一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法与流程

一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及管道腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法。


背景技术：

[0002]
管道运输作为一种经济有效的运输方式在石油、天然气行业得到了广泛应用。目前，我国已建成规模庞大的油气管道(包括油气田管道、油气长输管道以及城市燃气管道)网络，部分油气管道的服役寿命已超过20余年，管道老化越来越严重，腐蚀泄漏风险越来越高，安全环保形势越来越严峻。阴极保护技术在埋地长输钢质管道的腐蚀防护方面得到大量应用，阴极保护是公认的埋地管道优选防腐蚀方法。然而，阴极保护极化电位的有效测试对于阴极保护效果准确评估具有重大意义，埋地管道的阴极极化量达到100mv或者极化电位负于-850mv
cse
，认为阴极保护是有效的，说明管道处于低的腐蚀风险。
[0003]
目前埋地管道的电位测量方法有管道瞬间断电法、试片断电法、极化探头法。其中管道瞬间断电法要求管道上所有相连的接地保护、牺牲阳极均须断开,管道上多个阴极保护装置也要同时断开,在测试点处不应有杂散电流的干扰,测量仪应使用响应速度极快的自动记录仪。该测量方法的缺陷是某些时候不便于断开阴极保护电流及其他电连接,而且该方法无法消除由杂散电流和二次电流导致的非欧姆压降。试片断电法是一种比较成熟的电位测试方法，该方法是在管道旁边埋设一个裸试片,其材质、埋设状态要求与管道相同,试片和管道用导线连接,这样就模拟了一个覆盖层的缺陷,由管道提供保护电流进行极化。测量时,只需断开试片和管道的连接导线,就可以测得试片断电电位,由试片电位代表管道电位,从而避免了切断管道主保护电流及其他电连接的麻烦。试片断电法采用地表参比电极对试片进行断电电位测量时,如果参比电极和试片之间的土壤中ir降比较大，采用试片断电法仍无法消除ir降影响。探头测试法是最近几年发展起来的新技术，极化探头法类似试片断电法。极化探头法是把参比电极和极化试片作为一个整体一起埋设到管道附近，在一定程度上减少了ir降误差，但目前实际采用的极化探头结构多采用试片和参比电极的并排放置结构，存在的问题是试片和管道连通后，在距离试片很近的位置存在较强的电场，尤其在存在交直流杂散电流干扰的情况下，这种电场影响很大，即便参比电极距离极化试片仅有几个cm，但仍有ir降无法消除。
[0004]
因此，有必要研究一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明提供了一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法，能够降低杂散电流的干扰，提高测试电位的精确度，极化探头现场拆装和再次安装方便便捷，无需大规模土方开挖，极大程度上降低了现场作业成本。
[0006]
一方面，本发明提供一种抗干扰阴极保护极化探头结构，其特征在于，所述探头结
构包括内空圆柱状的抗干扰网状试片、长效参比电极结构和极化探头绝缘体；
[0007]
所述长效参比电极结构包括设于所述抗干扰网状试片中间的参比电极和用于支撑参比电极的支撑杆；所述参比电极设于所述支撑杆的底端；所述参比电极与所述抗干扰网状试片之间填充有填包料；
[0008]
所述极化探头绝缘体包括绝缘管，所述抗干扰网状试片设于所述绝缘管的底端。
[0009]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述参比电极上端与所述支撑杆下端连接，可以通过内螺丝连接，所述支撑杆的内部设有电极连接电缆，所述电极连接电缆与所述参比电极连接。
[0010]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电极连接电缆与所述参比电极的连接方式具体为：所述电极连接电缆的一端与所述内螺丝的一端固定连接，且该连接端由环氧树脂密封在所述支撑杆内。
[0011]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述抗干扰网状试片与试片连接电缆的一端连接，所述试片连接电缆沿所述支撑杆的侧壁设置。
[0012]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述抗干扰网状试片的网眼孔径范围为3-8mm，网孔间距10-30cm。
[0013]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述抗干扰网状试片内部涂覆有绝缘内涂层，所述抗干扰网状试片的底端设有密封绝缘材料。
[0014]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述绝缘管通过pvc给水外牙直接与所述抗干扰网状试片连接。
[0015]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述绝缘管为pvc管。
[0016]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述参比电极为硫酸铜参比电极或锌参比电极。
[0017]
另一方面，本发明提供一种抗干扰阴极保护测试系统，其特征在于，所述系统包括如上任一所述的抗干扰阴极保护极化探头结构和外部测试设备，参比电极通过电极连接电缆与外部测试设备连接，抗干扰网状试片通过试片连接电缆与外部测试设备连接。
[0018]
再一方面，本发明提供一种使用如上任一所述的抗干扰阴极保护极化探头结构的测试方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
[0019]
s1、根据实际测试环境确定抗干扰网状试片的孔隙和孔径并制备所述抗干扰网状试片；
[0020]
s2、将长效参比电极结构置于所述抗干扰网状试片的中间位置；
[0021]
s3、在参比电极和所述抗干扰网状试片之间填充填包料；
[0022]
s4、将极化探头结构埋设于待测管道附近；
[0023]
s5、测试抗干扰网状试片的自然电位，保证埋设正常；
[0024]
s6、将所述参比电极和所述抗干扰网状试片分别通过连接电缆与测试桩的对应端连接。
[0025]
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：本发明的新型抗干扰阴极保护极化探头适用于交直流杂散电流干扰区阴极保护极化电位的测量，能够降低杂散电流的干扰，提高测试电位的精确度，可根据现场实际情况对抗干扰网状试片进行更换、现场拆
卸和再次安装，无须土方再次开挖，极大地降低了现场作业成本，为探头测试技术的进一步推广应用提供了强有力的技术支撑。
[0026]
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
[0028]
图1是本发明一个实施例提供的新型抗干扰阴极保护极化探头的正面剖视示意图；
[0029]
图2是本发明一个实施例提供的新型抗干扰阴极保护极化探头的仰视示意图；
[0030]
图3是使用本发明抗干扰阴极保护极化探头进行抗干扰性实验的结果对比图。
[0031]
其中，图中：
[0032]
1-固定螺栓；2-抗干扰网状试片；3-参比电极；4-pvc给水外牙直接；5-内螺丝；6-环氧树脂；7-支撑杆；8-试片连接电缆；9-pvc管；10-电极连接电缆；11-绝缘材料；12填包料。
【具体实施方式】
[0033]
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0034]
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0036]
本发明提供一种新型抗干扰阴极保护极化探头，该新型抗干扰阴极保护极化探头包括：抗干扰网状试片2、固定螺栓1、试片连接电缆8、长效参比电极结构和极化探头绝缘体五部分组成。其中，抗干扰网状试片2的材质为管线钢材质，网眼孔径范围为3-8mm,网孔间距10-30cm，内部涂覆内涂层使抗干扰网状试片2内部绝缘，抗干扰网状试片2底部采用绝缘材料11进行密封，抗干扰网状试片2整体为圆筒状，底部为密封状态。极化探头绝缘体由pvc给水外牙直接4和pvc管9组成，pvc给水外牙直接4一端通过螺纹连接抗干扰网状试片2，一端通过pvc胶黏剂连接pvc管9。长效参比电极结构包括参比电极3、内螺丝5、支撑杆7、环氧树脂6和电极连接电缆10，参比电极3为实心带有尖头的圆柱体。参比电极3可以采用长效硫酸铜参比电极或长效锌参比电极。长效参比电极放置于网状试片中心位置，参比电极和抗干扰网状试片之间用石膏粉、膨润土和工业硫酸钠组成的填包料12进行填充。填包料各组分的质量比为：石膏粉：膨润土：工业硫酸钠＝75:20:5。为防止泄露及保水，使用时需将填包料充分浸水使之成为泥状后再使用。
[0037]
所述的抗干扰网状试片2的尺寸需要根据不同参比电极的大小进行相应的调整尺
寸，使得参比电极可以放到网状试片的中心位置；所述抗干扰网状试片2要通过固定螺栓1将抗干扰网状试片2与试片连接电缆8(即抗干扰网状试片连接电缆)连接在一块。抗干扰网状试片2的底部采用绝缘材料11进行密封；抗干扰网状试片2的一端要加工成和pvc给水外牙直接4进行连接的内螺纹，使得抗干扰网状试片2和pvc给水外牙直接4有外螺纹的一端进行紧密连接。同时pvc给水外牙直接4插口的内径要和pvc管9的外径尺寸相匹配，这样可使得两者通过pvc胶黏剂直接粘结成一体。参比电极3的裸露出外面的金属和内螺丝5进行电连接；所述的参比电极3与支撑杆7通过内螺丝5进行连接，电极连接电缆10与内螺丝5的另一端以焊接的方式电连接，内螺丝5为导电材质，该端面被环氧树脂6密封在支撑杆7的内部。电极连接电缆10布设于支撑杆7的内部。环氧树脂6只需高出焊接端面2cm即可。为了满足不同环境下的需求，抗干扰网状试片的孔隙和孔径可进行定制，改变其孔径大小和孔隙间距。支撑杆7为绝缘材料，一般为pvc。
[0038]
为了防止抗干扰网状试片2的内腐蚀和抗干扰网状试片2与固定螺栓1发生电偶腐蚀，抗干扰网状试片2的内壁、固定螺栓1和连接点处涂刷防锈漆，涂刷3遍以上，保证其有一层均匀的防锈漆涂层。
[0039]
在实际应用中，抗干扰网状试片组装好后，将长效参比电极放入抗干扰网状试片中心位置，然后用石膏粉、膨润土和工业硫酸钠组成的填包料进行填充抗干扰网状试片，之后抗干扰网状试片在距离管道外壁30cm处开始埋设(网状试片垂直管道埋设，即网状试片底端头部安装在距离管道外壁30cm左右处，其它部位垂直向上，直至地面)。埋设完毕后，用万用表测试抗干扰网状试片的自然电位，若测得试片电位在-0.4～-0.8v(相对于铜/硫酸铜参比电极)，表明埋设正常，然后将试片连接电缆和电极连接电缆连接到测试桩对应的位置，探头就可以正常工作了。埋设一段时间测试发现抗干扰网状试片对于杂散电流有很好的抗干扰性。
[0040]
实施例1：
[0041]
(1)购买一批厚度为5mm的q235钢板，经过卷桶后，卷出一个外径(r2)为57.3mm，内径(r1)为47.3mm，高度(h6)为100mm的圆环，然后焊接打磨，根据孔径大小和孔隙间距进行打孔，然后在试片的一端加工出内螺纹，得到抗干扰网状试片；
[0042]
(2)抗干扰网状试片加工好后，在没有螺纹一端的一个小孔中用螺栓将导线与抗干扰网状试片相连，然后将线穿过抗干扰网状试片引到抗干扰网状试片的外部；
[0043]
(3)抗干扰网状试片的内壁及其连接导线的螺栓涂刷防锈漆，用毛刷均匀的将防锈漆涂刷在抗干扰网状试片的内壁和螺栓上，等其彻底干透后进行第二遍涂刷，重复上述过程三次，使抗干扰网状试片内壁和螺栓上均匀附着厚厚的一层防锈漆；
[0044]
(4)购买市场上现有的pvc给水外牙，其外牙外径47.2mm，外牙长度25.8mm，整体高度60.7mm，插口内径50mm，插口厚度3.6mm；将抗干扰网状试片带有螺纹的一端和pvc给水外牙直接带有螺纹的一端进行螺纹连接；
[0045]
(5)购买市场上现有的pvc管，其外径(d3)为50mm,长度截成1.2m；在pvc管一端外径均匀涂抹上pvc胶黏剂，然后和pvc给水外牙直接的插口直接粘结成一体，等pvc胶黏剂凝固后，抗干扰网状试片整体结构制作完成；
[0046]
(6)用电焊以焊接的形式将电极连接电缆与内螺丝的另一端电连接；
[0047]
(7)用环氧树脂将焊接有电极连接电缆的内螺丝端面密封在支撑杆中，其中支撑
杆的直径(d4)为40mm，长度(h4)为1m，环氧树脂的密封深度为12cm；
[0048]
(8)将参比电极安装在内螺丝上，形成便携式参比电极；
[0049]
(9)在被测试管道测试桩处开挖，漏出管体，将长效参比电极放入抗干扰网状试片中心位置，然后用石膏粉、膨润土和工业硫酸钠组成的填包料进行填充抗干扰网状试片，之后抗干扰网状试片在距离管道外壁30cm处开始埋设。埋设完毕后，用万用表测试抗干扰网状试片的自然电位，若测得试片电位在-0.4～-0.8v(相对于铜/硫酸铜参比电极)，表明埋设正常，然后将抗干扰网状试片连接电缆和电极连接电缆连接到测试桩对应的位置，该探头就可以正常工作了。埋设一段时间测试发现抗干扰网状试片对于杂散电流有很好的抗干扰性，抗干扰性的实验结果如图3所示，图中e
off
为真实极化电位，e
rp
为本专利介绍的抗干扰探头测试数据，另外两组是其它探头测得的数据，可以明显看出，抗干扰探头测得的数据最接近真实值。
[0050]
以上对本申请实施例所提供的一种抗干扰阴极保护极化探头结构及测试方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
[0051]
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
[0052]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0053]
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0054]
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。