本实用新型专利技术提供了一种研究接地极放电对埋地管道干扰影响的实验装置。所述实验装置包括管道试片、接地极直流干扰模拟系统、阴保系统和干扰测试系统。管道试片上具有阴极区涂层缺陷和阳极区涂层缺陷，接地极干扰模拟系统能够模拟接地极放电电流，进而模拟阴极保护下的腐蚀阴极区和腐蚀阳极区。阴保系统能够为管道提供阴极保护。干扰测试系统能够进行阳极区电化学测试。本实用新型专利技术的有益效果可包括：能够在室内同时模拟接地极放电环境下电流流入和流出点处管道发生的阴极和阳极反应，为高压输电线路接地极放电对埋地钢质油气管线的干扰影响的评估和防控提供参考。影响的评估和防控提供参考。影响的评估和防控提供参考。
【技术实现步骤摘要】
研究接地极放电对埋地管道干扰影响的实验装置
[0001]本技术涉及腐蚀模拟实验和测量
技术，具体来讲，涉及一种研究高压直流接地极放电对埋地钢制管道干扰影响的电化学实验装置。
技术介绍
[0002]我国地域广阔，能源主要分布在西部地区，而人口和工业主要集中在东部地区，因此，长距离、大容量、高效率、低造价的能源输送战略应运而生，高压电网和长输油气管网工程也进入建设高峰期。到2020年底，我国已经成为世界上直流输电工程数量最多，电压等级最高，输送容量最大的国家。由于直流输电工程与长输油气管网选址要求十分相似，二者在传输路径上可能存在交叉或重合，直流接地极与埋地油气管道邻近的情况屡见不鲜，埋地钢制管道不可避免受到直流接地极入地电流的干扰影响。
[0003]在正常运行时，通过接地极的不平衡电流仅为系统额定直流电流的1％，对周围埋地管道的干扰较小。当输电系统调试或发生故障时转为单极运行，此时，大地作为一根导线加入到输电系统中，电流从受端接地极流经大地返回到送端接地极，此时入地电流为系统额定直流电流，数值可能达到几千安，瞬间大电流会击穿埋地管道涂层造成管道穿孔，且会烧毁附近的阴保设备，对操作人员造成人身伤害。电流流入管道，在金属/电解质界面发生阴极反应，导致管道电位向负向偏移，过大的阴极电流或缺氧会导致水分解产生OH
‑
和H，OH
‑
增大管道表面的pH值，析氢反应严重将会造成涂层剥离；原子氢溶解到金属管道中会导致钢制管材发生氢损伤；电流流出管道，金属/电解质界面发生阳极反应，导致阳极溶解腐蚀；同时，干扰可能引起阴极欠保护，增大管道腐蚀风险。
[0004]目前，关于直流接地极对金属管道干扰腐蚀影响的针对性研究并不多见，已有研究结果一般采用现场测试和室内仿真计算等检测直流接地极放电对管线干扰的影响。现场测试一般进行干扰管线的阴极保护有效性测试、试片法进行腐蚀速率检测以及电位远程监测等；另一种是室内进行管道材料极化曲线测试、阳极反映模拟以及干扰模拟仿真计算等。管道服役现场环境复杂，实际中接地极单极运行时放电极性可能为阴极或阳极，单一阴极保护有效性或试片腐蚀速率等检测结果与室内模拟的测试不匹配，二者往往存在很大误差，导致实验数据并不能真实反映接地极对埋地管道干扰影响。
[0005]高压直流接地极放电产生的干扰影响程度远大于常规杂散电流干扰源，在大幅高压直流干扰下，管道涂层缺陷处金属/土壤界面电化学极化规律和腐蚀行为、土壤水和离子在电场中的电迁移，以及土壤本身的电效应和热效应等众多现象和问题尚不清晰；加之接地极极性和单极运行时间不确定，高压直流干扰还具有干扰强度大、影响范围大、干扰时间短等特点，现场检测和研究耗时耗力，且难以量化研究。
[0006]因此，有必要开发一套实验装置，可以室内同步模拟接地极放电电流流入点管道阴极反应和电流流出点管道阳极反应，量化研究和评估不同干扰水平下管道材料的腐蚀行为和氢损伤特征及规律，实现针对高压直流输电线路接地极放电对埋地钢制管道干扰影响的室内模拟实验研究。
技术实现思路
[0007]本技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，提供一种可以室内同步模拟接地极放电电流流入点管道阴极反应和电流流出点管道阳极反应的实验装置。
[0008]为了实现上述目的，本技术的提供了一种研究接地极放电对埋地管道干扰影响的实验装置，其特征在于，所述接地极为高压直流输电线路的接地极，所述装置包括管道试片、接地极直流干扰模拟系统、阴保系统以及接地极干扰测试系统。其中，管道试片表面涂覆涂层，所述涂层为三层结构的聚乙烯防腐涂层、环氧粉末防腐层或石油沥青防腐层，且涂层具有阴极区涂层缺陷和阳极区涂层缺陷。接地极直流干扰模拟系统包括直流电源控制、阴极区电解池和阳极区电解池。直流电源用于模拟接地极放电电流，且能够控制电流强度，直流电源的正极与阴极区电解池连接，负极与阳极区电解池连接。阴极区电解池内装有腐蚀介质，且腐蚀介质与所述阴极区涂层缺陷接触，阴极区电解池能够模拟阴极保护下接地极放电电流流进管道造成的腐蚀阴极区。阳极区电解池内装有腐蚀介质，且腐蚀介质与所述阳极区涂层缺陷接触，阳极区电解池能够模拟阴极保护下接地极放电电流流出管道造成的腐蚀阳极区。阴保系统能够为所述管道提供阴极保护。干扰测试系统包括参比电极、测试对电极、电化学工作站和计算机。电化学工作站能够测试电化学参数。计算机与电化学工作站连接，并能够记录所述电化学参数。电化学工作站的三个电极分别通过线路与测试接线点、参比电极、测试对电极相连组成三电极体系。测试接线点位于管道上且处于阴极电解池与阳极区电解池之间并更靠近阳极区电解池且更靠近阳极区电解池，参比电极不与电化学工作站连接的一端设置在阳极区电解池的腐蚀介质内，测试对电极设置在阳极区电解池的腐蚀介质内，所述电化学参数包括阳极区涂层缺陷的开路电位。
[0009]在本技术的一个示例性实施例中，所述直流电源通过第一对电极与阴极区电解池连接，且所述第一对电极设置在阴极区电解池的腐蚀介质内，所述直流电源通过第四对电极与阳极区电解池连接，且所述第四对电极设置在阳极区电解池的腐蚀介质内。
[0010]在本技术的一个示例性实施例中，所述实验装置还包括pH计，pH计能够监测阴极区电解池内的腐蚀介质的pH值。
[0011]在本技术的一个示例性实施例中，所述实验装置还包括除氧装置，所述除氧装置能够除去阴极区电解池内的氧气。
[0012]在本技术的一个示例性实施例中，所述腐蚀介质为土壤或土壤溶液。
[0013]在本技术的一个示例性实施例中，所述阴极区涂层缺陷的面积为7～10cm2，所述阳极区涂层缺陷的面积为7～10cm2。
[0014]在本技术的一个示例性实施例中，所述阴极区涂层缺陷的面积为6.5cm2，所述阳极区涂层缺陷的面积为6.5cm2。
[0015]在本技术的一个示例性实施例中，所述阴极区涂层缺陷面积与所述阳极区涂层缺陷的面积相等。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果可包括：(1)能够在室内同时模拟接地极放电环境下电流流入和流出点对管道发生的阴极和阳极反应；(2)能同步进行电干扰和阴极保护共同作用下管道阳极区和阴极区腐蚀模拟实验。
附图说明
[0017]图1示出了本技术的一个示例性实施例中所述装置的示意图。
[0018]图中标记：
[0019]1‑
管道试片，2
‑
涂层，3
‑
阴极区涂层缺陷，4
‑
阳极区涂层缺陷，5
‑
阴极区电解池，6
‑
阳极区电解池，71
‑
第一对电极，72
‑
第二对电极，73
‑
第三对电极，74
‑
第四对电极，75
‑
测试对电极，81
‑
除氧进气管，82
‑
除氧出气管，9...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种研究接地极放电对埋地管道干扰影响的实验装置，其特征在于，所述接地极为高压直流输电线路的接地极，所述装置包括管道试片、接地极干扰模拟系统、阴保系统以及干扰测试系统，其中，管道试片表面涂覆有涂层，所述涂层为三层结构的聚乙烯防腐涂层、环氧粉末防腐层或石油沥青防腐层，且涂层具有阴极区涂层缺陷和阳极区涂层缺陷；接地极干扰模拟系统包括直流电源控制、阴极区电解池和阳极区电解池，直流电源用于模拟接地极放电电流，且能够控制电流强度，直流电源的正极与阴极区电解池连接，负极与阳极区电解池连接，阴极区电解池内装有腐蚀介质，且腐蚀介质与所述阴极区涂层缺陷接触，阴极区电解池能够模拟阴极保护下接地极放电电流流进管道造成的腐蚀阴极区，阳极区电解池内装有腐蚀介质，且腐蚀介质与所述阳极区涂层缺陷接触，阳极区电解池能够模拟阴极保护下接地极放电电流流出管道造成的腐蚀阳极区；阴保系统能够为所述管道试片提供阴极保护，所述阴保系统包括恒电位仪、第二对电极以及第三对电极，恒电位仪的负极与管道试片连接，为管道试片提供阴极保护，恒电位仪的正极分别与第二对电极连接和第三对电极连接，所述第二对电极设置在阴极区电解池的腐蚀介质内，所述第三对电极设置在阳极区电解池的腐蚀介质内；干扰测试系统包括参比电极、对电极、电化学工作站和计算机，电化学工作站能够测试电化学参数，计算机与电化学工作站连接，并能够记录所述电化学参数，电化学工作站的三个电极分别通过线路与测试接线点、参比电极、对电极相连组成三电极体系，其中，测试接线点位于管道上且处于阴极电解池与阳极区电解池之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彬彬，李开鸿，朱建平，侯浩，王爱玲，闫茂成，韩曙光，王垒超，轩恒，刘雪光，何黎，张睿，刘宇婷，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。