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专利名称：阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置，属于对埋地管道的检测技术。
背景技术：
随着油气资源的开发以及能源市场的急增，管道运输在世界范围内得到了飞速发展，已经成为国民经济的命脉；在流体输送方面，管道运输更是有其不可取代的突出优势。然而，随着管线的增多，管龄的增长，管道事故也频频发生。引起事故的原因多种多样，其中管道的腐蚀是影响埋地管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。针对腐蚀一般采取阴极保护和防腐涂层相结合的方法进行防腐。
在管道的运行维护中，阴极保护的有效性和防腐涂层的完整性是需要检测的重要参数。在评价阴极保护性能时，最重要的指标之一就是管地电位，通过管道的测试桩和参比电极(如Cu/饱和CuSO4)在地表就可以进行测量。由于被测管道和参比电极之间的土壤介质存在电阻，当电流通过时，会产生土壤IR电压降，对管地电位的测量造成误差。消除IR降的诸多方法中，从检测效率和现场普遍适用性上来讲，瞬间断电法比较适合。断开阴极保护电流后，IR降可在很短时间内消失，而管道极化作用的消失过程则相对较慢。因此，用瞬时中断管道保护电流的方法，测量瞬时断电时的电位值认为是真实的管地电位。为了得到管道沿线各点的管地电位，将参比电极在地面上沿管道的正上方逐点移动，电位测量仪器测量记录各点处参比电极与管道测试桩之间的电位差。密间隔电位测试(Close Interval Potential Survey，CIPS)就是采用瞬时断电法，以较密的间隔进行管道沿线电位测试，得到沿线管地电位分布图，并根据电位分布图评价阴极保护性能和判断防腐层缺陷的。
虽然CIPS方法能自动记录管地电位，测试效率较高，但是由于该方法只在管道沿线方向检测记录管地电位，因此容易受到管道周围其它管道等的影响，无法判断管道沿线的杂散电流分布情况，难以实现对防腐层缺陷准确定位。目前的直流电压梯度法(DC Voltage Gradient，DCVG)，采用两个参比电极和灵敏度较高的毫伏表，通过检测地表面电位梯度的方法来检测防腐层破损点，对防腐层破损点具有较高的定位精度，但是DCVG方法不能记录管道阴极保护电位、不能判断管道是否腐蚀以及容易受杂散电流影响等局限性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置，该方法兼有CIPS和DCVG的优点，采用的装置简单，使用可靠。
本技术是这样实现的在管道上方地表进行电位测量时，应用3个参比电极，一个参比电极位于管道正上方，通过电缆与管道测试桩相连以测量记录管地电位。另外两个参比电极分别对称地放于管道轴线两侧，用来测量地表电位梯度以判断杂散电流的大小和方向，并进行防腐层缺陷定位。两侧的参比电极与中间参比电极的距离可以根据土壤电阻率、管道埋深、管道直径、以及具体的测试条件和要求确定。对于同一次的测量，在测量过程中，这个距离应保持不变。
实现本技术的装置主要包含参比电极组、数据采集记录装置、信号发生装置、电流中断器、测距仪以及微机分析系统组成。测距仪中包含有导电漆包线，用于与管道测试桩相连。数据采集记录装置与电流中断器和信号发生装置采用GPS进行同步设置，经过同步设置后，电流中断器的通、断时段以及信号发生器的信号输出时段都是可预知的，数据采集记录装置采集的数据可以进行通、断分类。微机分析系统对采集的数据进行分析，并给出管地电位和杂散电流的沿线分布以及阴极保护性能和防腐层缺陷的情况。
为了便于消除IR压降，信号发生装置产生阶梯式电流通过阴极保护中应用的阳极或临时埋设的辅助电极施加到待测管道上。同步测量记录管地电位和地表电位梯度，根据电位梯度法消除IR压降，推算出测试点处的真实管地电位。
在本发明管地电位和地表电位综合检测方法中，参比电极优选Cu/饱和CuSO4，参比电极数量和放置方案可以根据需要进行调节。如3个电极中，一个位于管道正上方，另两个分别对称地放于管道轴线两侧，两侧电极距中间电极10-30cm；也可以在管道轴线方向放置两个电极，另一个放于管道侧面；甚至将电极数量增加到4个，管道轴线方向放置两个，该两电极距离10-30cm，另两个对称地放于管道轴线两侧。所有放置方案中，电极距离可以调节。
由于该法能同时检测并记录管地电位和地表电位梯度，并利用阶梯激励信号以消除IR降和土壤杂散电流对管地电位测量的影响，对阴极保护性能的评价和防腐层缺陷定位都能取得良好效果。本项目的研究要点是如何根据测量记录的管地电位和地表电位梯度分析阴极保护性能、杂散电流的情况以及进行防腐层缺陷定位。
本发明的管地电位和地表电位综合检测方法，吸取了CIPS和DCVG的各自优点，其特点主要体现在1、同步采集记录管地电位和地表电位梯度，获取的信息丰富，检测效率高。
2、利用电流中断器中断阴极保护电流可以消除IR降对管地电位测量的影响；同时针对土壤杂散电流的影响，信号发生器产生阶梯电流激励，利用土壤电位梯度法消除IR降，以获得真实的管地电位。
3、参比电极组设计灵活，可以根据需要改变电极数量和电极的放置布局方式，电极间距可调。
4、增加参比电极的数量可以得到由于防腐层缺陷而在地表面形成的电场形状，从而可以进行防腐层缺陷形状的分析。
5、数据采集记录装置设计轻巧，与参比电极组和微机的接口方便。


图1管地电位和地表电位综合检测系统示意图；图2管地电位和地表电位综合检测三电极水平放置正视抛面示意图；图3管地电位和地表电位综合检测四电极俯视示意图；图中1为管道，2为临时辅助阳极，3为信号发生装置，4为电流中断器，5为管道测试桩，6为测距仪，7为数据采集记录装置，8为参比电极组，9为阴极保护设备，10为施加阴极保护所埋设的辅助阳极。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明如图1所示阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测系统由临时铺设的辅助阳极2、信号发生装置3、电流中断器4、测距仪6、数据采集记录装置7、参比电极组8组成。图中1为管道，5为管道测试桩，9为阴极保护设备，10为施加阴极保护所埋设的辅助阳极。
下面介绍实际检测步骤步骤1将数据采集记录装置7与电流中断器4和信号发生装置3通过GPS进行同步设置，然后将数据采集记录装置7的电极接口中的工作电极输出端通过导电漆包线与管道测试桩5相连，并且该漆包线要通过测距仪6。数据采集记录装置7的信号输入端接参比电极组8，用来获取管地电位和地表电位梯度。上面提到的测距仪6、数据采集记录装置7由操作人员随身携带。参比电极组8做成组合探杆的形式，由操作人员手握着随管道移动。
步骤2调节参比电极组8的电极个数和布局方案，如图2、图3或者类似组合。同步测量记录施加激励电流时参比电极8(2)与管道测试桩之间的电位及参比电极8(1)、8(3)、8(4)与参比电极8(2)之间的电位差。
步骤3不改变参比电极的位置，当激励电流改变时，同样测量记录步骤2中的电位值。
步骤4将参比电极组沿管道移动一段距离(1米左右，由操作人员步长决定)，重复步骤2、3中的电位测量和记录。
步骤5当数据采集记录装置7的电极接口中的工作电极与管道测试桩之间的电缆长度不能继续测量时或者到达新的测试桩时，将工作电极引出脚与新的测试桩相连。
步骤6重复步骤2、3、4中的电位测量与记录，直到检测完整条管道。
步骤7将数据采集记录装置7的数据传送到微机中，获取管道沿线的真实管地电位和地表电位梯度，进而绘制管道沿线的电位分布，进行阴极保护性能和管道沿线杂散电流分析以及防腐涂层缺陷定位。
本发明公开和揭示的所有组合和方法可通过借鉴本文公开内容，尽管本发明的组合和方法已通过较佳实施例进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和装置进行拼接或改动，或增减某些部件的，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法，其特征在于选定每个检测点实施检测时，采用至少各一个检测管地电位和地表电位的参比电极同时进行测量，并在测量过程中采用瞬间中断电流法或外加激励电流信号法消除IR降，将记录仪采集的测试数据经微机分析，确定真实的管地电位和地表电位。
2.按权利要求1所述的一种阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法，其特征在于使用的参比电极为3-4个，3电极制为一列排布，中间电极中心线与管道垂直，两侧电极距中间电极10-30cm；4电极制为三角形排布，它是在3电极制的基础上增加一个电极，并且增加的电极位于管道正上方，管道正上方两电极距离10-30cm。
3.一种实施按权利要求1所述的阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法的装置，该装置主要由参比电极组、数据采集记录装置、信号发生装置、电流中断器、测距仪以及微机分析系统组成；其特征在于数据采集记录装置与电流中断器和信号发生装置采用GPS进行同步设置；数据采集记录装置的输入端接参比电极组，输出端接信号发生装置；探杆式的参比电极组并联连接。
全文摘要
本发明公开了一种阴极保护管道的管地电位和地表电位综合检测方法及装置，属于对埋地管道的检测技术。该方法采用至少各一个检测管地电位和地表电位的参比电极同时进行测量，并在测量过程中采用瞬间中断电流法或外加激励电流信号法消除IR降，将记录仪采集的测试数据经微机分析，确定真实的管地电位和地表电位。实现本技术的装置包括参比电极组、数据采集记录装置、信号发生装置、电流中断器、测距仪以及微机分析系统，数据采集记录装置与电流中断器和信号发生装置采用GPS进行同步设置。本发明由于同步记录管地电位和地表电位梯度，获取更加真实的、丰富的信息，检测效率高。
文档编号G01N27/26GK1456879SQ0311938
公开日2003年11月19日 申请日期2003年3月18日 优先权日2003年3月18日
发明者靳世久, 陈世利, 李健 申请人:天津大学