專利名稱：陰極保護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
技術領域：
本發明涉及一種陰極保護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。
背景技術：
隨著油氣資源的開發以及能源市場的急增，管道運輸在世界范圍內得到了飛速發展，已經成為國民經濟的命脈；在流體輸送方面，管道運輸更是有其不可取代的突出優勢。然而，隨著管線的增多，管齡的增長，管道事故也頻頻發生。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可靠性及使用壽命的關鍵因素。針對腐蝕一般采取陰極保護和防腐涂層相結合的方法進行防腐。
在管道的運行維護中，陰極保護的有效性和防腐涂層的完整性是需要檢測的重要參數。在評價陰極保護性能時，最重要的指標之一就是管地電位，通過管道的測試樁和參比電極(如Cu/飽和CuSO4)在地表就可以進行測量。由于被測管道和參比電極之間的土壤介質存在電阻，當電流通過時，會產生土壤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，從檢測效率和現場普遍適用性上來講，瞬間斷電法比較適合。斷開陰極保護電流后，IR降可在很短時間內消失，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電流的方法，測量瞬時斷電時的電位值認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，以較密的間隔進行管道沿線電位測試，得到沿線管地電位分布圖，并根據電位分布圖評價陰極保護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，難以實現對防腐層缺陷準確定位。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。
發明內容
本發明的目的在于提供一種陰極保護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的優點，采用的裝置簡單，使用可靠。
本技術是這樣實現的在管道上方地表進行電位測量時，應用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，用來測量地表電位梯度以判斷雜散電流的大小和方向，并進行防腐層缺陷定位。兩側的參比電極與中間參比電極的距離可以根據土壤電阻率、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，這個距離應保持不變。
實現本技術的裝置主要包含參比電極組、數據采集記錄裝置、信號發生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機分析系統組成。測距儀中包含有導電漆包線，用于與管道測試樁相連。數據采集記錄裝置與電流中斷器和信號發生裝置采用GPS進行同步設置，經過同步設置后，電流中斷器的通、斷時段以及信號發生器的信號輸出時段都是可預知的，數據采集記錄裝置采集的數據可以進行通、斷分類。微機分析系統對采集的數據進行分析，并給出管地電位和雜散電流的沿線分布以及陰極保護性能和防腐層缺陷的情況。
為了便于消除IR壓降，信號發生裝置產生階梯式電流通過陰極保護中應用的陽極或臨時埋設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。
在本發明管地電位和地表電位綜合檢測方法中，參比電極優選Cu/飽和CuSO4，參比電極數量和放置方案可以根據需要進行調節。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，兩側電極距中間電極10-30cm；也可以在管道軸線方向放置兩個電極，另一個放于管道側面；甚至將電極數量增加到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。所有放置方案中，電極距離可以調節。
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測量記錄的管地電位和地表電位梯度分析陰極保護性能、雜散電流的情況以及進行防腐層缺陷定位。
本發明的管地電位和地表電位綜合檢測方法，吸取了CIPS和DCVG的各自優點，其特點主要體現在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，信號發生器產生階梯電流激勵，利用土壤電位梯度法消除IR降，以獲得真實的管地電位。
3、參比電極組設計靈活，可以根據需要改變電極數量和電極的放置布局方式，電極間距可調。
4、增加參比電極的數量可以得到由于防腐層缺陷而在地表面形成的電場形狀，從而可以進行防腐層缺陷形狀的分析。
5、數據采集記錄裝置設計輕巧，與參比電極組和微機的接口方便。
圖1管地電位和地表電位綜合檢測系統示意圖；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為數據采集記錄裝置，8為參比電極組，9為陰極保護設備，10為施加陰極保護所埋設的輔助陽極。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明如圖1所示陰極保護管道的管地電位和地表電位綜合檢測系統由臨時鋪設的輔助陽極2、信號發生裝置3、電流中斷器4、測距儀6、數據采集記錄裝置7、參比電極組8組成。圖中1為管道，5為管道測試樁，9為陰極保護設備，10為施加陰極保護所埋設的輔助陽極。
下面介紹實際檢測步驟步驟1將數據采集記錄裝置7與電流中斷器4和信號發生裝置3通過GPS進行同步設置，然后將數據采集記錄裝置7的電極接口中的工作電極輸出端通過導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。數據采集記錄裝置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、數據采集記錄裝置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調節參比電極組8的電極個數和布局方案，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)，重復步驟2、3中的電位測量和記錄。
步驟5當數據采集記錄裝置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測量時或者到達新的測試樁時，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將數據采集記錄裝置7的數據傳送到微機中，獲取管道沿線的真實管地電位和地表電位梯度，進而繪制管道沿線的電位分布，進行陰極保護性能和管道沿線雜散電流分析以及防腐涂層缺陷定位。
本發明公開和揭示的所有組合和方法可通過借鑒本文公開內容，盡管本發明的組合和方法已通過較佳實施例進行了描述，但是本領域技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和裝置進行拼接或改動，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域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中。
權利要求
1.一種陰極保護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據經微機分析，確定真實的管地電位和地表電位。
2.按權利要求1所述的一種陰極保護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。
3.一種實施按權利要求1所述的陰極保護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、數據采集記錄裝置、信號發生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機分析系統組成；其特征在于數據采集記錄裝置與電流中斷器和信號發生裝置采用GPS進行同步設置；數據采集記錄裝置的輸入端接參比電極組，輸出端接信號發生裝置；探桿式的參比電極組并聯連接。
全文摘要
本發明公開了一種陰極保護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。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據經微機分析，確定真實的管地電位和地表電位。實現本技術的裝置包括參比電極組、數據采集記錄裝置、信號發生裝置、電流中斷器、測距儀以及微機分析系統，數據采集記錄裝置與電流中斷器和信號發生裝置采用GPS進行同步設置。本發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 優先權日2003年3月18日
發明者靳世久, 陳世利, 李健 申請人:天津大學