阅读说明：本技术 核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统 (Nuclear power plant buried pipeline cathodic protection effectiveness monitoring system ) 是由 章强 刘朝 魏松林 肖调兵 黄红科 方江 高路杨 但体纯 陈银强 陈黉君 侯涛 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本公开属于核电维修技术领域,具体涉及一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统。本公开实施例中,由于试片的通电电位和断电电位之差既可以包括测试过程中外加电流阴极保护系统产生的欧姆电压降,又可以包括牺牲阳极系统,以及其它杂散电流干扰产生的欧姆电压降,因此,本公开实施例通过试片的通电电位和断电电位之差,可以在待测管道无法与牺牲阳极断开的情况下,更加全面的确定测试过程中存在欧姆电压降,进而使确定的待测管道的阴极保护电位能够更加准确反应待测管道阴极保护实际状态。(The disclosure belongs to the technical field of nuclear power maintenance, and particularly relates to a system for monitoring cathode protection effectiveness of a buried pipeline of a nuclear power plant. In the embodiment of the present disclosure, the difference between the energization potential and the power-off potential of the test strip may include an ohmic voltage drop generated by an external current cathodic protection system in the testing process, and may include a sacrificial anode system, and an ohmic voltage drop generated by interference of other stray currents, so that the difference between the energization potential and the power-off potential of the test strip in the embodiment of the present disclosure may more comprehensively determine that there is an ohmic voltage drop in the testing process under the condition that the pipeline to be tested cannot be disconnected from the sacrificial anode, and further enable the determined cathodic protection potential of the pipeline to be tested to more accurately reflect the actual state of the cathodic protection of the pipeline to be tested.)

核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统

技术领域

本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统。

背景技术

核电厂埋地钢质管道铺设于地下，通常采用防腐层加区域性阴极保护联合的防护措施来减缓其土壤腐蚀。但是随着埋地管道服役年限的增长，防腐层不可避免的会发生降质；另外防腐层在加工、安装和维修期间不可避免的会产生防腐层缺陷，而阴极保护系统将作为最后一道重要的屏障来减缓防腐层缺陷处管道本体的土壤腐蚀。

埋地管道防腐层缺陷处的阴极保护电位的评价是埋地管道区域性阴极保护有效性的重要评价参数之一，其准确评价关系到核电厂埋地管道区域性阴极保护系统正常运行，也关系到核电厂埋地管道的防腐蚀措施的有效性评价，已经成为核电厂埋地管道老化管理持续关注的焦点之一。通常来讲，在对埋地管道进行阴极保护电位测量过程中，埋地管道及其周围土壤产生的欧姆电压降会对其阴极保护电位产生影响，导致埋地管道的电位测量结果准确性降低。因此，如何有效的消除欧姆电压降成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统。

根据本公开实施例的一方面，提供一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统，所述核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统包括：阴极保护测试桩、电位测量子系统以及控制器，所述电位测量子系统包括：第一参比电极、第二参比电极、第一电位采集记录仪、第二电位采集记录仪、开关以及试片；

所述阴极保护测试桩与埋设在地下的待测管道连接，所述待测管道连接阴极保护电源和辅助阳极地床，所述阴极保护测试桩还与所述第一参比电极连接，所述第一参比电极插设在地表，所述第一参比电极与所述阴极保护测试桩之间串联有第一电位采集记录仪；

所述试片包括缺陷部件，所述缺陷部件的材料与所述待测管道的材料相同，所述试片埋设在所述待测管道上方的土壤中，所述第二参比电极插设在所述缺陷部件上方的地表；

所述第二参比电极与所述阴极保护测试桩连接，所述第二参比电极与所述阴极保护测试桩之间串联有所述第二电位采集记录仪和所述开关；

所述缺陷部件与电缆的一端连接，所述电缆的另一端连接在所述第二电位采集记录仪和所述开关之间；

所述控制器分别与所述第一电位采集记录仪和所述第二电位采集记录仪连接，所述控制器能够获取所述第一电位采集记录仪采集的第一电位数据，所述控制器还能够获取所述第二电位采集记录仪在所述开关闭合的情况下采集的第二电位数据，以及所述第二电位采集记录仪在所述开关断开的情况下采集的第三电位数据；

所述控制器将所述第二电位数据和所述第三电位数据之差，作为欧姆电压降；

所述控制器根据所述第一电位数据和确定的欧姆电压降，确定所述待测管道的阴极保护电位。

在一种可能的实现方式中，所述核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统还包括：第一触发器和第二触发器；

所述第一触发器与所述开关连接，所述第二触发器与所述第二电位采集记录仪连接；

所述第一触发器触发所述开关断开的时刻与所述第二触发器触发所述第二电位采集记录仪采集数据的时刻相同；

所述第一触发器触发所述开关闭合的时刻与所述第二触发器触发所述第二电位采集记录仪采集数据的时刻相同。

在一种可能的实现方式中，所述缺陷部件暴露在土壤中的面积与所述待测管道最大的缺陷面积相同。

在一种可能的实现方式中，所述核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统包括：多个电位测量子系统；

所述待测管道包括多个待测区域，每个电子测量子系统设置在一个待测区域对应的地表；

所述控制器根据从每个电位测量子系统获取的第一电位数据、第二电位数据和第三电位数据，确定该电位测量子系统所对应的待测区域的阴极保护电位。

在一种可能的实现方式中，各试片埋设在所述待测管道轴线的正上方。

在一种可能的实现方式中，所述试片还包括防腐部件，所述防腐部件的材料与所述待测管道的防腐层材料相同。

在一种可能的实现方式中，所述试片为饼状。

在一种可能的实现方式中，所述缺陷部件和所述防腐部件均为饼状，所述防腐部件上表面开设凹槽，所述缺陷部件嵌入在所述凹槽中。

在一种可能的实现方式中，所述防腐部件的材料包括聚氯乙烯。

在一种可能的实现方式中，所述缺陷部件的材料包括钢。

本发明的有益效果在于：本公开实施例中，由于试片的通电电位和断电电位之差既可以包括测试过程中外加电流阴极保护系统产生的欧姆电压降，又可以包括牺牲阳极系统，以及其它杂散电流干扰产生的欧姆电压降，因此，本公开实施例通过试片的通电电位和断电电位之差，更加全面的确定测试过程中存在欧姆电压降，无需断开待测管道与牺牲阳极和阴极保护电源之间的连接，既保障外加电流阴极保护系统和牺牲阳极阴极保护系统的正常运行，又能够更准确的获得待测管道的阴极保护电位。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统中试片俯视图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统中试片的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统的示意图。如图1所示，该核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统可以包括：阴极保护测试桩10、电位测量子系统以及控制器(图中未示出)，所述电位测量子系统可以包括：第一参比电极12、第二参比电极20、第一电位采集记录仪11、第二电位采集记录仪21、开关22以及试片23。

在本公开实施例中，控制器可以例如为笔记本电脑、台式电脑或服务器等计算机设备，本公开实施例对控制器的类型不做限定。

作为本实施例的一个示例，埋设在地下的待测管道32可以连接有阴极保护电源31和辅助阳极地床30，阴极保护测试桩10的下端可以插入土壤中待测管道32连接，阴极保护测试桩10的上端可以露出地表，第一参比电极12的下端可以插设在地表，阴极保护测试桩10的上端可以与第一参比电极12的上端通过电缆连接，第一参比电极12与阴极保护测试桩10之间可以串联有第一电位采集记录仪11。

试片23可以包括缺陷部件(图中未示出)，缺陷部件的材料可以与待测管道32的材料相同(例如，待测管道32的本体可以为合金钢，则缺陷部件的材料也可以为成分相同的合金钢)，这样，可以使得试片23较为准确的模拟待测管道32缺陷部位的电位。可以将试片23埋设在待测管道32上方的土壤中(例如，试片23的埋深可以与管道的埋深相一致，又如，可以将试片埋设在土壤中距离地表10至20厘米的位置，以节约人力物力成本)，可以将第二参比电极20的下端插设在缺陷部件上方的地表。

第二参比电极20的上端可以与阴极保护测试桩10连接，第二参比电极20与阴极保护测试桩10之间可以串联有第二电位采集记录仪21和开关22；缺陷部件可以与电缆的一端连接，电缆的另一端可以连接在第二电位采集记录仪21和开关22之间；

可以控制阴极保护电源31输出恒流电流，并可以闭合开关22，保持试片23通电预设时长(例如24小时或更长)，使得试片23充分极化。控制器可以获取该第一电位采集记录仪11采集的待测管道32在通电状态下的第一电位数据。控制器可以在开关22闭合的状态下，获取第二电位采集记录仪21采集的试片23在通电情况下的第二电位数据，控制器还可以在开关22断开的状态下，获取第二电位采集记录仪21采集的试片23在断电情况下的第三电位数据。

控制器将第二电位数据和第三电位数据之差，作为欧姆电压降；控制器可以根据第一电位数据和确定的欧姆电压降，确定待测管道32的阴极保护电位。例如，控制器可以将第一电位数据与欧姆电压降之差，作为待测管道32的阴极保护电位。又如，控制器可以确定欧姆电压降与调整系数的乘积，并将第一电位数据与该乘积之差作为待测管道32的阴极保护电位。

通常来讲，核电厂埋地管道区域性阴极保护系统一般采用外加电流和牺牲阳极联合保护，并且牺牲阳极通过铜芯电缆直接连接在管道外壁，仅通过阴极保护电源的瞬间断电，只能消除阴极保护电源系统产生的欧姆电压降，而不能消除牺牲阳极系统产生的欧姆电压降，本公开实施例中，本公开实施例中，由于试片的通电电位和断电电位之差既可以包括测试过程中外加电流阴极保护系统产生的欧姆电压降，又可以包括牺牲阳极系统，以及其它杂散电流干扰产生的欧姆电压降，因此，本公开实施例通过试片的通电电位和断电电位之差，更加全面的确定测试过程中存在欧姆电压降，无需断开待测管道与牺牲阳极和阴极保护电源之间的连接，既保障外加电流阴极保护系统和牺牲阳极阴极保护系统的正常运行，又能够更准确的获得待测管道的阴极保护电位。

在一种可能的实现方式中，核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统还可以包括：第一触发器和第二触发器；第一触发器可以与开关连接，第二触发器可以与第二电位采集记录仪连接；

第一触发器触发开关断开的时刻与第二触发器触发第二电位采集记录仪采集数据的时刻相同；第一触发器触发开关闭合的时刻与第二触发器触发第二电位采集记录仪采集数据的时刻相同。举例来讲，第一发器和第二触发器的计时器可以同步(例如第一触发器和第二触发器可以通过GPS信号实现计时器同步，第一触发器和第二触发器也可以通过其他通信方式实现计时器同步，本公开实施例对此不做限定)，这样，第一触发器和第二触发器可以相同的时刻发送触发信号，在第一触发器触发开关闭合时，第二触发器也可以同时触发第二电位采集记录仪采集数据；在第一触发器触发开关断开时，第二触发器也可以同时触发第二电位采集记录仪采集数据。这样，可以实现对试片的通电电位数据和断电电位数据的自动、准确的采集，无需复杂的控制系统。

在一种可能的实现方式中，缺陷部件暴露在土壤中的面积与待测管道最大的缺陷面积相同。这样，确定的阴极保护电位可以反映待测管道最大缺陷部位的电位情况，如果确定的阴极保护电位符合保护要求，则可以确定对待测管道其它防腐层缺陷部分的阴极保护都是充足的，由此进一步保障了阴极保护有效性。

在一种可能的实现方式中，核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统还可以包括：多个电位测量子系统；其中，每个电位测量子系统中的各元器件可以按照上述方式设置。

可以将待测管道划分为多个待测区域，每个电子测量子系统设置在一个待测区域对应的地表；

控制器分别根据从每个电位测量子系统获取的第一电位数据、第二电位数据和第三电位数据，确定该电位测量子系统所对应的待测区域的阴极保护电位。这样，可以分别确定待测管道多个不同区域的阴极保护电位，由此得到待测管道沿线的阴极保护电位的分布状态，更加全面、真实的反映待测管道的阴极保护情况。

在一种可能的实现方式中，各试片可以埋设在待测管道轴线的正上方。

在一种可能的实现方式中，试片还可以包括防腐部件，防腐部件的材料与待测管道的防腐层材料相同。这样，试片可以更加逼真的模拟待测管道的缺损部位的实际状态。

图2是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统中试片俯视图。图3是根据一示例性实施例示出的一种核电厂埋地管道阴极保护有效性监测系统中试片的剖视图。如图2和图3所示，试片可以为饼状，缺陷部件40和防腐部件41可以均为饼状，防腐部件41上表面开设凹槽，缺陷部件40嵌入在凹槽中。其中，防腐部件的材料可以包括聚氯乙烯。缺陷部件的材料可以包括钢。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。