本发明专利技术公开了一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法，涉及杂散电流干扰腐蚀监测技术领域，由实验箱、实验介质、瞬态干扰系统和干扰测试系统组成；所述瞬态干扰系统由恒电位仪、切换控制器、金属电极束、辅助电极组和参比电极组成；通过调整恒电位仪的输出值和输出周期模拟阴极保护、杂散电流的干扰强度和干扰频率；本发明专利技术的埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法，利用金属电极束实现了针对阳极瞬态干扰对管道的瞬间腐蚀影响进行监测和评估功能；通过程序控制扫描每一支金属电极表面的电流分布，可以表征管道局部腐蚀特征，比传统测试手段更全面、系统，获得的数据更有参考价值。获得的数据更有参考价值。获得的数据更有参考价值。
【技术实现步骤摘要】
一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及杂散电流干扰腐蚀监测
，具体说是一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法。
技术介绍
[0002]杂散电流的瞬态干扰指输变电线路出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。这种阳极瞬态干扰下，管道表面会立即出现一个局部阳极电流很高的区域，此时管道基材表面发生了局部阳极溶解，而这种局部阳极电流会加剧管道表面局部金属腐蚀。这种大电流阳极瞬态干扰导致管道的运行安全面临巨大风险。
[0003]评估杂散电流的腐蚀影响最直接的方法就是测量流入管道的电流大小及时长，但直接测量杂散电流较为复杂，一般采用杂散电流间接参数的方法来反映杂散电流大小，从而评估金属管道受腐蚀影响程度。
[0004]传统的试片法或电化学方法仅能获得管道的平均腐蚀速率，而无法针对阳极瞬态干扰对管道的瞬间腐蚀影响进行监测和评估，针对现有杂散电流监测手段的局限以及对埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测手段的缺失，系统评估表征埋地管道杂散电流的阳极瞬态干扰腐蚀，现在亟需专利技术一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法。
[0006]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0007]一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置，由实验箱、实验介质、瞬态干扰系统和干扰测试系统组成；
[0008]所述实验箱为上盖有开孔的长方体箱体，所述实验介质为土壤或土壤模拟溶液；实验箱上盖防止实验介质内水分蒸发而影响介质电阻率；
[0009]所述瞬态干扰系统由恒电位仪、切换控制器、金属电极束、辅助电极组和参比电极组成；通过调整恒电位仪的输出值和输出周期模拟阴极保护、杂散电流的干扰强度和干扰频率；所述金属电极束采用呈10
×
10排列的100支金属电极，金属电极与研究埋地管道同材质；所述金属电极用绝缘封料密封，相邻电极间隙为0.1～0.2mm，金属电极束一端连接金属电极束导线，另一端裸露在实验介质内作为工作面，100支金属电极的形状尺寸均相同；
[0010]将金属电极分为两组，10
×
10排列中(5，5)、(5，6)、(6，5)、(6，6)中的任意一支(即靠近金属电极束中心的任一支)为独立组，其余99支电极为工作电极组，独立组的金属电极连接到切换控制器的WE1端口，工作电极组的电极通过切换控制器的WE2端口与恒电位仪的
WE端连接，切换控制器内置程序控制99个电极的切换频率为1～2秒切换1次；所述参比电极与恒电位仪的RE端连接，所述辅助电极组与恒电位仪的CE端连接；
[0011]所述参比电极为饱和甘汞电极或饱和硫酸铜电极；所述辅助电极组为钛网片；
[0012]所述实验介质根据测试需求添加适当离子，以模拟实际腐蚀环境，
[0013]所述干扰测试系统由金属电极束、金属电极束导线、切换控制器和零电阻电流计，零电阻电流计两端分别与切换控制器的WE1端和WE2端连接，用于测量阳极瞬态干扰下电极束每支电极的电流反馈信号。
[0014]优选的，所述实验介质根据测试需求选择性添加适当盐离子，例如Cl
‑
、HCO3‑
、CO
32
‑
等，以模拟实际土壤腐蚀环境。
[0015]优选的，运用法拉第定律通过电流密度计算阳极瞬态干扰下电极局部腐蚀速率；
[0016]腐蚀速率表示单位时间内金属腐蚀程度的大小，在任意时刻单位面积上金属溶解失去的质量与该时刻通过腐蚀电池的电流密度遵守法拉第定律。如果腐蚀速率用单位面积单位时间金属溶解的摩尔数表示，则根据法拉第定律得：
[0017][0018]式中：v—腐蚀速率，mol/m2s；ΔW—失重量，g；i—电流密度，A/m2；n—得失电子数(化合价)；F—法拉第常数，96500C/mol；M—金属原子量，g/mol；S—腐蚀面积，m2；t—通电时间，s。
[0019]优选的，金属电极的形状为长方体，尺寸为1～2mm
×
1～2mm
×
40～60mm，优选尺寸为2mm
×
2mm
×
50mm。
[0020]本专利技术还包括采用上述埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置，用于埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测，包括以下步骤：
[0021]①
将100支金属电极一端焊接测试线后呈10
×
10排列固定在模具内，用环氧绝缘封料密封，形成金属电极束密封好后，将金属电极束工作面打磨，备用；
[0022]②
在实验箱内铺垫约4～6cm的实验介质，将金属电极束水平放置于实验箱一侧实验介质上，工作面朝向实验箱内，再将辅助电极组平行于金属电极束工作面放置于实验箱另一端，将钛网片插进土壤，钛网片底端不触碰到实验箱底部即可；之后，再埋设参比电极，参比电极尖端尽量靠近金属电极束中心点，但不要接触；上述操作使金属电极束中心点、辅助电极组中心点以及参比电极尖端处于相同高度；
[0023]③
之后继续添加实验介质，直至完全覆盖金属电极束，实验介质添加过程中应尽量压实，避免形成空洞；
[0024]④
接线：恒电位仪CE端连接辅助电极组，RE端连接参比电极，WE端连接切换控制器的WE2端口；切换控制器WE1端连接金属电极束中心的1支金属电极，WE2端连接金属电极束另外99支金属电极；零电阻电流计两端分别与切换控制器的WE1端和WE2端连接；
[0025]⑤
开启恒电位仪，为金属电极束提供
‑
1.05V阴极保护，至少稳定24h；此时开启零电阻电位计，仅检测到阴极电流，说明此时金属电极束处于阴极保护状态下；若未检测到阴极保护电流，结束实验，检查连线是否存在异常；
[0026]⑥
24h后，可根据测试需求调整恒电位仪输出，为金属电极束施加阳极瞬态干扰信号；每一次调整干扰信号，零电阻电流计都可以观察到伴随这种电位变化的初始阳极电流
峰值，即可以精确测量每一支金属电极的阳极瞬态反馈电流；
[0027]⑦
通过反馈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；采用Origin作图软件以三维方式展示电极表面电流分布，识别杂散电流阳极瞬态干扰下管道的腐蚀特征。
[0028]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0029]本专利技术的埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置及测试方法，用于埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀测试；利用金属电极束实现了针对阳极瞬态干扰对管道的瞬间腐蚀影响进行监测和评估功能；通过程序控制扫描每一支金属电极表面的电流分布，可以表征管道局部腐蚀特征，比传统测试手段更全面、系统，获得的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置，由实验箱(1)、实验介质(2)、瞬态干扰系统和干扰测试系统组成；其特征在于：所述实验箱(1)为上盖有开孔的长方体箱体，所述实验介质(2)为土壤或土壤模拟溶液；实验箱(1)上盖防止实验介质内水分蒸发而影响介质电阻率；所述瞬态干扰系统由恒电位仪(7)、切换控制器(5)、金属电极束(3)、辅助电极组(8)和参比电极(9)组成；通过调整恒电位仪(7)的输出值和输出周期模拟阴极保护、杂散电流的干扰强度和干扰频率；所述金属电极束(3)采用呈10
×
10排列的100支金属电极(10)，金属电极与研究埋地管道同材质；所述金属电极(10)用绝缘封料(11)密封，相邻电极间隙为0.1～0.2mm，金属电极束(3)一端连接金属电极束导线(4)，另一端裸露在实验介质内作为工作面，100支金属电极(10)的形状尺寸均相同；将金属电极(10)分为两组，10
×
10排列中(5，5)、(5，6)、(6，5)、(6，6)中的任意一支为独立组，其余99支电极为工作电极组，独立组的金属电极连接到切换控制器(5)的WE1端口，工作电极组的电极通过切换控制器(5)的WE2端口与恒电位仪(7)的WE端连接，切换控制器(5)内置程序控制99个电极的切换频率为1～2秒切换1次；所述参比电极(9)与恒电位仪(7)的RE端连接，所述辅助电极组(8)与恒电位仪(7)的CE端连接；所述参比电极(9)为饱和甘汞电极或饱和硫酸铜电极；所述辅助电极组(8)为钛网片；所述干扰测试系统由金属电极束(3)、金属电极束导线(4)、切换控制器(5)和零电阻电流计(6)，零电阻电流计(6)两端分别与切换控制器(5)的WE1端和WE2端连接，用于测量阳极瞬态干扰下电极束每支电极的电流反馈信号。2.根据权利要求1所述的一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置，其特征在于：所述实验介质根据测试需求添加适当离子，以模拟实际腐蚀环境。3.根据权利要求1所述的一种埋地管道杂散电流阳极瞬态干扰腐蚀监测装置，其特征在于：运用法拉第定律通过电流密度计算阳极瞬态干扰下电极局部腐蚀速率；腐蚀速率表示单位时间内金属腐蚀程度的大小，在任意时刻单位面积上金属溶解失去的质量与该时刻通过腐蚀电池的电流密度遵守法拉第定律。如果腐蚀速率用单位面积单位时间金属溶解的摩尔数表示，则根据法拉第定律得：式中：v—腐蚀速率，mol/m2s；ΔW—失重量，g；i—电流密度，A/m2；n—得失电子数；F—法拉第常数，96500C/mol；M—金属原子量，g/mol；S—腐蚀面积，m2；t—通电时间，s...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜建，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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