埋地管道防腐層陰極剝離試驗裝置和用于埋地管道3pe防腐層陰極剝離現場試驗的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于埋地管道防腐層的試驗裝置，具體而言，涉及一種埋地 管道防腐層的陰極剝離試驗的裝置和用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的裝置。
【背景技術】
[0002] 為了防止埋地鋼質管道發生外部腐蝕破壞、確保埋地長輸管道的使用壽命和安全 運行，常采用防腐層和陰極保護聯合保護的技術手段實現埋地管道的外部防腐。
[0003] 3PE防腐層具有適用范圍廣、防護性能可靠等優點，自20世紀90年代中期在我國 管道工程中應用以來，累計使用量已經超過上萬公里。但是，3PE防腐層在運輸、施工和運行 過程中也難免受到機械損傷而出現破損點，從而導致金屬管體暴露于周圍土壤介質中。
[0004] 施加陰極保護能夠對破損點暴露出的金屬起到良好的保護作用，但陰極過程所產 生的產物（OH-和氏）對3PE防腐層產生一定的影響，造成防腐層剝離，稱為陰極剝離。
[0005] 管道防腐層陰極剝離試驗是評判防腐層抗剝離性能的重要檢測手段，標準GB/T 23257《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層》、SY/T0094《管道防腐層陰極剝離試驗方法（粘接電 解槽法）》和SY/T0413《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準》均涉及該方法。在這些標 準中，剝離試驗或測試均是在實驗室條件下進行的，具體的試驗參數如下表1所示：
[0006] 表1國內標準陰極剝離試驗方法比較
[0007]
[0008] 注：Vsce為相對飽和甘汞電極電位。
[0009] 對目標管道試樣根據標準要求進行剝離試驗，采用3 %NaCl溶液作為試驗溶液， 通電電位為-1. 5Vsee，試驗溫度65°C，試驗周期48h。試驗結果如下表2所示：
[0010] 表2標準方法剝離試驗結果
[0011]
[0012] 根據標準GB/T23257和SY/T0413,計算各試驗的剝離距離，按標準GB/T23257， 剝離距離應< 6mm(65°C，48h，-1. 5V)。如表2所示，各組試驗均滿足標準要求。但是，該目 標管道在現場服役情況下卻出現了陰極剝離情況，且剝離情況嚴重，現場圖片如圖9所示。 在圖9中，可以看到大于幾十毫米的剝離。
[0013] 現場情況是復雜和變化的，采用標準試驗方法做出的結果與現場難以吻合，這樣 在管道建設和維護階段就會引起誤判，危害管道的安全運營。因此需要找到一種管道防腐 層陰極剝離試驗方法，其能夠實現實驗室結果與現場結果基本一致。
[0014] 在現有的專利申請公開中，也未有涉及標準試驗方法存在的上述問題，更未提出 任何解決方案。例如，專利CN201310300199《一種應力與雜散電流耦合作用下埋地鋼質管 道涂層剝離與腐蝕試驗方法》，提出了一種在復雜耦合條件下進行剝離試驗的裝置，但是其 主要解決的是介質環境耦合問題，以模擬更加復雜環境下的剝離；專利CN201322716Y《一 種用于管道涂層陰極剝離試驗測定裝置》公開了一種用于管道涂層陰極剝離試驗的測定裝 置，但其主要改進了玻璃筒和試驗試件的連接密封問題。 【實用新型內容】
[0015] 為了解決上述技術問題之一，根據本實用新型的一方面，提供了一種埋地管道防 腐層陰極剝離試驗裝置，該試驗裝置包括：箱體，輔助陽極，恒電位儀，反饋線和參比電極， 其中，輔助陽極伸入箱體內部，從而浸入到箱體內部的試驗介質，該輔助陽極用于對試驗介 質施加控制電壓；通過設置在箱體底部的開口或者開槽，使得試驗介質侵沒試驗試件包括 人為缺陷孔的部分；恒電位儀具有自動通斷電功能，以試驗試件的斷電電位作為控制電位， 該恒電位儀的負極與試驗試件相連，該恒電位儀的正極與輔助陽極相連；反饋線分別連接 試驗試件和參比電極，以實時監測試驗試件的斷電電位，并將試驗試件的斷電電位反饋到 恒電位儀，作為恒電位儀的控制電位，使得恒電位儀的輸出電位與反饋得到的斷電電位一 致。
[0016] 根據本實用新型實施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗裝置，可選地，用無底或 開槽的透明塑料桶來實現箱體。
[0017] 根據本實用新型實施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗裝置，可選地，試驗介質 是氯化鈉溶液。
[0018] 根據本實用新型的另一方面，提供了一種用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場 試驗的裝置，該裝置包括：箱體，輔助陽極，恒電位儀和參比電極，其中，輔助陽極伸入掩埋 試驗裝置的土壤中，并通過導線與恒電位儀連接；箱體的底板設置有開口或者開槽，使得 置于箱體內的試驗試件的包括人為缺陷孔的部分能夠與箱體外部的土壤接觸；箱體的底板 設置有開孔，使得參比電極能夠伸出箱體與外部的土壤接觸；恒電位儀對試驗試件施加陰 極保護電位，該恒電位儀的負極與試驗試件連接，該恒電位儀的正極與輔助陽極連接；通過 導線將試驗試件的斷電電位反饋到恒電位儀，作為恒電位儀的控制電位。
[0019] 根據本實用新型實施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的裝置，可 選地，試驗裝置還包括陰極保護遠程監測終端，用于對試驗試件的通斷電電位進行實時監 測，該陰極保護遠程監測終端通過導線分別連接試驗試件和參比電極，并通過導線與恒電 位儀相連。
[0020] 根據本實用新型實施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的裝置，可 選地，陰極保護遠程監測終端能夠將測試數據回傳到服務器。
[0021] 根據本實用新型實施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的裝置，可 選地，箱體（100)的規格為350mmX300mmX500mm。
[0022] 根據本實用新型實施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的裝置，可 選地，箱體的還包括：兩個側板，背板，蓋板，隔板和前面板，其中，前面板能夠開合，用于實 現試驗試件、參比電極的安裝連接操作；蓋板設置有接線柱，用于外接導線，該蓋板還設置 有可開合面板，通過打開該可開合面板來調節恒電位儀；隔板用于放置陰極保護遠程監測 終端和恒電位儀。
[0023] 根據本實用新型的又一方面，還提供了一種用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現 場試驗的裝置，該試驗裝置通過外接導線與服役管道相連接，從而連接到該服役管道的恒 電位儀和輔助陽極，試驗裝置包括：箱體，可變電阻，參比電極，其中，箱體的底板設置有開 口或者開槽，使得置于箱體內的試驗試件的包括人為缺陷孔的部分能夠與箱體外部的土壤 接觸；箱體的底板設置有開孔，使得參比電極能夠伸出箱體與外部的土壤接觸；服役管道 的恒電位儀的負極與試驗試件連接，該服役管道的恒電位儀的正極與服役管道的輔助陽 極連接，該服役管道的輔助陽極伸入掩埋試驗裝置的土壤中；通過可變電阻調節試驗試件 的陰極保護斷電電位；陰極保護遠程監測終端，分別連接試驗試件和參比電極，并與可變電 阻相連接，該陰極保護遠程監測終端具有自動通斷電功能，能夠實現對試驗試件的通斷電 電位的實時監測。
[0024] 根據本實用新型的埋地管道3PE防腐層陰極剝離試驗的方法和裝置，對埋地管道 運營維護中陰極保護電位設定范圍的確定具有重要的指導作用，主要優點包括以下一項或 多項：采用恒電位儀或陰極保護遠程監測終端測試陰極保護電位，所設定的試驗電位為斷 電電位而非通電電位，避免了 IR降的影響，更能反映試件實際極化水平，得到的臨界電位 值具有更好的參考價值；具有自動斷電功能的恒電位儀結合反饋機制可以更好地實現自動 化控制；采用一組不同的斷電電位進行試驗，剝離距離在某一電位下發生突變，以此確定剝 離距離明顯增大的斷電電位臨界值，指導管道運營中陰極保護電位的設定；現場試驗裝置 將試驗試片埋設于服役管道旁，試驗條件貼近服役管道實際工況，數據準確可信；在與服役 管道共用陰極保護系統的情況下，在服役管道和試驗試件之間串聯可變電阻，可方便地調 整試驗試件的陰極保護電位；試驗裝置具有高度集成、便攜易用的優點，很好的滿足了現場 測試的需求。
【附圖說明】
[0025] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單 地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實用新型的一些實施例，而非對本實用 新型的限制。
[0026] 圖1是根據本實用新型實施例的3PE防腐層陰極剝離試驗裝置的原理結構示意 圖；
[0027] 圖2是根據本實用新型實施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現場試驗的 裝置示意圖；
[0028] 圖3a，圖3b和圖3c均為圖2所示裝置的部分剖面圖和俯視圖；
[0029] 圖4為圖2所示裝置采用單獨陰極保護系統時的安裝圖；
[0030] 圖5為圖2所示裝置與服役管道共用陰極保護系統時的安裝圖；
[0031] 圖6a~圖6f為根據本實用新型實施例的陰極剝離試驗所得到的顯示剝離距離的 照片；
[0032] 圖7是剝離距離隨斷電電位的變化圖；
[0033] 圖8a和圖8b將3PE防腐層陰極剝離后的管材照片；
[0034] 圖9是根據現有技術的陰極剝離試驗所得到的顯示剝離距離的照片。
[0035] 附圖標記
[0036] 100 箱體
[0037] 101，102 側板
[0038] 103 背板
[0039] 104 蓋板
[0040] 1041蓋