[发明专利]监测埋地金属管道防腐涂层破损的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测埋地金属管道防腐层破损的方法及装置，尤其涉及采用无线传感器网络自动化精确定位检测埋地金属管道防腐层破损的方法及装置。

背景技术

    随着石油化工产业的蓬勃发展，埋地金属管道的应用越来越多。因为埋地金属管道与土壤长时间的接触，土壤中溶解的各种电解质对管道外表面形成电化学腐蚀，当腐蚀到一定阶段管道会发生破损，会发生泄漏现象，发生泄漏后不但浪费资源而且污染环境。通过在埋地金属管道外侧涂上防腐层可有效防止金属管道腐蚀的发生，但是当金属管道外防腐涂层遭到破坏时埋地金属管道就会形成大阴极小阳极的腐蚀现象，此时会加剧管道的腐蚀。埋地金属管道一般处于高压的运输状态，因此金属管道内部存在较大的内应力，金属表面的内应力和腐蚀联合作用将会形成应力腐蚀从而加速管道的破坏和产生微裂纹。因此预先找到埋地金属管道防腐涂层的破裂处对预防管道泄漏有重要的意义。

目前，监测埋地金属管道防腐涂层破损的方法有很多种，较常见的有如下几种。交流电流衰减检测技术，它的工作原理是当电流施加在金属管道上时，根据电流衰减变化的大小探测防腐涂层的破损点。皮尔逊检测技术，基本原理是，当一个交流信号加在金属管道上，在防腐涂层破损处便会有电流泄漏入土壤中，这样在管道破损点与土壤之间会形成电压差，且在接近破损点的部位电压差最大，在管道竖直向上的地面上用仪器检测到这种电位的异常变化就可发现管道防腐层的破损点。密间隔电位检测技术（CIPS），该方法是连续测量管道与地面的电位，在埋地管道防腐层的破损处，由于电流从防腐涂层破损处流向土壤，必然会产生一个电位梯度场，该电位梯度场的形状和位置将随防腐层缺陷的大小和管道上所处的位置而变化。该检测技术通过测得的电压图中电压梯度的变化来判断管道防腐层破损点。直流电压梯度检测技术（DCVG），该技术的检测原理是在施加了阴极保护的埋地管线上，电流经过土壤介质流入管道外覆盖层破损处裸露的钢管处，在管道防腐层破损处的地面上形成了一个电压梯度场，在管道上方测量电势差即可判断管道防腐层破损点，该方法类似于，皮尔逊检测法，但是该方法的测量灵敏度更高。中国专利申请号为201110200971.7，名称为“埋地金属管道防腐层破损精确定位检测方法和装置”，公开了利用直流电压梯度的方法测量埋地金属管道防腐层破损检测的方法。

现有技术中的上述检测方法，虽然都可以检测埋地金属管道防腐层的破损，但是需要消耗大量的人力和大量的时间进行测量，检测成本高。

发明内容

为了解决现有技术中埋地金属管道防腐层的检测技术的需要耗费大量的人力和物力的问题，本发明提供了一种采用传感器网络对埋地金属管道防腐层的检测方法和检测装置。

一种采用传感器网络监测埋地金属管道防腐涂层破损的方法，埋地金属管道中接入电流激励系统，沿埋地金属管道设有磁场传感器节点，磁场传感器节点采集土壤磁场信号，传递到监控节点，监控节点对磁场信号进行分析处理。

所述的电流激励系统利用恒流源通过电流中断器周期性地接通或关断恒流源给埋地金属管道提供激励信号，如果管道防腐层有破损，电流将在破损处从管道流入，由于电流会在周围空间感应出磁场，因此在腐蚀破损处的周围将会产生较强的磁场信号。

沿着金属管道布置一系列磁场传感器节点可以监测周围土壤中的磁场信号。磁场传感器节采集周围土壤中的磁场信号后，通过Zigbee网络将采集到的磁场信号传递给相邻磁场传感器节点，信息通过无线多跳的方式依次传递到管线控制站内的监控节点，监控节点对传输来的数据进行分析处理后，在显示器上显示采集到的磁场信号，并存储采集到的磁场信息，以便分析管道防腐层的破损情况。当监控节点发现采集到的磁场信号有突变时便认为在该处发生了管道防腐层的破损，并报警，提请监控人员注意，监控人员也可以随时调用某时间段内的磁场监控记录。采用无线传感器网络埋地金属管道防腐涂层破损监测装置，由三部分组成，分别为电流激励系统、磁场传感器节点和监控节点组成。下面对各部分进行详细介绍。

电流激励系统由埋地管道测试桩、电流中断器、开关、直流电源和接地阳极五部分组成。埋地管道测试桩直接与埋地金属管道相连，埋地管道测试桩与电流中断器相连，开关将电流中断器和直流电源相连，直流电源与接地阳极相连接。埋地金属管道通常安装有阴极保护装置。