專利名稱：陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法及裝置，屬于對埋地管道的檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著油氣資源的開發(fā)以及能源市場的急增，管道運輸在世界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的命脈；在流體輸送方面，管道運輸更是有其不可取代的突出優(yōu)勢。然而，隨著管線的增多，管齡的增長，管道事故也頻頻發(fā)生。引起事故的原因多種多樣，其中管道的腐蝕是影響埋地管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。針對腐蝕一般采取陰極保護(hù)和防腐涂層相結(jié)合的方法進(jìn)行防腐。
在管道的運行維護(hù)中，陰極保護(hù)的有效性和防腐涂層的完整性是需要檢測的重要參數(shù)。在評價陰極保護(hù)性能時，最重要的指標(biāo)之一就是管地電位，通過管道的測試樁和參比電極(如Cu/飽和CuSO4)在地表就可以進(jìn)行測量。由于被測管道和參比電極之間的土壤介質(zhì)存在電阻，當(dāng)電流通過時，會產(chǎn)生土壤IR電壓降，對管地電位的測量造成誤差。消除IR降的諸多方法中，從檢測效率和現(xiàn)場普遍適用性上來講，瞬間斷電法比較適合。斷開陰極保護(hù)電流后，IR降可在很短時間內(nèi)消失，而管道極化作用的消失過程則相對較慢。因此，用瞬時中斷管道保護(hù)電流的方法，測量瞬時斷電時的電位值認(rèn)為是真實的管地電位。為了得到管道沿線各點的管地電位，將參比電極在地面上沿管道的正上方逐點移動，電位測量儀器測量記錄各點處參比電極與管道測試樁之間的電位差。密間隔電位測試(Close Interval Potential Survey，CIPS)就是采用瞬時斷電法，以較密的間隔進(jìn)行管道沿線電位測試，得到沿線管地電位分布圖，并根據(jù)電位分布圖評價陰極保護(hù)性能和判斷防腐層缺陷的。
雖然CIPS方法能自動記錄管地電位，測試效率較高，但是由于該方法只在管道沿線方向檢測記錄管地電位，因此容易受到管道周圍其它管道等的影響，無法判斷管道沿線的雜散電流分布情況，難以實現(xiàn)對防腐層缺陷準(zhǔn)確定位。目前的直流電壓梯度法(DC Voltage Gradient，DCVG)，采用兩個參比電極和靈敏度較高的毫伏表，通過檢測地表面電位梯度的方法來檢測防腐層破損點，對防腐層破損點具有較高的定位精度，但是DCVG方法不能記錄管道陰極保護(hù)電位、不能判斷管道是否腐蝕以及容易受雜散電流影響等局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法及裝置，該方法兼有CIPS和DCVG的優(yōu)點，采用的裝置簡單，使用可靠。
本技術(shù)是這樣實現(xiàn)的在管道上方地表進(jìn)行電位測量時，應(yīng)用3個參比電極，一個參比電極位于管道正上方，通過電纜與管道測試樁相連以測量記錄管地電位。另外兩個參比電極分別對稱地放于管道軸線兩側(cè)，用來測量地表電位梯度以判斷雜散電流的大小和方向，并進(jìn)行防腐層缺陷定位。兩側(cè)的參比電極與中間參比電極的距離可以根據(jù)土壤電阻率、管道埋深、管道直徑、以及具體的測試條件和要求確定。對于同一次的測量，在測量過程中，這個距離應(yīng)保持不變。
實現(xiàn)本技術(shù)的裝置主要包含參比電極組、數(shù)據(jù)采集記錄裝置、信號發(fā)生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機(jī)分析系統(tǒng)組成。測距儀中包含有導(dǎo)電漆包線，用于與管道測試樁相連。數(shù)據(jù)采集記錄裝置與電流中斷器和信號發(fā)生裝置采用GPS進(jìn)行同步設(shè)置，經(jīng)過同步設(shè)置后，電流中斷器的通、斷時段以及信號發(fā)生器的信號輸出時段都是可預(yù)知的，數(shù)據(jù)采集記錄裝置采集的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行通、斷分類。微機(jī)分析系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并給出管地電位和雜散電流的沿線分布以及陰極保護(hù)性能和防腐層缺陷的情況。
為了便于消除IR壓降，信號發(fā)生裝置產(chǎn)生階梯式電流通過陰極保護(hù)中應(yīng)用的陽極或臨時埋設(shè)的輔助電極施加到待測管道上。同步測量記錄管地電位和地表電位梯度，根據(jù)電位梯度法消除IR壓降，推算出測試點處的真實管地電位。
在本發(fā)明管地電位和地表電位綜合檢測方法中，參比電極優(yōu)選Cu/飽和CuSO4，參比電極數(shù)量和放置方案可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。如3個電極中，一個位于管道正上方，另兩個分別對稱地放于管道軸線兩側(cè)，兩側(cè)電極距中間電極10-30cm；也可以在管道軸線方向放置兩個電極，另一個放于管道側(cè)面；甚至將電極數(shù)量增加到4個，管道軸線方向放置兩個，該兩電極距離10-30cm，另兩個對稱地放于管道軸線兩側(cè)。所有放置方案中，電極距離可以調(diào)節(jié)。
由于該法能同時檢測并記錄管地電位和地表電位梯度，并利用階梯激勵信號以消除IR降和土壤雜散電流對管地電位測量的影響，對陰極保護(hù)性能的評價和防腐層缺陷定位都能取得良好效果。本項目的研究要點是如何根據(jù)測量記錄的管地電位和地表電位梯度分析陰極保護(hù)性能、雜散電流的情況以及進(jìn)行防腐層缺陷定位。
本發(fā)明的管地電位和地表電位綜合檢測方法，吸取了CIPS和DCVG的各自優(yōu)點，其特點主要體現(xiàn)在1、同步采集記錄管地電位和地表電位梯度，獲取的信息豐富，檢測效率高。
2、利用電流中斷器中斷陰極保護(hù)電流可以消除IR降對管地電位測量的影響；同時針對土壤雜散電流的影響，信號發(fā)生器產(chǎn)生階梯電流激勵，利用土壤電位梯度法消除IR降，以獲得真實的管地電位。
3、參比電極組設(shè)計靈活，可以根據(jù)需要改變電極數(shù)量和電極的放置布局方式，電極間距可調(diào)。
4、增加參比電極的數(shù)量可以得到由于防腐層缺陷而在地表面形成的電場形狀，從而可以進(jìn)行防腐層缺陷形狀的分析。
5、數(shù)據(jù)采集記錄裝置設(shè)計輕巧，與參比電極組和微機(jī)的接口方便。


圖1管地電位和地表電位綜合檢測系統(tǒng)示意圖；圖2管地電位和地表電位綜合檢測三電極水平放置正視拋面示意圖；圖3管地電位和地表電位綜合檢測四電極俯視示意圖；圖中1為管道，2為臨時輔助陽極，3為信號發(fā)生裝置，4為電流中斷器，5為管道測試樁，6為測距儀，7為數(shù)據(jù)采集記錄裝置，8為參比電極組，9為陰極保護(hù)設(shè)備，10為施加陰極保護(hù)所埋設(shè)的輔助陽極。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明如圖1所示陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測系統(tǒng)由臨時鋪設(shè)的輔助陽極2、信號發(fā)生裝置3、電流中斷器4、測距儀6、數(shù)據(jù)采集記錄裝置7、參比電極組8組成。圖中1為管道，5為管道測試樁，9為陰極保護(hù)設(shè)備，10為施加陰極保護(hù)所埋設(shè)的輔助陽極。
下面介紹實際檢測步驟步驟1將數(shù)據(jù)采集記錄裝置7與電流中斷器4和信號發(fā)生裝置3通過GPS進(jìn)行同步設(shè)置，然后將數(shù)據(jù)采集記錄裝置7的電極接口中的工作電極輸出端通過導(dǎo)電漆包線與管道測試樁5相連，并且該漆包線要通過測距儀6。數(shù)據(jù)采集記錄裝置7的信號輸入端接參比電極組8，用來獲取管地電位和地表電位梯度。上面提到的測距儀6、數(shù)據(jù)采集記錄裝置7由操作人員隨身攜帶。參比電極組8做成組合探桿的形式，由操作人員手握著隨管道移動。
步驟2調(diào)節(jié)參比電極組8的電極個數(shù)和布局方案，如圖2、圖3或者類似組合。同步測量記錄施加激勵電流時參比電極8(2)與管道測試樁之間的電位及參比電極8(1)、8(3)、8(4)與參比電極8(2)之間的電位差。
步驟3不改變參比電極的位置，當(dāng)激勵電流改變時，同樣測量記錄步驟2中的電位值。
步驟4將參比電極組沿管道移動一段距離(1米左右，由操作人員步長決定)，重復(fù)步驟2、3中的電位測量和記錄。
步驟5當(dāng)數(shù)據(jù)采集記錄裝置7的電極接口中的工作電極與管道測試樁之間的電纜長度不能繼續(xù)測量時或者到達(dá)新的測試樁時，將工作電極引出腳與新的測試樁相連。
步驟6重復(fù)步驟2、3、4中的電位測量與記錄，直到檢測完整條管道。
步驟7將數(shù)據(jù)采集記錄裝置7的數(shù)據(jù)傳送到微機(jī)中，獲取管道沿線的真實管地電位和地表電位梯度，進(jìn)而繪制管道沿線的電位分布，進(jìn)行陰極保護(hù)性能和管道沿線雜散電流分析以及防腐涂層缺陷定位。
本發(fā)明公開和揭示的所有組合和方法可通過借鑒本文公開內(nèi)容，盡管本發(fā)明的組合和方法已通過較佳實施例進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和裝置進(jìn)行拼接或改動，或增減某些部件的，更具體地說，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法，其特征在于選定每個檢測點實施檢測時，采用至少各一個檢測管地電位和地表電位的參比電極同時進(jìn)行測量，并在測量過程中采用瞬間中斷電流法或外加激勵電流信號法消除IR降，將記錄儀采集的測試數(shù)據(jù)經(jīng)微機(jī)分析，確定真實的管地電位和地表電位。
2.按權(quán)利要求1所述的一種陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法，其特征在于使用的參比電極為3-4個，3電極制為一列排布，中間電極中心線與管道垂直，兩側(cè)電極距中間電極10-30cm；4電極制為三角形排布，它是在3電極制的基礎(chǔ)上增加一個電極，并且增加的電極位于管道正上方，管道正上方兩電極距離10-30cm。
3.一種實施按權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法的裝置，該裝置主要由參比電極組、數(shù)據(jù)采集記錄裝置、信號發(fā)生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機(jī)分析系統(tǒng)組成；其特征在于數(shù)據(jù)采集記錄裝置與電流中斷器和信號發(fā)生裝置采用GPS進(jìn)行同步設(shè)置；數(shù)據(jù)采集記錄裝置的輸入端接參比電極組，輸出端接信號發(fā)生裝置；探桿式的參比電極組并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陰極保護(hù)管道的管地電位和地表電位綜合檢測方法及裝置，屬于對埋地管道的檢測技術(shù)。該方法采用至少各一個檢測管地電位和地表電位的參比電極同時進(jìn)行測量，并在測量過程中采用瞬間中斷電流法或外加激勵電流信號法消除IR降，將記錄儀采集的測試數(shù)據(jù)經(jīng)微機(jī)分析，確定真實的管地電位和地表電位。實現(xiàn)本技術(shù)的裝置包括參比電極組、數(shù)據(jù)采集記錄裝置、信號發(fā)生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機(jī)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集記錄裝置與電流中斷器和信號發(fā)生裝置采用GPS進(jìn)行同步設(shè)置。本發(fā)明由于同步記錄管地電位和地表電位梯度，獲取更加真實的、豐富的信息，檢測效率高。
文檔編號G01N27/26GK1456879SQ0311938
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月18日
發(fā)明者靳世久, 陳世利, 李健 申請人:天津大學(xué)