阅读说明：本技术 一种测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度的装置 (Device for measuring corrosion current density of outer wall coating of natural gas pipeline ) 是由 王硕 李长俊 贾文龙 吴瑕 靳悦 李晓宇 罗金华 江林峪 于 2021-10-07 设计创作，主要内容包括：本发明属于天然气管道输送安全领域,具体涉及一种测量测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度的装置,结合其外加管道阴极保护系统使用,所述装置包括卡扣(1)、电极探头(2)、螺栓(3)和恒电位仪(8)；卡扣(1)承载电极探头(2)与管道(9)通过螺栓(3)接触、配合；电极探头(2)旨在获取流经本装置的电流信号,此电流与管道阴极保护系统的输出电流联用,可计算出管道外壁的涂层腐蚀电流密度。此装置安装方便,操作简单,成本低廉,在复杂的现场情况下可在线测量天然气管道外壁涂层的腐蚀电流密度,有较强的实用性。(The invention belongs to the field of natural gas pipeline transportation safety, and particularly relates to a device for measuring corrosion current density of a coating on the outer wall of a natural gas pipeline, which is used in combination with an external pipeline cathode protection system and comprises a buckle (1), an electrode probe (2), a bolt (3) and a potentiostat (8); the clamp (1) bears the electrode probe (2) and is contacted and matched with the pipeline (9) through the bolt (3); the electrode probe (2) is used for acquiring a current signal flowing through the device, and the current is combined with the output current of the pipeline cathode protection system to calculate the coating corrosion current density of the outer wall of the pipeline. The device is convenient to install, simple to operate and low in cost, can measure the corrosion current density of the outer wall coating of the natural gas pipeline on line under the complex field condition, and has strong practicability.)

一种测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度的装置

技术领域

本发明属于天然气管道输送安全领域，具体涉及一种测量测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流 密度的装置，结合其外加管道阴极保护系统使用。

背景技术

2020年《国内外油气行业发展报告》报告表明，随着世界主要经济体目标的明 确，将深度引发油气供需两侧的结构性变革，油气行业正加速转型升级。未来五年，全球油 气市场将进入变动期，天然气仍将是需求增长最快的化石能源，基本形成了以西气东输系统、陕京管道系统、川气东送、中缅天然气管道、永唐秦、东北天然气管网等为主的主干网络，形成了“全国一张网”的供气格局。然而随着各管道的服役期限逐渐变长，涂层可能会产生破损，不仅会影响防腐效果，严重可能还会发生穿孔，威胁管道运行寿命与安全。

现有的技术中，针对管道外壁涂层腐蚀这一情况，尚未有直接测量管道外壁涂层腐蚀电流密 度的仪器，因此有必要设计一种装置，实时测量管道外壁涂层的腐蚀电流密度，以掌握管道 运营情况，适时修补受损涂层。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度的装置，结合其外加阴极保 护系统使用。该装置安装便捷，易于操作，成本低廉，可以在线测量已加装阴极保护的管道 外壁涂层腐蚀情况。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种测量管道外壁涂层腐蚀电流密度的装置，与外加电流阴极保护系统配合使用， 该装置包括卡扣1、电极探头2、螺栓3与恒电位仪8。

所述电极探头2的顶端固接在卡扣1上，底端与管道外壁接触；卡扣1与管道9通过螺栓3 相互配合；

所述电极探头2包括内部填充有绝缘填料6的绝缘护套7以及竖直设置在所述绝缘护套7内 部且相互绝缘的检测电极4和管材电极5；

所述检测电极4和管材电极5与管道9的内部环境接触，其中，所述检测电极5的顶端通过 导线分别接入恒电位仪8的阳极端和参比电极端，所述管材电极5的顶端通过导线接入恒电 位仪8的阴极端。

所述检测电极4和管材电极5位于绝缘填料正中央，其截面积较小仅为1cm²，适应管道呈微 弧形，与管道9相切，绝缘护套7与检测电极4、管材电极5、管道9相适应，切于管道外壁。 所述卡扣1为表面涂覆防腐漆的钢制卡扣，或者为绝缘材料制卡扣，所述绝缘材料包括但不 限于玻璃钢、聚氯乙烯和聚四氟。

所述管材电极5的材质与管道9的材质相同。

所述检测电极4为一个或多个的耐极化、电位稳定的电极，用于测量管材电极5的阴极保护 电位、电流信号。

所述检测电极4为下列电极组合中的任意一种：

1)铂电极，或Ag/AgCl电极，或不锈钢电极；

2)铂电极和Ag/AgCl电极；

3)铂电极和不锈钢电极；

4)Ag/AgCl电极和不锈钢电极。

所述检测电极4和管材电极5均为截面积为1±0.3cm²的圆柱体，检测电极4和管材电极5 共同密封于中空的圆柱形绝缘护套6中，密封后各个电极的底端露出绝缘填料7的底面。

所述绝缘护套6内部填充的绝缘填料7为环氧树脂。

所述装置与牺牲阳极阴极保护系统联用时，所述装置进一步包括阳极发生电流传感器；牺牲 阳极阴极保护系统的每个牺牲阳极上串联一个阳极发生电流传感器。

本发明提供一种利用所述的装置测量天然气管道外壁涂层破损率的方法，与外加电流阴极保 护系统配合使用，该方法包括如下步骤：

1)电路连接：将该装置的检测电极4分别连接恒电位仪8的阳极端和参比电极端，管材电极5 连接恒电位仪8的阴极端；

2)调整测量：调整恒电位仪8的输出电流I₂，使管材电极5的自然电位与极化电位的差值与 管道9的阴极保护系统中管道9的自然电位与极化电位的差值相等；

3)计算腐蚀电流密度：读取管道9的阴极保护系统的输出电流I₁，恒电位仪8的输出电流I₂， 代入以下管道9外壁的涂层腐蚀电流密度i_corr计算公式：i_corr＝(I₂-I₁)/A，式中，A为管道9的 外壁面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明装置安装简便，操作程序相对简单，经济实用，能够应对各种复杂的现场工作环境。

2、电极探头的检测电极和管材电极在工作期间均无损耗，设计寿命长，一般情况下只要不更 换管道，装置也无需更换。

附图说明

图1为本发明一种测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度装置的主示剖面示意图；

图2为电极探头2的横截面示意图；

其中：

1卡扣

2电极探头

3螺栓

4检测电极

5管材电极

6绝缘护套

7绝缘填料

8恒电位仪

9管道

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

所述卡扣1为金属卡扣，表面涂覆防腐层，卡扣大小与测量管道管径尺寸相适应，卡扣材料 也可为玻璃钢、聚氯乙烯、聚四氟等绝缘材料。

所述电极探头2为两极探头，材质分别为铂和碳钢；碳钢与大多数天然气管道 10的材质接近，铂具有良好的耐极化性能，也可用但不限于贵金属氧化物等耐极化、电位稳定的材料替代。

如图2所示，所述电极探头2中，铂电极(检测电极4)和碳钢电极(管材电极5) 均为截面积为1cm²的圆柱体，两电极相互绝缘，共同密封于中空的圆柱形PVC绝缘护套6 中，护套空腔用绝缘填料7(环氧树脂)填充密封，密封后铂电极、碳钢电极仅露出绝缘填料7 的底面。

所述卡扣1承载电极探头2与管道9通过螺栓3通过连接、配合。

进一步地，所述电极探头2其作用是测量碳钢电极的阴极保护电位、电流信号；基于此目的， 可以使用但不限于，如由Ag/AgCl电极、铂电极和碳钢电极组成的三电极探头，或者由 Ag/AgCl电极、不锈钢电极和碳钢电极组成的三电极探头。

本发明测量天然气管道外壁涂层腐蚀电流密度时，涉及到配合外加电流阴极保护系统使用， 即所述装置进一步包括阳极发生电流传感器：牺牲阳极阴极保护系统的每个牺牲阳极上串联 一阳极发生电流传感器，所测电流之和即为管道阴极保护系统的输出电流，如牺牲阳极数量 庞大，可选择在几个典型牺牲阳极上串联阳极发生电流传感器，测量这几个牺牲阳极电流值 后取平均数，视为单支牺牲阳极的发生电流，与阳极个数相乘所得结果即为管外阴极保护系 统的输出电流。最后根据恒电位仪的输出电流、管道外表面积，计算管道外壁涂层腐蚀电流 密度。