[发明专利]阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学腐蚀检测技术，尤其涉及一种阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。

背景技术

流体管道是公路、铁路、水运和航空并列的五大运输方式之一，尤其是地埋管道深入到能源供应、城市发展和人民生活等各个方面，广泛应用于原油、天然气、自来水、城市液化气以及流程工业领域中各种流体物料的输送，在国民经济中起着举足轻重的作用，但地埋管道在为人们提供输运方便的同时，地埋管道失效的问题给管道输送带来了极大的安全隐患。地埋管道的失效形式多样，机理复杂，如材料缺陷、腐蚀、外力破坏等，具有明显的局部性、风险性和突发性。

PCCP管道（即预应力钢筒混凝土管以下简称：PCCP管道）的阴极保护水平的监测是以保护电位为准则的，这种保护的极化电位的精确定义应是不含IR降的极化电位，测试的条件是较复杂的，由于某种原因这些限定在实际中很难操作，而且在日常管理工作中也不方便。

地埋PCCP管道为延长使用寿命一般均采用防腐涂料加阴极保护的联合防蚀措施进行控制。通常管道周围的环境状况较为复杂，有时还存在交流和直流杂散电流影响。另外，长距离的PCCP管道与其它地下构筑物相碰的几率也很高，如有发生金属连接，电位测试就成问题；由于PCCP管横向电阻过大，多采用牺牲阳极保护，通常不可能在测量时全部断开，使得管道真实的阴极保护电位测量变得更加复杂和困难。

目前，采用的排除或减小IR降的方法主要有：断电法、试片断电法、脉冲技术、极化探头法、原位参比法（近参比法）、土壤电位梯度技术、交流电技术等。只要条件允许，采用断电法可以测出管道的真实电位，但在实践中，受管道周围条件所限，断电法却往往也不尽人意。阴极保护电位测量中的IR降也会影响电位测量结果，为了消除IR降，最佳的方法是断电法，然而断电法也受到有些条件的限制，采用常规的断电法由于杂散电流和补偿电流的影响难以监测到真实的管道阴极保护电位。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述地埋管路中监测存在的问题，提供一种阴极保护监测探头和阴极保护监测探头监测系统及制作方法和监测方法。

为延长地埋PCCP管道的使用寿命一般均采用防腐涂料加阴极保护的联合防蚀措施进行控制。通常管道周围的环境状况较为复杂，有时还存在交流和直流杂散电流影响，在这种干扰条件下如何来测量PCCP管道阴极保护的真实电位就显得尤为重要。

以往对于地面测量电位的表达式为：P_ON=P_t+IR；但表达式忽略了一个非IR降误差；实际的表达式应为：

P_ON=P_t+ΔP=P_t+IR+V₀         (1)

式中     P_ON——地面通电电位；

         P_t——管道真实极化电位；

         ΔP——测点处管/地电位误差；

         I——流经防腐层缺陷处的保护或其它无法知道的电流；

         R——测量回路中的电阻；

         V₀——土壤中电位梯度降形成的非欧姆降压降。

理想状态下钢质管道所测的最大负电位应是-1150mV，因为超过-1150mV，会发生析氢反应，电位不再负移，而实际中很难测到，其原因是：

——V₀值不随I断开而变化，影响V₀的变量有：二次电流造成的IR降，参比电极的位置、土壤电阻率、覆盖层电阻、测点相对于整流器的位置等。

——管道沿线土壤电阻率不均导致保护电流密度不同，其P_t也不相同；

——切断电流后在覆盖层的缺陷处会产生一个补偿电流，其梯度将影响测试结果；

——管网越大、覆盖层越不均匀或管道经过不同电阻率的土壤，其补偿电流越大；

——当大地中有杂散电流、大地电流时或有来自被测管道以外的电场干扰时，所测得的断电电位是无效的；

——经验表明，低电阻率下沥青管道的断电电位比较令人满意，而在高电阻率下优质防腐层时误差可达几百mV。

PCCP管采用的保护准则是极化电位，对于采用牺牲阳极保护的PCCP管极化电位的测量现场不好操作，按新国标的要求，不但要测出探头的断电电位还要测出钢筋的自然电位，本发明在测试数据中排除V₀。