本发明专利技术公开了一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法，涉及杂散电流检测技术领域，属于金属管道杂散电流干扰以及阴极保护监测领域，由实验箱、杂散电流测试模块、模拟管段模块、杂散电流施加模块和阴极保护模块组成；所述杂散电流测试模块包括多重耦合阵列电极组、杂散电流采集仪和测试线I；本发明专利技术的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法，采用多重耦合阵列电极，根据杂散电流特点，将电极置于杂散电流流入、流出、涂层破损等不同位置，有效测量特定位置金属表面以及涂层下的局部腐蚀，不仅能模拟和监测杂散电流干扰下不同位置的不同类型腐蚀，此装置而且能同步进行阴极保护有效性的评估。评估。评估。
【技术实现步骤摘要】
一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及杂散电流检测
，属于金属管道杂散电流干扰以及阴极保护监测领域，具体说是一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法。
技术介绍
[0002]随着我国经济的飞速发展，高压输变电线路和电气化轨道交通等大规模建设的同时，埋地金属管道的数量也持续增长；电力设施及电气化轨道对埋地金属管道的杂散电流干扰也愈专利技术显，加剧管道腐蚀，严重威胁管道的安全运行。
[0003]目前，阴极保护和涂层双重防护是埋地金属管道通用且最有效的腐蚀防护手段，杂散电流检测主要是通过测量管地电位和电流来实现，而涂层缺陷或破损以及杂散电流干扰可能导致管地电位从阴极保护电位偏移，从而导致管道腐蚀。因此，仅测量管地电位不足以评估阴极保护效率以及杂散电流的干扰强度。
[0004]研究表明，杂散电流进入管道处，钢阴极极化，不易发生腐蚀；而杂散电流离开管道处，钢的电位发生阳极偏移，促进腐蚀发生。杂散电流进入和离开管道的位置可能受到涂层缺陷位置、大小以及土壤电阻率分布的影响，导致杂散电流干扰随机性很高，因此，杂散电流的检测需要覆盖杂散电流腐蚀位置、腐蚀模式和干扰强度等内容。
[0005]传统的试片法是直观有效的一种检测方法，现场检测和室内模拟实验均主要依据试片法原理进行，但此种测试只能反映试片埋设位置处管道的局部杂散电流干扰，而并不能反映整体情况，导致现有的检测操作具有一定的局限性，无法准确反映管道不同位置受杂散电流干扰的情况。
专利
技术实现思路
[0006]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法，准确反映管道不同位置受杂散电流干扰的情况。
[0007]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置，由实验箱(A)、杂散电流测试模块(B)、模拟管段模块(C)、杂散电流施加模块(D)和阴极保护模块(E)组成；
[0009]所述实验箱(A)包括上无盖的长方体箱体，长方体箱体内部填充满实验介质，所述长方体箱体的材料为有机玻璃、聚四氟乙烯材料或聚氯乙烯材料；所述实验介质为土壤或砂；
[0010]所述杂散电流测试模块(B)包括多重耦合阵列电极组、杂散电流采集仪和测试线I；所述多重耦合阵列电极组由第一阵列电极、第二阵列电极和第三阵列电极组成，杂散电流采集仪内置零阻电流计和高阻电压计，精确测量上述三个阵列电极中每一金属丝单电极的电极电位及电流；第一阵列电极、第二阵列电极和第三阵列电极的尾端均连接测试线I，测试线I的另一端与杂散电流采集仪对应接口连接；
[0011]所述第一阵列电极、第二阵列电极和第三阵列电极各金属丝束排布为4
×
25、10
×
10或6
×
15排布；
[0012]所述模拟管段模块(C)包括材质、尺寸一致的试片I、试片II和试片III；试片I、试片II和试片III之间通过试片连接线串联置于绝缘管段上，以模拟管道沿线不同位置的涂层缺陷；试片I通过测试线II连接杂散电流采集仪对应接口；
[0013]所述试片I、试片II和试片III由环氧树脂封装，上表面中间位置留1～6.5cm2暴露；
[0014]所述杂散电流施加模块(D)包括直流源，所述直流源两端均通过导线连接钛网电极，模拟现场杂散电流，选择施加不同大小输出信号模拟不同强度的杂散电流干扰；
[0015]所述阴极保护模块(E)包括电源，对基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置提供阴极保护，电源通过连接线连接三个电极，具体的：工作电极连接线连接试片III，对电极连接线连接对电极，参比电极连接线连接参比电极。
[0016]优选的，所述电源为恒电位仪或电化学工作站。
[0017]优选的，所述对电极为钛网电极或铂电极。
[0018]优选的，所述参比电极为饱和Cu/CuSO4电极或饱和甘汞电极。
[0019]优选的，所述试片I、试片II和试片III的材质为X65、X70或X80牌号管道钢。
[0020]本专利技术还包括采用上述基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置进行杂散电流干扰的测试方法，包括以下步骤：
[0021]①
用试片连接线将试片I、试片II和试片III连接，预留固定1～6.5cm2暴露面积后用环氧树脂封装好备用，连接点均需做好绝缘处理；在箱体内铺垫约2～3cm高度实验介质，将绝缘管段置于实验介质上，再将试片I、试片II和试片III三个试片置于绝缘管段之上，确保三个试片处于相同高度；
[0022]②
将三个阵列电极分别水平对应埋设在三个试片侧面，使电极表面不要接触但尽量接近试片裸露处，试片和阵列电极的测试线分别与杂散电流采集仪对应接口连接；
[0023]所述三个阵列电极为第一阵列电极、第二阵列电极和第三阵列电极；
[0024]在绝缘管段两端埋设两个钛网电极，钛网电极中心高度尽量与三个试片保持一致；钛网电极导线与直流源两端连接；
[0025]③
在三个试片的另一侧面，即与阵列电极相反的侧面，分别埋设参比电极和对电极，对电极中心点高度尽量与试片高度一致，参比电极尖端尽量靠近试片，但不要接触；电源通过三电极测试线分别连接对应电极；所述电源为恒电位仪或电化学工作站；
[0026]④
继续添加实验介质，直至完全覆盖试片和阵列电极后，介质添加高度至少要高于试片水平位置5cm；实验介质添加时不要形成空洞，尽量压实；
[0027]⑤
开启电源，根据测试需求为试片提供阴极保护、欠保护或过保护；开启直流源，为试片提供模拟杂散电流干扰，可以根据测试需求调整杂散电流强度；开启杂散电流采集仪，仪器内置的零阻电流计和高阻电压计随即开始工作，精确测量三个阵列电极每一金属丝单电极的电极电位及电流；
[0028]⑥
导出测试数据，利用作图软件以三维方式显示阵列电极表面电位和电流分布，通过耦合阵列电极所处位置采集的电位和电流的正负判断阴极或阳极电流，进一步判断管道不同部位腐蚀情况，识别杂散电流干扰下管道不同位置的腐蚀类型。
[0029]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0030]本专利技术的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法，采用多重耦合阵列电极，根据杂散电流特点，将电极置于杂散电流流入、流出、涂层破损等不同位置，有效测量特定位置金属表面以及涂层下的局部腐蚀，不仅能模拟和监测杂散电流干扰下不同位置的不同类型腐蚀，此装置而且能同步进行阴极保护有效性的评估。
[0031]本专利技术的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置及测试方法，克服了传统试片法不能反映整体管道杂散电流干扰的限制，通过循环扫描金属丝束电极表面的点位与电流分布，能够表征管道局部腐蚀特性和电化学反应过程，具有更全面、系统的优点，并且数据更可靠有效。
附图说明...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置，其特征在于：由实验箱(A)、杂散电流测试模块(B)、模拟管段模块(C)、杂散电流施加模块(D)和阴极保护模块(E)组成；所述实验箱(A)包括上无盖的长方体箱体(1)，长方体箱体(1)内部填充满实验介质(2)，所述长方体箱体(1)的材料为有机玻璃、聚四氟乙烯材料或聚氯乙烯材料；所述实验介质(2)为土壤或砂；所述杂散电流测试模块(B)包括多重耦合阵列电极组、杂散电流采集仪(7)和测试线I(6)；所述多重耦合阵列电极组由第一阵列电极(3)、第二阵列电极(4)和第三阵列电极(5)组成，杂散电流采集仪内置零阻电流计和高阻电压计，精确测量上述三个阵列电极中每一金属丝单电极的电极电位及电流；第一阵列电极(3)、第二阵列电极(4)和第三阵列电极(5)的尾端均连接测试线I(6)，测试线I(6)的另一端与杂散电流采集仪(7)对应接口连接；所述第一阵列电极(3)、第二阵列电极(4)和第三阵列电极(5)各金属丝束排布为4
×
25、10
×
10或6
×
15排布；所述模拟管段模块(C)包括材质、尺寸一致的试片I(9)、试片II(10)和试片III(11)；试片I(9)、试片II(10)和试片III(11)之间通过试片连接线(12)串联置于绝缘管段(8)上，以模拟管道沿线不同位置的涂层缺陷；试片I(9)通过测试线II(13)连接杂散电流采集仪(7)对应接口；所述试片I(9)、试片II(10)和试片III(11)由环氧树脂封装，上表面中间位置留1～6.5cm2暴露；所述杂散电流施加模块(D)包括直流源(14)，所述直流源(14)两端均通过导线(15)连接钛网电极(16)，模拟现场杂散电流，选择施加不同大小输出信号模拟不同强度的杂散电流干扰；所述阴极保护模块(E)包括电源(17)，对基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置提供阴极保护，电源(17)通过连接线连接三个电极，具体的：工作电极连接线(18)连接试片III(11)，对电极连接线(19)连接对电极(20)，参比电极连接线(21)连接参比电极(22)。2.根据权利要求1所述的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置，其特征在于：所述电源(17)为恒电位仪或电化学工作站。3.根据权利要求1所述的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置，其特征在于：所述对电极(20)为钛网电极或铂电极。4.根据权利要求1所述的一种基于多重耦合阵列电极的管道杂散电流检测装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛化昶，李强林，钱文振，李云飞，李春奇，周丹，
申请(专利权)人：山东省天然气管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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