一种阴极保护电位探测装置及其测试方法与流程

本发明涉及阴极保护检测技术领域，特别涉及一种阴极保护电位测试装置及其测试方法。

背景技术

长运管道等金属埋地物会采用阴极保护方法来实现抗腐蚀，而对长运管道等金属埋地物的阴极保护电位、埋地电位的准确测量是该类阴极保护系统的关键。

目前，公知的极化探头由参比电极、试片、连接导线、绝缘层和填充料组合而成。将参比电极和试片放入探头中，探头本身由绝缘材料制成，充当绝缘层，探头中的其余部分由填充料占据。当进行埋地管道某处阴极保护电位测量时，将探头中的试片与测试桩相连，然后把探头埋入土壤中，等试片充分极化后，测量试片与参比电极之间的断电电压，此电压可认为是测试桩处管道的阴极保护电位。

常用的测量极化电位（阴极保护电位）的方式有瞬间断电法和试片断电法两种，瞬间断电法在实际工程中常会因很多不便而难以实施。

试片断电法是在测试点处埋设一个试片，其材质、埋设状态要求与管道相同或相近，试片和待测金属埋地物用导线电连接，由金属构件向试片提供保护电流使试片极化。测量时只需断开试片和金属埋地物之间的连接导线，就可以测得试片断电电位，由试片的断电电位代表金属埋地物的电位，从而避免了切断主保护电流及其他电连接的麻烦。

但在有杂散电流干扰情况下，由于杂散电流会在试片和参比电极的测试路径上流动，会带来测量结果的误差，即仍无法得到准确的极化电位。而目前某些金属构件如埋地钢质管道周围的环境状况较为复杂，特别是交直流杂散电流干扰十分普遍，在这种干扰条件下如何来测量得到真实的管道阴极保护极化电位就显得尤为重要。

此外，由于阴极保护电位的探测是需要长期、持续进行的，而多次装阴极保护电位探测装置也会消耗大量的人力物力，增加维护成本，且探测装置的极化也需要较长时间，因此需要将阴极保护电位探测装置长期填埋在待测金属埋地物附近的土壤中，以便于能够长期监控、多次测量；现有技术的相探测装置内部填充料一般为硫酸铜溶液，需要朝下放置埋入土中，试片、参比电极位于探测装置的底部；如此一来，随着填埋时间的推移，地表会有自然的沉降，加上雨水的冲刷，会使探测装置底部的土壤流失，继而使参比电极、阴极保护试片等与土壤之间的接触效果变差，甚至不再接触，不仅导致无法测得真实的阴极保护电位，还需要不间断地进行重新填埋，增加维护成本；同时由于电解质流失较快，影响探测装置的使用寿命。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种阴极保护电位探测装置及测试方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种阴极保护电位探测装置，包括探头绝缘壳体、阴极保护试片和参比电极；

所述探头绝缘壳体为内部中空的腔体，腔体内填充有填充料，所述阴极保护试片、参比电极均嵌设在探头绝缘壳体的顶壁上，且阴极保护试片、参比电极的顶部与所述顶壁的外侧平齐；

所述阴极保护试片为封闭的环形，所述参比电极位于阴极保护试片的包围之中。

上述的阴极保护电位探测装置，还包括多根电缆，所述探头绝缘壳体的顶壁上设有供所述多根电缆穿过的穿线孔，该穿线孔位于阴极保护试片的外侧；

所述多根电缆包括阴极保护电缆、参比电缆，所述阴极保护电缆的一端与阴极保护试片连接，参比电缆的一端与阴极保护试片连接；阴极保护电缆和参比电缆的另一端从所述穿线孔穿出所述探头绝缘壳体。

上述的阴极保护电位探测装置，所述填充料为低阻抗的固态填充料。

上述的阴极保护电位探测装置，所述固态填充料为膨润土。

上述的阴极保护电位探测装置，所述探头绝缘壳体采用绝缘材料制成，所述绝缘材料为聚氯乙烯或聚四氟乙烯。

上述的阴极保护电位探测装置，还包括交流电缆和嵌设在所述顶壁上的交流试片，所述交流试片位于所述阴极保护试片一侧且与所述顶壁平齐；

所述交流电缆一端与交流试片连接，另一端从所述穿线孔穿出所述探头绝缘壳体。

一种探测金属埋地物阴极保护电位的测试方法，包括以下步骤：

1）在待测金属埋地物附近挖一个用于填埋阴极保护电位探测装置的填埋坑；

2）将所述阴极保护电位探测装置以阴极保护试片和参比电极的裸露面向上的方式埋入填埋坑中，使得阴极保护电位探测装置与待测金属埋地物处于相同的工作环境下，并保证阴极保护试片、参比电极与其表面的覆盖物长时间良好接触；

3）将阴极保护试片通过阴极保护电缆与待测金属埋地物电气连通，用测量仪器测量测量待测金属埋地物与参比电极之间的直流电压和流经阴极保护试片的直流电流；

4）将交流试片通过交流电缆与金属埋地物电气连通时，用测量仪器测量测量待测金属埋地物与参比电极之间的交流电压和流经交流试片的交流电流；

上述步骤3）和步骤4）的顺序可以互换。

本发明的有益效果：

1、本发明的阴极保护电位探测装置，将参比电极的设置在阴极保护试片内侧，通过环形的阴极保护试片屏蔽掉流过或者流进测试路径的杂散电流，从而消除干扰电流产生的压降，保证阴极保护电位和埋地电位的准确测量。

2、本发明将参比电极、阴极保护试片、以及穿线孔均设置在绝缘壳体的顶壁上，使用时将本装置顶端端朝上、整个装置埋在土壤中，使得本装置可以以参比电极、阴极保护试远离地心的方式填埋在土壤里，避免由于雨水冲刷、地表正常沉降等原因使参比电极、阴极保护试片与土壤的接触效果变差，从而引起测量结果偏差大的问题；具有结构简单，测量结果可靠，有效使用寿命长等特点。

3、本发明的填充料采用低阻抗的固态填充物，固态填充物能够有效避免填充料渗漏现象的发生，从而避免因液体填充物渗漏而污染阴极保护试片和参比电极，进一步保证测量结果的准确性。

4、本发明的探测金属埋地物阴极保护电位的测试方法，通过将阴极保护电位探测装置的阴极保护试片、参比电极以远离地心的方式埋在待测金属埋地物附近，使得阴极保护电位探测装置与待测金属埋地物处于相同的工作环境下，由于阴极保护试片、参比电极远离地心安装，因此即使在因雨水冲刷、地表自由沉降等作用下，还是会与土壤良好接触，因此可以长期填埋，并能够准确测量到金属埋地物的真实极化电位；避免重复填埋，延长阴极保护装置的使用寿命，节省人力物力，便于实现阴极保护电位的远程监控。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的阴极保护电位探测装置的结构示意图。

图2是本发明的阴极保护电位探测装置的俯视示意图。

图3是本发明的阴极保护电位探测装置的埋地安装示意图。

图中：1、探头绝缘壳体；2、阴极保护试片；3、参比电极；4、交流试片；5、穿线孔；6、填充料；7、土壤；8、交流电缆；9、阴极保护电缆；10、参比电缆。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

为了解决现有技术的阴极保护电位测试装置由于受到杂散电流影响，导致其测得的阴极保护电位的测量结果不准确的问题，本实施例提供了一种阴极保护电位探测装置，包括探头绝缘壳体1、阴极保护试片2和参比电极3，所述探头绝缘壳体1为内部中空的腔体，腔体内填充有填充料6，所述阴极保护试片2、参比电极3均嵌设在探头绝缘壳体1的顶壁上，且阴极保护试片2、参比电极3的顶部与所述顶壁的外侧平齐；所述阴极保护试片2为封闭的环形，所述参比电极3位于阴极保护试片2的包围之中；

环形的阴极保护试片2可以屏蔽流过测试路径的电流，从而消除干扰电流产生的压降；阴极保护试片2的形状可以是任意的封闭环形，比如正多边形，不规则多边形等均可，只要能够形成一个封闭的用以包围参比电极3的通孔即可；此种结构的阴极保护试片2可以在测试时屏蔽测试路径上的干扰电流、干扰磁场以及干扰电场，使阴极保护试片2处于同一电位，以便于获取真实的阴极保护电位。且阴极保护试片2采用良导体，比如铜、铁或者与待测金属埋地物相同的金属材质。

所述多根电缆包括阴极保护电缆9、参比电缆10，所述阴极保护电缆9的一端与阴极保护试片2连接，参比电缆10的一端与阴极保护试片2连接；阴极保护电缆9和参比电缆10的另一端从所述穿线孔5穿出所述探头绝缘壳体1。

本实施例的填充料6采用低阻抗的固态填充料，采用低阻抗的固态填充料能够有效避免填充料6渗漏现象发生，从而避免因液体填充物渗漏而污染试片和参比电极3的事故发生；一般试片中的硫酸铜溶液等会渗透到试片附近，导致试片发生化学反应，并最终导致保护电位测量出现大幅度偏差，甚至导致数据不可信和不可用。此处的低阻抗的固态填充料的电阻率一般小于20欧姆.米（ω/m）；另外，本实施例的水分从参比电极与绝缘壳体之间的缝隙中渗入，膨润土吸收水分后会膨胀，进而防止水分过多进入绝缘壳体内部；当在较为干燥时节或者地带使用时，可以在本探测装置的所在处的土壤中浇水，使水从土壤渗透至本探测装置处，然后进一步从试片与绝缘壳体之间的缝隙渗透至膨润土所在空间；当然也可以配备专门的自动洒水设备。

固态填充料可以选用膨润土或者蒙脱石，膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如cu、mg、na、k等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性；

按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层间电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色离子。

另外，本实施例的探头绝缘壳体1采用绝缘材质制成，材料可以选择聚氯乙烯或聚四氟乙烯。

另外，还包括交流电缆8和嵌设在所述顶壁上的交流试片4，所述交流试片4位于所述阴极保护试片2一侧且与所述顶壁平齐；所述交流电缆8一端与交流试片4连接，另一端从所述穿线孔5穿出所述探头绝缘壳体1。交流试片4用于与被保护体电气连通后通过测量仪器测量参比电极3与被保护体之间的交流电流和交流电压。

除了通过环形的阴极保护试片2屏蔽掉参测试路径上的杂散电流，从而保证通过该装置测试的阴极保护电位和埋地电位的准确性以外，本发明的阴极保护电位探测装置还通过将穿线孔5、参比电极3、阴极保护电极以及交流试片4设置在探头绝缘壳体1的同一侧，且参比电极3、阴极保护试片2以及交流试片4的裸露面与穿线孔5位于同一平面，使得本探测装置的参比电极3、阴极保护试片2、交流试片4可以以远离地心的方式填埋在土壤7中，如此一来，即使雨水冲刷地表沉降等原因导致探测装置的底部、侧部水土流失，参比电极3、阴极保护试片2以及交流试片4还是会与覆盖在其顶部的土壤7良好接触，并吸收从地表渗入的水分以保持内部填充物具有一定湿度，并能避免参比电极3中的溶液渗漏污染试片测试环境，因而探测装置具有可以长期稳定地运行，而不用进行反复填埋的特点。

下面给出用本实施例的阴极保护电位探测装置测量阴极保护电位的方法，如图3所示，包括以下步骤：

1）在待测金属埋地物附近挖一个用于填埋阴极保护电位探测装置的填埋坑；

2）将阴极保护电位探测装置以阴极保护试片2和参比电极3的裸露面向上的方式埋入填埋坑中，使得阴极保护电位探测装置与待测金属埋地物处于相同的工作环境下，并保证阴极保护试片2、参比电极3与其表面的覆盖物长时间良好接触；

3）将阴极保护试片2通过阴极保护电缆9与待测金属埋地物电气连通，测量待测金属埋地物与参比电极3之间的直流电压和流经阴极保护试片2的直流电流；

4）将交流试片4通过交流电缆8与金属埋地物电气连通时，测量待测金属埋地物与参比电极3之间的交流电压和流经交流4试片的交流电流；

上述步骤3）和步骤4）的顺序可以互换。

本发明的探测金属埋地物阴极保护电位的测试方法，通过将阴极保护电位探测装置的阴极保护试片、参比电极以远离地心的方式埋在待测金属埋地物附近，使得阴极保护电位探测装置与待测金属埋地物处于相同的工作环境下；由于阴极保护试片、参比电极远离地心安装，因此即使在因雨水冲刷、地表自由沉降等作用下，阴极保护试片、参比电极还是会与土壤良好接触，因此可以长期填埋，并能够长期准确测量到金属埋地物的真实极化电位；一次填埋后阴极保护电位探测装置有效使用寿命长，避免重复填埋，延长阴极保护装置的使用寿命，节省人力物力，便于实现阴极保护电位的远程监控。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。