埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于埋地管道防腐層的試驗(yàn)方法和裝置，具體而言，涉及一種埋 地管道防腐層的陰極剝離試驗(yàn)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了防止埋地鋼質(zhì)管道發(fā)生外部腐蝕破壞、確保埋地長(zhǎng)輸管道的使用壽命和安全 運(yùn)行，常采用防腐層和陰極保護(hù)聯(lián)合保護(hù)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)埋地管道的外部防腐。
[0003] 3PE防腐層具有適用范圍廣、防護(hù)性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代中期在我國(guó) 管道工程中應(yīng)用以來(lái)，累計(jì)使用量已經(jīng)超過(guò)上萬(wàn)公里。但是，3PE防腐層在運(yùn)輸、施工和運(yùn)行 過(guò)程中也難免受到機(jī)械損傷而出現(xiàn)破損點(diǎn)，從而導(dǎo)致金屬管體暴露于周圍土壤介質(zhì)中。
[0004] 施加陰極保護(hù)能夠?qū)ζ茡p點(diǎn)暴露出的金屬起到良好的保護(hù)作用，但陰極過(guò)程所產(chǎn) 生的產(chǎn)物（OH-和H 2)對(duì)3PE防腐層產(chǎn)生一定的影響，造成防腐層剝離，稱為陰極剝離。
[0005] 管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)是評(píng)判防腐層抗剝離性能的重要檢測(cè)手段，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》、SY/T 0094《管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法（粘接電 解槽法）》和SY/T 0413《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》均涉及該方法。在這些標(biāo) 準(zhǔn)中，剝離試驗(yàn)或測(cè)試均是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，具體的試驗(yàn)參數(shù)如下表1所示：
[0006] 表1國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)陰極剝離試驗(yàn)方法比較
[0007]
[0008] 注：Vsce為相對(duì)飽和甘汞電極電位。
[0009] 對(duì)目標(biāo)管道試樣根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行剝離試驗(yàn)，采用3% NaCl溶液作為試驗(yàn)溶液， 通電電位為-I. 5Vsee，試驗(yàn)溫度65°C，試驗(yàn)周期48h。試驗(yàn)結(jié)果如下表2所示：
[0010] 表2標(biāo)準(zhǔn)方法剝離試驗(yàn)結(jié)果
[0011]
[0012] 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257和SY/T 0413,計(jì)算各試驗(yàn)的剝離距離，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257， 剝離距離應(yīng)<6臟(65<€，4811，-1.5\〇。如表2所示，各組試驗(yàn)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，該目 標(biāo)管道在現(xiàn)場(chǎng)服役情況下卻出現(xiàn)了陰極剝離情況，且剝離情況嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)圖片如圖9所示。 在圖9中，可以看到大于幾十毫米的剝離。
[0013] 現(xiàn)場(chǎng)情況是復(fù)雜和變化的，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法做出的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)難以吻合，這樣 在管道建設(shè)和維護(hù)階段就會(huì)引起誤判，危害管道的安全運(yùn)營(yíng)。因此需要找到一種管道防腐 層陰極剝離試驗(yàn)方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果基本一致。
[0014] 在現(xiàn)有的專利申請(qǐng)公開(kāi)中，也未有涉及標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法存在的上述問(wèn)題，更未提出 任何解決方案。例如，專利CN201310300199《一種應(yīng)力與雜散電流耦合作用下埋地鋼質(zhì)管 道涂層剝離與腐蝕試驗(yàn)方法》，提出了一種在復(fù)雜耦合條件下進(jìn)行剝離試驗(yàn)的裝置，但是其 主要解決的是介質(zhì)環(huán)境耦合問(wèn)題，以模擬更加復(fù)雜環(huán)境下的剝離；專利CN201322716Y《一 種用于管道涂層陰極剝離試驗(yàn)測(cè)定裝置》公開(kāi)了一種用于管道涂層陰極剝離試驗(yàn)的測(cè)定裝 置，但其主要改進(jìn)了玻璃筒和試驗(yàn)試件的連接密封問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種埋地管道防腐層 陰極剝離試驗(yàn)方法，其包括以下步驟：從被測(cè)管段上切取試件，在試件防腐層表面鉆人為缺 陷孔，將試件與試驗(yàn)裝置的箱體相粘接，并通過(guò)設(shè)置于箱體的開(kāi)口或開(kāi)槽使得試件包括人 為缺陷孔的部分與試驗(yàn)介質(zhì)相接觸；利用參比電極、輔助陽(yáng)極和恒電位儀對(duì)試件施加陰極 保護(hù)，其中，參比電極和輔助陽(yáng)極插入試驗(yàn)介質(zhì)；恒電位儀的負(fù)極與試驗(yàn)試件相連，恒電位 儀的正極與輔助陽(yáng)極相連；將所述恒電位儀的斷電電位設(shè)定為試驗(yàn)的控制電位；測(cè)量試件 的剝離距離。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，恒電位儀具有自動(dòng)通斷 電功能，其反饋線分別連接試驗(yàn)試件和參比電極，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷電電位的反饋控制。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，試件的尺寸為 150mmX 150mm ~300mmX 300mm〇
[0018] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，人為缺陷孔的 孔徑為3. 2mm~6. 4mm〇
[0019] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，在不同斷電電 位條件下進(jìn)行試驗(yàn)，斷電電位設(shè)定值最正為所述試件的自然腐蝕電位，最負(fù)為-I. 50Vces。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，試驗(yàn)周期為30 天、60天或90天，每組試驗(yàn)采用3個(gè)平行試樣。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，在試件的防腐 層表面中心鉆人為缺陷孔，鉆頭的錐尖完全進(jìn)入鋼中，鉆頭的圓柱部分與鋼表面接觸。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，以人為缺陷孔 為中心，用刀在防腐層表面做出米字型的切口，用刀挑起防腐層，測(cè)量并記錄各個(gè)方向上的 剝離距離。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)方法，可選地，比較不同斷電 電位下剝離距離的變化，將剝離距離發(fā)生明顯增大的斷電電位確定為斷電電位的臨界值。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種埋地管道3PE防腐層陰極剝離實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方 法，其包括以下步驟：從被測(cè)管段上切取試驗(yàn)試件，在該試驗(yàn)試件的防腐層中心鉆人為缺陷 孔；將無(wú)底或開(kāi)槽的透明塑料筒粘結(jié)在防腐層表面，該塑料桶與人為缺陷孔同心；將試驗(yàn) 介質(zhì)倒入透明塑料筒內(nèi)，將輔助陽(yáng)極和飽和Cu/CuS0 4參比電極插入試驗(yàn)介質(zhì)；將輔助陽(yáng)極 連接恒電位儀的正極，將試驗(yàn)試件連接該恒電位儀的負(fù)極，其中，將所述恒電位儀的斷電電 位設(shè)定為試驗(yàn)的控制電位；測(cè)試剝離距離。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道3PE防腐層陰極剝離實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法，恒電位儀具 有自動(dòng)通斷電功能，其反饋線分別連接試驗(yàn)試件和參比電極，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷電電位的反饋控制。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種埋地管道3PE防腐層陰極剝離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方 法，其包括以下步驟：從被測(cè)管段上切取一片試驗(yàn)試件，規(guī)格為300_X300mm ;在試件中部 防腐層表面鉆人為缺陷孔，孔徑為6. 4mm，鉆頭的錐尖完全進(jìn)入鋼中，鉆頭的圓柱部分與鋼 表面接觸；將試件置于試驗(yàn)裝置底板的矩形槽處，防腐層一側(cè)朝下，將防腐層與該矩形槽的 接觸部分用密封膠密封，其中，試驗(yàn)裝置具有恒電位儀或者使用服役管道的陰極保護(hù)系統(tǒng) 的恒電位儀，將該恒電位儀的斷電電位設(shè)定為試驗(yàn)的控制電位；將試驗(yàn)裝置埋入在服役管 道附近的試驗(yàn)坑；挖開(kāi)試驗(yàn)坑，拆除試驗(yàn)裝置，對(duì)試驗(yàn)試件進(jìn)行剝離距離的測(cè)試。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道3PE防腐層陰極剝離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，恒電位儀具有 自動(dòng)通斷電功能。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn) 裝置包括：箱體，輔助陽(yáng)極，恒電位儀，反饋線和參比電極，其中，輔助陽(yáng)極伸入箱體內(nèi)部，從 而浸入到箱體內(nèi)部的試驗(yàn)介質(zhì)，該輔助陽(yáng)極用于對(duì)試驗(yàn)介質(zhì)施加控制電壓；通過(guò)設(shè)置在箱 體底部的開(kāi)口或者開(kāi)槽，使得試驗(yàn)介質(zhì)侵沒(méi)試驗(yàn)試件包括人為缺陷孔的部分；恒電位儀具 有自動(dòng)通斷電功能，以試驗(yàn)試件的斷電電位作為控制電位，該恒電位儀的負(fù)極與試驗(yàn)試件 相連，該恒電位儀的正極與輔助陽(yáng)極相連；反饋線分別連接試驗(yàn)試件和參比電極，以實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)試驗(yàn)試件的斷電電位，并將試驗(yàn)試件的斷電電位反饋到恒電位儀，作為恒電位儀的控制 電位，使得恒電位儀的輸出電位與反饋得到的斷電電位一致。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)裝置，可選地，用無(wú)底或開(kāi)槽 的透明塑料桶來(lái)實(shí)現(xiàn)箱體。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的埋地管道防腐層陰極剝離試驗(yàn)裝置，可選地，試驗(yàn)介質(zhì)是氯 化鈉溶液。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 的裝置，該裝置包括：箱體，輔助陽(yáng)極，恒電位儀和參比電極，其中，輔助陽(yáng)極伸入掩埋試驗(yàn) 裝置的土壤中，并通過(guò)導(dǎo)線與恒電位儀連接；箱體的底板設(shè)置有開(kāi)口或者開(kāi)槽，使得置于箱 體內(nèi)的試驗(yàn)試件的包括人為缺陷孔的部分能夠與箱體外部的土壤接觸；箱體的底板設(shè)置有 開(kāi)孔，使得參比電極能夠伸出箱體與外部的土壤接觸；恒電位儀對(duì)試驗(yàn)試件施加陰極保護(hù) 電位，該恒電位儀的負(fù)極與試驗(yàn)試件連接，該恒電位儀的正極與輔助陽(yáng)極連接；通過(guò)導(dǎo)線將 試驗(yàn)試件的斷電電位反饋到恒電位儀，作為恒電位儀的控制電位。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于埋地管道3PE防腐層陰極剝離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的裝置，可選 地，試驗(yàn)裝置還包括陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端，用于對(duì)試驗(yàn)試件的通斷電電位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 該陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端通過(guò)導(dǎo)線分別連接試驗(yàn)試件和參比電極，并通過(guò)導(dǎo)線