堵头、极柱、导电介质和多孔陶瓷砂芯柱与外部的阻抗测试装置电性连接，导电介质可以为饱和KCl琼脂凝胶，也可以为其他导电凝胶，该凝胶会通过多孔陶瓷砂芯柱上的微孔缓慢渗透到饱水海绵或者金属管道上，底板和外部的金属管道之间还设置饱水海绵，多孔陶瓷砂芯柱的外表面与底板均与饱水海绵相连接，此时参比电极、饱水海绵以及外部的金属管道涂层表面会形成离子导电通道，饱水海绵能够保证工作电极、辅助电极与参比电极之间形成离子导电通道，外部的阻抗测试装置能够通过参比电极、饱水海绵和外部的金属管道形成的回路来检测电位，通过辅助电极、饱水海绵和外部的金属管道形成的回路来检测电流。阻抗测试装置通过与探头中的参比电极、辅助电极和外部的金属管道连接，可以高效测试涂层阻抗，为计算涂层的老化程度提供依据。

本实施例中的底板可以为不锈钢材质，也可以为其他金属材质，接头为防水极柱可以为Ag或者AgCl，参比电极导线和辅助电极导线均可以为不锈钢导线，也可以为其他金属导线，饱水海绵可以提前浸泡在3％NaCl溶液中，也可以浸泡于其他溶液中。本实施例中，连接部两端均设置有相同的卡扣，外部的张紧部件环绕在外部的金属管道表面且其两端分别与卡扣可拆卸式连接，卡扣和外部的张紧部件的形状大小相吻合，固定效果很好。本实施例中的堵头上有一个孔，孔内有橡皮塞，通过此孔可以向第三腔体内灌注导电介质。

本实施例中接头为防水接头，接头连接四芯电极电缆线，其中，电极电缆线的第一芯接辅助电极导线，第二芯接参比电极导线，第三芯空载，第四芯连接GND屏蔽线，GND屏蔽线靠近接头一端与电缆线相连，靠近堵头一端与探头内壁相连，能够消除电磁干扰。本实施例中接头贯通设置有第一腔体和第二腔体，且二者相互连通，均为空心。

探头测量涂层老化系数时，对于涂层电容可按照平板电容器方式(1)计算：

其中，C_c代表涂层电容，A,d分别代表涂层比面积和厚度，ε,ε₀分别代表涂层与真空介电常数，ω为阻抗测试频率，Z"为阻抗测试值的虚部。

继而涂层的防护能力可用涂层面积与其相对介电常数ε之积εA来表示：

考虑到涂层老化过程中厚度变化很小，而真空介电常数不变，因此可令λ＝εε₀A/d,即：

其中，λ代表涂层防护能力。

而涂层老化系数δ则可按照公式(4)来计算，即：

其中λω(t＝0)，λω(t)分别代表测试频率为ω＝2πf时，在初始时刻和t时刻的涂层防护能力，为避免低频阻抗测量过程中的严重干扰问题，通常采用中频阻抗，如f＝114Hz的虚部来表示涂层的防护能力。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，包括接头(1)、连接部(2)、参比电极(3)和辅助电极(4)，其中，

所述接头(1)延伸方向的一端设置有连接部(2)，接头(1)与连接部(2)密封连接，接头(1)内部贯通的设置有第一腔体(10)和第二腔体(11)，第一腔体(10)和第二腔体(11)相互贯通；

所述连接部(2)与外部的金属管道(6)的外表面可拆卸式连接，且二者电性连接，连接部(2)内部贯通设置有第三腔体(20)；

所述参比电极(3)，设置于连接部(2)内；

所述辅助电极(4)，设置于连接部(2)靠近外部的金属管道(6)的端面上，外部的金属管道(6)、参比电极(3)和辅助电极(4)均与外部的阻抗测试装置电性连接。

2.如权利要求1所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述参比电极(3)包括堵头(30)、极柱(31)、参比电极导线(32)、和多孔陶瓷砂芯柱(33)，其中，

所述堵头(30)设置在连接部(2)的第三腔体(20)靠近接头(1)的一端，堵头(30)与连接部(2)固定设置；

所述多孔陶瓷砂芯柱(33)设置在第三腔体(20)靠近外部的金属管道(6)的一端；多孔陶瓷砂芯柱(33)上设置有若干贯通的通道，通道将第三腔体(20)内部与连接部(2)外部连通；

所述极柱(31)穿置在堵头(30)上，且极柱(31)沿着第二腔体(11)或者第三腔体(20)的轴向延伸方向伸出，极柱(31)靠近外部的金属管道(6)的一端通过多孔陶瓷砂芯柱(33)与外部的金属管道(6)电性连接，极柱(31)远离外部的金属管道(6)的一端通过参比电极导线(32)与阻抗测试装置连接。

3.如权利要求2所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述堵头(30)与多孔陶瓷砂芯柱(33)之间的第三腔体(20)内填充有导电介质(34)，导电介质(34)分别与极柱(31)和多孔陶瓷砂芯柱(33)电性连接；极柱(31)与多孔陶瓷砂芯柱(33)间隔设置。

4.如权利要求3所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述多孔陶瓷砂芯柱(33)的外表面与外部的金属管道(6)的外表面之间还设置有饱水海绵(5)。

5.如权利要求1所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述辅助电极(4)包括底板(40)和辅助电极导线(41)；连接部(2)靠近外部的金属管道(6)的一端具有弧形的贴合面，贴合面与外部的金属管道(6)的外表面相吻合；所述底板(40)固定设置在贴合面上；所述辅助电极导线(41)将底板(40)与外部的阻抗测试装置电性连接。

6.如权利要求5所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述底板(40)上设置有贯通的通孔，多孔陶瓷砂芯柱(33)贯通该通孔并向外部的金属管道(6)方向延伸。

7.如权利要求1所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述连接部(2)两端还设置有卡扣(21)，外部的张紧部件(22)环绕在外部的金属管道(6)表面且其两端分别与所述卡扣(21)可拆卸式连接。

8.如权利要求2所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述极柱(31)为Ag或者AgCl。

9.如权利要求3所述的一种管道涂层老化状态监测探头，其特征在于，所述导电介质(34)为饱和KCl琼脂凝胶。

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