一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于腐蚀检测技术领域，具体涉及一种管道外损伤及阴极保护效果评价方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前世界上有超过100万Km的油气干线管道投入运行，为保证管道的外防护效 果，广泛采用了外防腐层加阴极保护技术，并成为国际普遍认可和执行的技术要求和标准。 为保障油气管道长寿命、安全服役，加强对在役管道的外防腐层和阴极保护效果的评价意 义重大。
[0003] 针对在役阴极保护管道的运行检测，国外在上世纪70?80年代曾采用飞机遥测 和卫星通讯遥测，数据采集成本高昂。目前管道防腐层及阴极保护效果检测技术主要有：沿 线管地电位测量法、极化探头法、外防腐层漏电阻法(分外加电流与间隙电流测量)、多频管 中电流法（PCM法)、皮尔逊检测法请频检漏法)、密间隔电位（CIPS)和交直流地电位梯度 (ACVG和DCVG)检测法，W及在测试粧安装数据采集收发器等，应用较多而成熟的方法则是 PCM法、CIPS+DCVG法和测试粧管地电位法等。
[0004]W上管道外检测方法均需要沿线巡测，人工步行为主、机动车为辅，劳动强度大， 对操作人员技术要求高，并且效率低，人为误差大，甚至弄虚作假，现场仪器自动采集遥测 只能安装有限测量点(一般测试粧)。直接测量管地电位需要GPS同步控制电流中断器测量 W消除IR降，参见CN102337542A。目前应用的管道外表面智能检测的仪器多为进口，检 测费用高(达7000?8000元/Km,较低的国产防腐层破损点单项检测约4000元/Km),易受 人为、环境因素影响。当管道穿越特殊地形如山脉、江河湖泊或城市和环保敏感区或者穿越 隧道，W及遭遇恶劣气候时，人工巡查无法实现。
[0005]管道内检测技术应用最广泛的是超声波和漏磁机器人技术，辅有润流、激光、电视 和电磁检测等。国外美国GE、俄罗斯NGKS公司、英国PI公司和日本M(K公司已推出较先进 的管道无损检测机器人，国内漏磁检测已实现工业化应用，超声检测尚处于探索中，参见中 国专利化200510130338.X，胜利石油管理局牵头花5年时间完成的海底管道内看爬行器 及检测系统于2010年中试成功。
[0006]漏磁和超声技术能有效检测管道壁厚、内外壁腐蚀损伤和内表面变形等缺陷(超 声与内径检测结合可间接检测管外壁损伤)，不能准确提供管道外表面状况和外防腐层漏 点，更不能反映阴极保护电流分布概貌W及是否存在与外管道等金属件搭接、绝缘接头(法 兰）绝缘性、排流电池等信息。
[0007]管道外部损伤是造成管道泄漏、威胁安全的主要问题之一。当前围绕管道损伤检 测方面：管道外检测方法成熟可靠、应用广泛，但存在实地沿线操作和费用高的问题。管道 内检测方法主要依赖装置随流体运动，智能化高，人工要求低，避免主观性，但要求在管道 狭小复杂空间内实现电、磁、声或激光的发送与接收，管道对机器人微结构的复杂要求又影 响其可靠性。
[000引吸收管道内外检测的优点、避免各自的缺点，设计一种既能在管道内工作无需巡 线、又可实现外检测目标的评价方法具有较好的生产需求与现实意义。
[0009] 现代电子信息技术迅猛发展，已完全能够完成微弱电信号的测试，可测量的电压 最低数量级已达纳伏（1(T9伏)，测量微伏级的热电偶传感器信号已十分普遍。对多路传感 器信号实现在线高速切换、采集和存储；对于管道内行走系统应用十分成熟，如通过微机械 与电子信息技术结合的方法可实现管道内的蚀坑检测，参见中国专利化201110079540.X， CN102135221B等。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是克服现有技术在人工无法沿线巡查情况下实现检测管道的问题。
[0011] 为此，本发明提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法，包括如下步骤： 步骤1)清管；用清管器对管道进行处理，并吹干管壁，当蜡质较严重时清管器须加装 钢刷，为测量作准备； 步骤2)将管道外损伤及阴极保护效果评价装置放入管道内； 步骤3)测取管道电位差数据；在管道充满商品原油、纯净油品或其它非导电惰性介质 情况下，W<Im/s低流速输送带动装置，装置行走的同时，采集记录器记录第一探头和第 二探头之间的实时电位差，里程轮记录装置行走的实时路程，采集记录器和里程轮结合完 成管道距离与电位差间的对应数据关系； 步骤4)作L-U曲线图：完成测量段后将装置取出管道，从采集记录器5中提取电位差 数据，得到该段管道的时间与电位差数据，从装置的里程轮8取出时间与距离数据，将管道 测取的连续点作在距离k电位差U坐标图上，得到kU曲线图； 步骤5)得到管道外损伤状况与阴极保护效果状态：根据L-U曲线斜率的变化确定管道 外损伤及阴极保护效果状态； 所述的管道外损伤及阴极保护效果状态有W下8种， (1)理想保护；L-U曲线斜率的变化平稳逐渐变小，则判定管道没有外损伤，阴极保护正常 状态； (2) 存在损伤点；L-U曲线向下突变，为管道上涂层存在某损伤点或管道与外金属电性 接触后分流； (3) 欠保护；L-U曲线后段斜率较前段正常斜率明显减小，贴近横轴，表示管道存在欠 保护状态； (4) 电流进出管道；L-U曲线某些段的斜率为正值，与整体曲线斜率相反，为电流流出 管道状态，存在管道腐蚀的阳极区；L-U曲线某些段负斜较大，为涂层老化破损严重区；曲 线某些段与横轴平行，该段属于被屏蔽； (5) 直流干扰；L-U曲线向右上方平移一段，为杂散电流先进入管道、再从另区域流出 管道；L-U曲线向左下方平移一段，为杂散电流先流出管道、再从另区域流入管道； (6) 交流干扰；L-U曲线某段出现围绕整体曲线上下近似对称波动形态，为管道存在交 流杂散电流影响的状态； (7) 管道两端保护；L-U曲线下穿横轴，为管道两端同时施加阴极保护下状态； (8) 排流电池保护状态；L-U曲线负斜增大，并下穿横轴后向横轴的右下方伸展，为管 道局部安装了排流(接地）阳极电池时的状态。
[0012] 本发明还提供了管道外损伤及阴极保护效果评价装置，包括对称设置在两端的第 一探头、第二探头，设于第一探头和第二探头之间的采集记录器、电池节、里程轮； 所述第一探头、第二探头通过连接电缆与采集记录器相连，所述电池节分别与采集记 录器和里程轮电缆连接。
[0013]还包括设于第一探头两端的第一皮碗和第二皮碗，设于第二探头两端的第H皮碗 和第四皮碗； 所述第一皮碗通过弹性连接杆与第一探头连接、第一探头通过绝缘连接杆与第二皮碗 连接，所述第H皮碗通过绝缘连接杆与第二探头连接、第四皮碗通过连弹性接杆与第二探 头连接。
[0014]所述采集记录器和里程轮之间设有万向节。
[0015]所述第一探头和第二探头均采用惰性不活波金属材料。
[0016]所述第一探头和第二探头的上下左右四个方向上均设有1个弹黃触点。
[0017] 本发明的有益效果是： 1、 采用管道内"爬行器"方式在管道内测量存储阴极保护电位差信号方式，代替人工在 野外测量电流或电压或电磁场信号(含外激励)，尤其适合人工巡线困难条件下对管道外壁 损伤及阴极保护效果的检测评价； 2、 完成管道连续阴极保护电位差的测量、存储和计算分析； 3、 描述管道阴极保护电流的沿线分布状态； 4、 根据管道里程与电位差信号衰减的关系提供涂层管道各种状态，如涂层损伤、电流 泄漏点、干扰腐蚀点、阴极保护系统外金属分流点和高电阻(息空、冻±、±壤干燥区段、套 管段等）W及分析排流点等，为后方决策提供依据。
[0018] 下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明管道外损伤及阴极保护效果评价装置示意图； 图2为本发明电位差测量原理示意图； 图3为管道阴极保护电流分布示意图； 图4为管道单侧轴向阴极保护电流与径向电流关系示意图； 图5为测量装置移动一段距离后进出管道剖面的电流关系图； 图6为两个探头与管壁接触点之间的接触电势示意图； 图7为管道电位差随距离（L-U)变化的理想特征曲线图； 图8为管道上涂层某损伤点(或管道与外金属电性接触后分流）的电位差特征曲线图； 图9为管道存在欠保护状态下的电位差特征曲线图； 图10为管道距离与电位差关系曲线（L-U)中管道径向电流进和流出管道的示意图； 图11为直流杂散电流流进和流出管道下的电位差特征曲线图； 图12为交流杂散电流影响下的电位差特征曲线图； 图13为管道两端同时施加阴极保护幼日强保护）下的电位差特征曲线图； 图14为管道局部安装排流(接地）阳极电池时的电位差特征曲线图。
[0020] 图中；1、第一皮碗；2、绝缘连接杆；3、第一探头；4、第二皮碗；5、采集记录器；6、 电池节；7、弹性连接杆；8、里程轮；9、第二探头；10、第H皮碗；11、第四皮碗；12、万向节； 13、管道。
【具体实施方式】 [002U实施例1 : 本实施例提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，包括对称设置在两端的第 一探头3、第二探头9,设于第一探头3和第二探头9之间的采集记录器5、电池节6、里程轮 8 ;第一探头3、第二探头9通过连接电缆与采集记录器5相连，电池节6分别与采集记录器 5和里程轮8电缆连接。
[0022] 如图2所示，两个探头即第一探头3和第二探头9之间的测量段管道的电位差，该 电位差为差动输入接入前置放大单元，进行微弱信号(微伏级）的预处理(滤波、测量放大)， 再经过通用运算器继续放大(毫伏级）信号，通过多路转换开关，将放大后的模拟信号经模 数转换器ADC变为数字信号，数字信号送入存储器保存，