專利名稱：地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及精確定位檢測地埋金屬管道防腐層破損的方法和裝置。
背景技術：
地埋金屬管道運送各種介質且工作壓力高，沿途經過環(huán)境變化大，目前大都采用外防腐層覆蓋進行管道防腐，受各種因素影響，防腐層會出現老化及破損，如何確定防腐層老化、破損及滲水位置以及時修補是減小管道腐蝕風險，從而確保地埋金屬管道安全運行的必要條件之一。目前地埋金屬管道運行管理大都采用觀察流量、壓力值的變化等來判斷管道是否發(fā)生破損泄漏，未能起到預防管道破損的作用，造成管內運輸介質流失；且對微小的泄漏不敏感，不能準確得知管道泄漏點位置，后期開挖更換管道的費用高、工作量大。為保證管道的安全運行和方便維修管理，需要掌握平時管道的運行狀況。目前常用的標準管地電位(P/ S)測試法通常僅在預定測點獲得數據，不能準確獲得破損位置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可以準確定位防腐層破損點位置的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法和裝置。本發(fā)明的技術解決方案是
地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法，利用恒流源通過電流中斷器周期性地接通或關斷恒流源給地埋管道提供激勵信號，利用兩個分別與信號測量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測量沿地埋管道走向兩點的地面電壓，信號測量處理器測量、記錄并顯示接通和關斷管地電壓，根據管地接通和關斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置。使用上述方法對地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測的裝置
它包括激勵信號裝置和信號檢測裝置，對于具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極、陰極保護整流器、地埋管道測試樁和電流中斷器構成，埋于地下與大地相連通的接地陽極通過導線與陰極保護整流器的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁通過導線與電流中斷器的一端相連，電流中斷器的另一端與陰極保護整流器的負極相連，地埋管道測試樁、電流中斷器、陰極保護整流器和接地陽極順次相連接構成激勵信號回路；對于不具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極、外接恒流源、地埋管道測試樁和電流中斷器構成，外接恒流源的正極通過導線與電流中斷器的一端相連，電流中斷器的另一端通過導線與埋于地下與大地相連通的接地陽極相連，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁通過導線與恒流源的負極相連，地埋管道測試樁、恒流源、電流中斷器和接地陽極順次相連接構成激勵信號回路；信號檢測裝置由兩個飽和硫酸銅參比電極探杖和信號測量處理器構成，信號測量處理器的兩個信號輸入端分別與兩個飽和硫酸銅參比電極探杖相連。本發(fā)明的技術效果是該方法可以精確定位防腐層破損點的位置，提高了地埋管道防腐層破損的檢測準確度，為掌握管道的運行狀況，保證管道的安全運行和方便維修管理提供了重要保證。該方法的抗干擾能力高于現有的標準管地電位法和皮爾遜法。使用該方法對地埋金屬管道進行檢測，可實現地埋金屬管道運行狀況的全面檢測，能有效地避免爆管等事故的發(fā)生。本檢測方法被稱為直流電壓梯度(DCVG，Direct Current Voltage Gradient)法，在采用管中電流法或密間隔電位法確定地埋管道防腐層破損管段的基礎上， 它計算缺陷等效圓直徑，以較低的成本實現對地埋管道的維護。檢測裝置具有結構簡單造價低，操作使用方便的優(yōu)點。直流電壓梯度的有益效果
1)與傳統方法相比，直流電壓梯度法對防腐層破損的定位精度高，且抗干擾性好，適用范圍廣，可在不同的地質(包括沙漠，浙青地面等)情況下進行有效的檢測。2)采用等效圓的方法，可以對不同的破損等級進行分級評估，確定破損的嚴重程度及維護順序。


圖1為本發(fā)明實施例一地埋管道檢測的系統結構圖； 圖2為本發(fā)明實施例二地埋管道檢測的系統結構圖； 圖3為本發(fā)明實施例信號處理器及顯示單元結構組成； 圖4為本發(fā)明實施例參比探杖的結構； 圖5為本發(fā)明實施例信號處理器信號處理流程圖； 圖6為本發(fā)明實施例地埋管道防腐層破損檢測結果示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法的具體步驟如下
1)、激勵信號接入若地埋管道存在陰極保護系統，則直接斷開陰極保護整流器2負極與地埋管道測試樁3的連接，在其中間接入電流中斷器4，使接地陽極1、陰極保護整流器 2、電流中斷器4、地埋管道測試樁3和地埋管道之間形成激勵信號回路；若地埋管道不存在陰極保護系統，則需要外接恒流源5、接地陽極1和地埋管道測試樁3，將接地陽極1埋入地下，地埋管道測試樁3插入地下與地埋管道良好接觸，將接地陽極1、電流中斷器4、外接恒流源5和地埋管道測試樁3連接成地埋管道激勵信號回路，電流中斷器4連接在外接恒流源5正極與接地陽極1之間；
2)、信號檢測裝置接入將兩個飽和硫酸銅參比電極探杖6分別連接到信號測量處理器7的兩個測量線纜上；
3)、信號檢測、記錄和顯示打開陰極保護整流器2或外接恒流源5及電流中斷器4，測量人員持兩個飽和硫酸銅參比電極探杖6，背向信號接入點沿管線行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接觸地面，平行于管道移動測量地表電壓梯度變化，若發(fā)現信號測量處理器的高靈敏度毫伏電壓表發(fā)生由正偏到負偏的反轉，則減小檢測間距，找到電壓表的示數為零的A點，則以A點為起點再沿與管線走向垂直的方向進行上述的操作，找到高靈敏度毫伏電壓表的示數為零的B點，B點即位于地埋管道破損點的正上方，由此測得管道破損的精確位置以便后期處理；
4)、定性檢測以測得的B點為中心，縮小兩個探杖的距離用兩個探杖和信號測量處理器7測出管地電位的衰減率，即可判斷出地埋管道在該點的破損程度從而確定解決方案。電流中斷器4工作時以接通的時間短、關斷的時間長的固定頻率工作(如接通0.3 秒，關斷0. 7秒，電流中斷器4接通的時間要小于關斷時間)，電流中斷器4非對稱周期性通斷可以消除檢測過程中其他直流干擾信號對檢測結果的影響。使用上述方法對地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置
實施例一，如圖1所示，它包括激勵信號裝置和信號檢測裝置，對于具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極1、陰極保護整流器2、地埋管道測試樁3和電流中斷器4構成，埋于地下與大地相連通的接地陽極1通過導線與陰極保護整流器2的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁3通過導線與電流中斷器4的一端相連，電流中斷器4的另一端與陰極保護整流器2的負極相連，地埋管道測試樁3、電流中斷器 4、陰極保護整流器2和接地陽極1順次相連接構成激勵信號回路；信號檢測裝置由兩個飽和硫酸銅參比電極探杖6和信號測量處理器7構成，信號測量處理器7的兩個信號輸入端分別與兩個飽和硫酸銅參比電極探杖6相連。如圖3、圖5所示，信號測量處理器7由采樣保持器、中央控制處理器、時鐘、DA轉換器和高靈敏度毫伏電壓表構成，采樣保持器、時鐘和DA轉換器分別與中央控制處理器相連，DA轉換器與高靈敏度毫伏電壓表相連。如圖4所示，飽和硫酸銅參比電極探杖6的上部為裝有飽和硫酸銅溶液參比電極 61，下部為利于與地面接觸的較尖銳的金屬頭62，金屬頭62外表覆銅層，參比電極61和金屬頭62兩部分之間用銅導線電氣連接。實施例二，如圖2所示，與實施例一的不同點是，對于不具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極1、外接恒流源5、地埋管道測試樁3和電流中斷器4構成， 外接恒流源5的正極通過導線與電流中斷器4的一端相連通，電流中斷器4的另一端通過導線與埋于地下與大地相連通的接地陽極1相連，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁3通過導線與外接恒流源5的負極相連，地埋管道測試樁3、外接恒流源5、電流中斷器4和接地陽極1順次相連接構成激勵信號回路。直流電壓梯度(DCVG，Direct Current Voltage (Gradient)法施加的管道電流經過破損的露鐵點流入與其接觸的外部介質中，從而在破損處的地面上形成一個電位梯度場。破損越大，破損處流失電流越大；距離防腐層破損的區(qū)域越近，電壓梯度將變大且更加集中。本發(fā)明基本原理及測量實施步驟如圖5、圖6所示，當地埋管道中的電流經過破損的露鐵點流入與其接觸的外部介質土壤中，從而在破損處的地面上形成一個直流電位梯度場。破損越大，破損處流失電流越大；距離防腐層破損的區(qū)域越近，電壓梯度將變大且更加集中。測量人員沿管道正上方圖1、圖2所示箭頭方向行走，使用兩個飽和硫酸銅參比探杖接觸地面進行電位梯度檢測，當測量人員靠近破損點時，經過放大的兩參比電極之間電壓顯示在高靈敏度毫伏表上，毫伏表對開/關脈沖電流有反應并指針偏轉；在破損處的前方，毫伏表指針正向偏轉，經過破損后，指針向相反的方向偏轉，隨著遠離破損偏轉逐漸減少，則通過縮小探杖距離到0. 3米左右，再反向測量，可找到指針幾乎在零點處的位置，則破損位于兩個電極的中間部位正下方。為精確定位，在與第一次的檢測行走方向垂直的方向上做同樣檢測，兩次檢測直線的交點就是電壓梯度的源頭，此點位于破損處的正上方，實現了對防腐層缺陷的精確定位。
權利要求
1.地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法，其特征在于利用恒流源通過電流中斷器周期性地接通或關斷恒流源給地埋管道提供激勵信號，利用兩個分別與信號測量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測量沿地埋管道走向兩點的地面電壓，信號測量處理器測量、記錄并顯示接通和關斷管地電壓，根據管地接通和關斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置，具體步驟如下1)、激勵信號接入若地埋管道存在陰極保護系統，則直接斷開陰極保護整流器(2)負極與地埋管道測試樁(3)的連接，在其中間接入電流中斷器(4)，使接地陽極(1)、陰極保護整流器(2)、電流中斷器(4)、地埋管道測試樁(3)和地埋管道之間形成激勵信號回路；若地埋管道不存在陰極保護系統，則需要外接恒流源(5)、接地陽極(1)和地埋管道測試樁(3)， 將接地陽極(1)埋入地下，地埋管道測試樁(3)插入地下與地埋管道良好接觸，將接地陽極 (1)、電流中斷器(4)、外接恒流源(5)和地埋管道測試樁(3)連接成地埋管道激勵信號回路，電流中斷器(4)連接在外接恒流源(5)正極與接地陽極(1)之間；2)、信號檢測裝置接入將兩個飽和硫酸銅參比電極探杖(6)分別連接到信號測量處理器(7)的兩個測量線纜上；3)、信號檢測、記錄和顯示打開陰極保護整流器(2)或外接恒流源(5)及電流中斷器 (4)，測量人員持兩個飽和硫酸銅參比電極探杖(6)，背向信號接入點沿管線行走，探杖在管道正上方一前一后相距1 2m，杖尖接觸地面，平行于管道移動測量地表電壓梯度變化，若發(fā)現信號測量處理器的高靈敏度毫伏電壓表發(fā)生由正偏到負偏的反轉，則減小檢測間距， 找到電壓表的示數為零的A點，以A點為起點再沿與管線走向垂直的方向進行上述的操作， 找到高靈敏度毫伏電壓表的示數為零的B點，B點即位于地埋管道破損點的正上方，由此測得管道破損的精確位置以便后期處理；4)、定性檢測以測得的B點為中心，縮小兩個探杖的距離用兩個探杖和信號測量處理器(7)測出管地電位的衰減率，即可判斷出地埋管道在該點的破損程度從而確定解決方案。
2.如權利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法，其特征在于所述電流中斷器(4)工作時以接通的時間短、關斷的時間長的固定頻率工作。
3.使用權利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測法對地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置，其特征在于它包括激勵信號裝置和信號檢測裝置，對于具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極(1)、陰極保護整流器(2)、地埋管道測試樁(3)和電流中斷器(4)構成，埋于地下與大地相連通的接地陽極(1)通過導線與陰極保護整流器(2)的正極相連通，插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁(3)通過導線與電流中斷器(4)的一端相連，電流中斷器(4)的另一端與陰極保護整流器(2)的負極相連，地埋管道測試樁(3)、電流中斷器(4)、陰極保護整流器(2)和接地陽極(1)順次相連接構成激勵信號回路；信號檢測裝置由兩個飽和硫酸銅參比電極探杖(6)和信號測量處理器(7)構成，信號測量處理器(7)的兩個信號輸入端分別與兩個飽和硫酸銅參比電極探杖 (6)相連。
4.使用權利要求1所述的地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測法對地埋金屬管道防腐層破損精確定位的裝置，其特征在于它包括激勵信號裝置和信號檢測裝置，對于不具有陰極保護系統的地埋管道，激勵信號裝置由接地陽極(1)、外接恒流源(5)、地埋管道測試樁(3)和電流中斷器(4)構成，外接恒流源(5)的正極通過導線與電流中斷器(4)的一端相連通，電流中斷器(4)的另一端通過導線與埋于地下與大地相連通的接地陽極(1)相連， 插入地下與地埋金屬管道相連的地埋管道測試樁(3)通過導線與外接恒流源(5)的負極相連，地埋管道測試樁(3)、外接恒流源(5)、電流中斷器(4)和接地陽極(1)順次相連接構成激勵信號回路；信號檢測裝置由兩個飽和硫酸銅參比電極探杖(6)和信號測量處理器(7) 構成，信號測量處理器(7)的兩個信號輸入端分別與兩個飽和硫酸銅參比電極探杖(6)相連。
5.如權利要求3或4所述的地埋金屬管道防腐層破損點精確定位檢測裝置，其特征在于所述信號測量處理器(7)由采樣保持器、中央控制處理器、時鐘、DA轉換器和高靈敏度毫伏電壓表構成，采樣保持器、時鐘和DA轉換器分別與中央控制處理器相連，DA轉換器與高靈敏度毫伏電壓表相連。
6.如權利要求3或4所述的地埋金屬管道防腐層破損點精確定位檢測裝置，其特征在于所述飽和硫酸銅參比電極探杖(6)的上部為裝有飽和硫酸銅溶液參比電極(61)，下部為利于與地面接觸的較尖銳的金屬頭(62)，金屬頭(62)外表覆銅層，參比電極(61)和金屬頭 (62)兩部分之間用銅導線電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及地埋金屬管道防腐層破損精確定位檢測方法和裝置。利用恒流源通過電流中斷器周期性地接通或關斷恒流源給地埋管道提供激勵信號，利用兩個分別與信號測量處理器相連的飽和硫酸銅參比電極探杖測量沿地埋管道走向兩點的地面電壓，信號測量處理器測量、記錄并顯示接通和關斷管地電壓，根據管地接通和關斷電壓即可判斷出地埋管道的破損處的位置。該方法可以精確定位防腐層破損點的位置，提高了地埋管道防腐層破損的檢測準確度，為掌握平時管道的運行狀況，保證管道的安全運行和方便維修管理提供了重要保證。
文檔編號F17D5/02GK102252168SQ20111020097
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權日2011年7月19日
發(fā)明者柏春光 申請人:華電能源股份有限公司