一種管道外損傷及陰極保護效果評價方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于腐蝕檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管道外損傷及陰極保護效果評價方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前世界上有超過100萬Km的油氣干線管道投入運行，為保證管道的外防護效 果，廣泛采用了外防腐層加陰極保護技術(shù)，并成為國際普遍認可和執(zhí)行的技術(shù)要求和標準。 為保障油氣管道長壽命、安全服役，加強對在役管道的外防腐層和陰極保護效果的評價意 義重大。
[0003] 針對在役陰極保護管道的運行檢測，國外在上世紀70?80年代曾采用飛機遙測 和衛(wèi)星通訊遙測，數(shù)據(jù)采集成本高昂。目前管道防腐層及陰極保護效果檢測技術(shù)主要有：沿 線管地電位測量法、極化探頭法、外防腐層漏電阻法(分外加電流與間隙電流測量)、多頻管 中電流法（PCM法)、皮爾遜檢測法請頻檢漏法)、密間隔電位（CIPS)和交直流地電位梯度 (ACVG和DCVG)檢測法，W及在測試粧安裝數(shù)據(jù)采集收發(fā)器等，應(yīng)用較多而成熟的方法則是 PCM法、CIPS+DCVG法和測試粧管地電位法等。
[0004]W上管道外檢測方法均需要沿線巡測，人工步行為主、機動車為輔，勞動強度大， 對操作人員技術(shù)要求高，并且效率低，人為誤差大，甚至弄虛作假，現(xiàn)場儀器自動采集遙測 只能安裝有限測量點(一般測試粧)。直接測量管地電位需要GPS同步控制電流中斷器測量 W消除IR降，參見CN102337542A。目前應(yīng)用的管道外表面智能檢測的儀器多為進口，檢 測費用高(達7000?8000元/Km,較低的國產(chǎn)防腐層破損點單項檢測約4000元/Km),易受 人為、環(huán)境因素影響。當管道穿越特殊地形如山脈、江河湖泊或城市和環(huán)保敏感區(qū)或者穿越 隧道，W及遭遇惡劣氣候時，人工巡查無法實現(xiàn)。
[0005]管道內(nèi)檢測技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是超聲波和漏磁機器人技術(shù)，輔有潤流、激光、電視 和電磁檢測等。國外美國GE、俄羅斯NGKS公司、英國PI公司和日本M(K公司已推出較先進 的管道無損檢測機器人，國內(nèi)漏磁檢測已實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，超聲檢測尚處于探索中，參見中 國專利化200510130338.X，勝利石油管理局牽頭花5年時間完成的海底管道內(nèi)看爬行器 及檢測系統(tǒng)于2010年中試成功。
[0006]漏磁和超聲技術(shù)能有效檢測管道壁厚、內(nèi)外壁腐蝕損傷和內(nèi)表面變形等缺陷(超 聲與內(nèi)徑檢測結(jié)合可間接檢測管外壁損傷)，不能準確提供管道外表面狀況和外防腐層漏 點，更不能反映陰極保護電流分布概貌W及是否存在與外管道等金屬件搭接、絕緣接頭(法 蘭）絕緣性、排流電池等信息。
[0007]管道外部損傷是造成管道泄漏、威脅安全的主要問題之一。當前圍繞管道損傷檢 測方面：管道外檢測方法成熟可靠、應(yīng)用廣泛，但存在實地沿線操作和費用高的問題。管道 內(nèi)檢測方法主要依賴裝置隨流體運動，智能化高，人工要求低，避免主觀性，但要求在管道 狹小復(fù)雜空間內(nèi)實現(xiàn)電、磁、聲或激光的發(fā)送與接收，管道對機器人微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜要求又影 響其可靠性。
[000引吸收管道內(nèi)外檢測的優(yōu)點、避免各自的缺點，設(shè)計一種既能在管道內(nèi)工作無需巡 線、又可實現(xiàn)外檢測目標的評價方法具有較好的生產(chǎn)需求與現(xiàn)實意義。
[0009] 現(xiàn)代電子信息技術(shù)迅猛發(fā)展，已完全能夠完成微弱電信號的測試，可測量的電壓 最低數(shù)量級已達納伏（1(T9伏)，測量微伏級的熱電偶傳感器信號已十分普遍。對多路傳感 器信號實現(xiàn)在線高速切換、采集和存儲；對于管道內(nèi)行走系統(tǒng)應(yīng)用十分成熟，如通過微機械 與電子信息技術(shù)結(jié)合的方法可實現(xiàn)管道內(nèi)的蝕坑檢測，參見中國專利化201110079540.X， CN102135221B等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)在人工無法沿線巡查情況下實現(xiàn)檢測管道的問題。
[0011] 為此，本發(fā)明提供了一種管道外損傷及陰極保護效果評價方法，包括如下步驟： 步驟1)清管；用清管器對管道進行處理，并吹干管壁，當蠟質(zhì)較嚴重時清管器須加裝 鋼刷，為測量作準備； 步驟2)將管道外損傷及陰極保護效果評價裝置放入管道內(nèi)； 步驟3)測取管道電位差數(shù)據(jù)；在管道充滿商品原油、純凈油品或其它非導(dǎo)電惰性介質(zhì) 情況下，W<Im/s低流速輸送帶動裝置，裝置行走的同時，采集記錄器記錄第一探頭和第 二探頭之間的實時電位差，里程輪記錄裝置行走的實時路程，采集記錄器和里程輪結(jié)合完 成管道距離與電位差間的對應(yīng)數(shù)據(jù)關(guān)系； 步驟4)作L-U曲線圖：完成測量段后將裝置取出管道，從采集記錄器5中提取電位差 數(shù)據(jù)，得到該段管道的時間與電位差數(shù)據(jù)，從裝置的里程輪8取出時間與距離數(shù)據(jù)，將管道 測取的連續(xù)點作在距離k電位差U坐標圖上，得到kU曲線圖； 步驟5)得到管道外損傷狀況與陰極保護效果狀態(tài)：根據(jù)L-U曲線斜率的變化確定管道 外損傷及陰極保護效果狀態(tài)； 所述的管道外損傷及陰極保護效果狀態(tài)有W下8種， (1)理想保護；L-U曲線斜率的變化平穩(wěn)逐漸變小，則判定管道沒有外損傷，陰極保護正常 狀態(tài)； (2) 存在損傷點；L-U曲線向下突變，為管道上涂層存在某損傷點或管道與外金屬電性 接觸后分流； (3) 欠保護；L-U曲線后段斜率較前段正常斜率明顯減小，貼近橫軸，表示管道存在欠 保護狀態(tài)； (4) 電流進出管道；L-U曲線某些段的斜率為正值，與整體曲線斜率相反，為電流流出 管道狀態(tài)，存在管道腐蝕的陽極區(qū)；L-U曲線某些段負斜較大，為涂層老化破損嚴重區(qū)；曲 線某些段與橫軸平行，該段屬于被屏蔽； (5) 直流干擾；L-U曲線向右上方平移一段，為雜散電流先進入管道、再從另區(qū)域流出 管道；L-U曲線向左下方平移一段，為雜散電流先流出管道、再從另區(qū)域流入管道； (6) 交流干擾；L-U曲線某段出現(xiàn)圍繞整體曲線上下近似對稱波動形態(tài)，為管道存在交 流雜散電流影響的狀態(tài)； (7) 管道兩端保護；L-U曲線下穿橫軸，為管道兩端同時施加陰極保護下狀態(tài)； (8) 排流電池保護狀態(tài)；L-U曲線負斜增大，并下穿橫軸后向橫軸的右下方伸展，為管 道局部安裝了排流(接地）陽極電池時的狀態(tài)。
[0012] 本發(fā)明還提供了管道外損傷及陰極保護效果評價裝置，包括對稱設(shè)置在兩端的第 一探頭、第二探頭，設(shè)于第一探頭和第二探頭之間的采集記錄器、電池節(jié)、里程輪； 所述第一探頭、第二探頭通過連接電纜與采集記錄器相連，所述電池節(jié)分別與采集記 錄器和里程輪電纜連接。
[0013]還包括設(shè)于第一探頭兩端的第一皮碗和第二皮碗，設(shè)于第二探頭兩端的第H皮碗 和第四皮碗； 所述第一皮碗通過彈性連接桿與第一探頭連接、第一探頭通過絕緣連接桿與第二皮碗 連接，所述第H皮碗通過絕緣連接桿與第二探頭連接、第四皮碗通過連彈性接桿與第二探 頭連接。
[0014]所述采集記錄器和里程輪之間設(shè)有萬向節(jié)。
[0015]所述第一探頭和第二探頭均采用惰性不活波金屬材料。
[0016]所述第一探頭和第二探頭的上下左右四個方向上均設(shè)有1個彈黃觸點。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是： 1、 采用管道內(nèi)"爬行器"方式在管道內(nèi)測量存儲陰極保護電位差信號方式，代替人工在 野外測量電流或電壓或電磁場信號(含外激勵)，尤其適合人工巡線困難條件下對管道外壁 損傷及陰極保護效果的檢測評價； 2、 完成管道連續(xù)陰極保護電位差的測量、存儲和計算分析； 3、 描述管道陰極保護電流的沿線分布狀態(tài)； 4、 根據(jù)管道里程與電位差信號衰減的關(guān)系提供涂層管道各種狀態(tài)，如涂層損傷、電流 泄漏點、干擾腐蝕點、陰極保護系統(tǒng)外金屬分流點和高電阻(息空、凍±、±壤干燥區(qū)段、套 管段等）W及分析排流點等，為后方?jīng)Q策提供依據(jù)。
[0018] 下面將結(jié)合附圖做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明管道外損傷及陰極保護效果評價裝置示意圖； 圖2為本發(fā)明電位差測量原理示意圖； 圖3為管道陰極保護電流分布示意圖； 圖4為管道單側(cè)軸向陰極保護電流與徑向電流關(guān)系示意圖； 圖5為測量裝置移動一段距離后進出管道剖面的電流關(guān)系圖； 圖6為兩個探頭與管壁接觸點之間的接觸電勢示意圖； 圖7為管道電位差隨距離（L-U)變化的理想特征曲線圖； 圖8為管道上涂層某損傷點(或管道與外金屬電性接觸后分流）的電位差特征曲線圖； 圖9為管道存在欠保護狀態(tài)下的電位差特征曲線圖； 圖10為管道距離與電位差關(guān)系曲線（L-U)中管道徑向電流進和流出管道的示意圖； 圖11為直流雜散電流流進和流出管道下的電位差特征曲線圖； 圖12為交流雜散電流影響下的電位差特征曲線圖； 圖13為管道兩端同時施加陰極保護幼日強保護）下的電位差特征曲線圖； 圖14為管道局部安裝排流(接地）陽極電池時的電位差特征曲線圖。
[0020] 圖中；1、第一皮碗；2、絕緣連接桿；3、第一探頭；4、第二皮碗；5、采集記錄器；6、 電池節(jié)；7、彈性連接桿；8、里程輪；9、第二探頭；10、第H皮碗；11、第四皮碗；12、萬向節(jié)； 13、管道。
【具體實施方式】 [002U實施例1 : 本實施例提供了一種管道外損傷及陰極保護效果評價裝置，包括對稱設(shè)置在兩端的第 一探頭3、第二探頭9,設(shè)于第一探頭3和第二探頭9之間的采集記錄器5、電池節(jié)6、里程輪 8 ;第一探頭3、第二探頭9通過連接電纜與采集記錄器5相連，電池節(jié)6分別與采集記錄器 5和里程輪8電纜連接。
[0022] 如圖2所示，兩個探頭即第一探頭3和第二探頭9之間的測量段管道的電位差，該 電位差為差動輸入接入前置放大單元，進行微弱信號(微伏級）的預(yù)處理(濾波、測量放大)， 再經(jīng)過通用運算器繼續(xù)放大(毫伏級）信號，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，將放大后的模擬信號經(jīng)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC變?yōu)閿?shù)字信號，數(shù)字信號送入存儲器保存，