CN109813764A - 穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置，该方法包括对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值；对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降；对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，根据多组同一时刻流入穿越段管道的电流值、从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率，进而确定穿越段管道防腐层绝缘性能。该方法可实现对在役穿越段管道防腐层绝缘性能的定期检测与评价。

Description

穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置

技术领域

本发明涉及油气管道腐蚀控制技术领域，特别涉及一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置。

背景技术

在油气管道建设过程中，经常采用水平定向钻技术来穿越公路、铁路、河流等不易或不适合开挖施工的区域。在管道施工回拖过程中，管道的防腐层易被土壤中的岩石划伤而破损，而防腐层作为管道金属腐蚀与防护的一道重要屏障，其完整性直接关系到管道的使用寿命。因而，对于穿越段管道防腐层绝缘性能进行评价就显得尤为重要。

相关技术中，穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法主要是在目标管段附近安装临时接地极，并对埋地钢质管道施加一定的直流电流，通过测量定向钻穿越的入土端和出土端的通断电位、管道电流、深层土壤点阻力等参数，计算得到防腐层的归一化电动率，通过与给定的参考值进行对比，定量评价穿越段管道防腐层的绝缘性能。

然而，相关技术中的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法仅限于管道施工期间应用，适用于穿越段管道与主管道处于未连接状态，而对于穿越段管道与主管道已经连接的在役的埋地钢质管道，由于穿越段管道的长度相对于在役的埋地长输管道只占很小一部分，能够从穿越段管道流入的电流量很小，难以识别出准确的电流值，因而，相关技术中的方法并不适用于在役穿越段管道防腐层绝缘性能的评价。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法及装置，以实现在役穿越段管道防腐层绝缘性能的定期检测与评价。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法，所述方法包括：

开启直流电流源，并多次通断电流中断器；

从第一数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位；

从第二数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位，其中，每组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位的测取在时间上同步；

对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值；

对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降；

对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与所述第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降；

根据多组所述同一时刻流入穿越段管道的电流值、所述从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及所述从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率；

根据多个所述穿越段管道防腐层的平均电导率，确定穿越段管道防腐层绝缘性能。

可选的，所述开启直流电流源，并多次通断电流中断器具体包括：

设置所述直流电流源的输出电流为第一阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器；

设置所述直流电流源的输出电流为第二阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器；

设置所述直流电流源的输出电流为第三阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器。

另一方面，提供了一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，所述装置包括：直流电流源、电流中断器、辅助阳极、第一数据采集机构和第二数据采集机构，其中，

所述直流电流源的负极与第一非穿越段管道电连接，所述直流电流源的正极与所述电流中断器电连接，所述电流中断器与所述辅助阳极相连；

所述第一数据采集机构设置在穿越段管道的第一端，用于获取经过所述第一端的电流、通电电位和断电电位；

所述第二数据采集机构设置在穿越段管道的第二端，用于与所述第一数据采集机构同步获取经过所述第二端的电流、通电电位和断电电位；

所述第一端与所述第二端之间的管道为穿越段管道，所述第一端与第二非穿越段管道相连，所述第二端与所述第一非穿越段管道相连。

可选的，所述第一数据采集机构包括第一参比电极、第一数据采集器和第一电流环；

所述第一电流环设置在所述第一端，所述第一参比电极与地面相接触，所述第一数据采集器放置在地面上；

所述第一数据采集器分别与所述第一参比电极、所述第一电流环和所述第二非穿越段管道相连。

可选的，所述第二数据采集机构包括第二参比电极、第二数据采集器和第二电流环；

所述第二电流环设置在所述第二端，所述第二参比电极与地面相接触，所述第二数据采集器放置在地面上；

所述第二数据采集器分别与所述第二参比电极、所述第二电流环和所述第一非穿越段管道相连。

可选的，所述第一数据采集器上设置有第一GPS时钟同步组件，所述第二数据采集器上设置有所述第二GPS时钟同步组件；

所述第一GPS时钟同步组件与所述第二GPS时钟同步组件信号相连。

可选的，所述电流中断器上设置有第三GPS时钟同步组件；

所述第三GPS时钟同步组件与所述第一GPS时钟同步组件或所述第二GPS时钟同步组件相连。

可选的，所述第一参比电极和所述第二参比电极位于管道的正上方。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

通过开启直流电流源，并多次通断电流中断器，利用第一数据采集机构获取多组经过第一端的电流、通电电位和断电电位，第二数据采集机构获取多组经过第二端的电流、通电电位和断电电位，其中，每组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位的测取在时间上同步，对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值；对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降；对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降；根据多组同一时刻流入穿越段管道的电流值、从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率；再根据多个穿越段管道防腐层的平均电导率，确定穿越段管道防腐层绝缘性能，实现了对在役穿越段管道防腐层绝缘性能的定期检测与评价，解决了相关技术仅限于管道施工期间应用的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置在使用过程中电流的路径示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1-直流电流源，

2-电流中断器，

3-辅助阳极，

4-第一数据采集机构，41-第一参比电极，42-第一数据采集器，43-第一电流环，

5-第二数据采集机构，51-第二参比电极，52-第二数据采集器，53-第二电流环，

6-第一非穿越段管道，

7-穿越段管道，71-第一端，72-第二端，

8-第二非穿越段管道，

9-土壤，

10-测试桩。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法的流程图。该方法以某输气管道为例，该管道为一根支线管道，防腐层为三层聚乙烯(3LPE)，目标穿越段管段为一端河流穿越段。如图1所示，该穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法可以包括如下几个步骤：

步骤101、开启直流电流源，并多次通断电流中断器。

其中，直流电流源为恒电位仪。

为了保证测试过程中电流稳定，将恒电位仪设置为恒电流模式，并保证在每个通断周期完成后，输出电流值都能恢复到初始设定值。

提前设置电流中断器中的通断周期，通过时长设定组件和个数设定组件，分别设定每个通断周期的时长和通断周期的个数；同时，提前检测电流中断器与第一数据采集器和第二数据采集器是否GPS时钟同步，如果三者GPS时钟同步有至少一个时钟不同步，将三者调节同步后使用；如果GPS时钟同步，即可进行后续的步骤。

其中，开启直流电流源，并多次通断电流中断器具体包括：

设置直流电流源的输出电流为第一阈值，开启直流电流源，并在直流电流源处于开启状态下多次通断电流中断器；设置直流电流源的输出电流为第二阈值，开启直流电流源，并在直流电流源处于开启状态下多次通断电流中断器；设置直流电流源的输出电流为第三阈值，开启直流电流源，并在直流电流源处于开启状态下多次通断电流中断器。

也就是说，直流电流源的输出电流可以调节为多个数值，每个电流值可以重复测量多次，以确保测量结果的收敛性较好。

举例来说，可以依次设置恒电位仪的输出电流，其中第一阈值为1.0A、第二阈值为1.4A、第三阈值为1.8A，每个电流值可以重复测量5次。

步骤102、从第一数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位。

在每一个通断周期内，通过第一电流环获取经过穿越段管道的第一端的电流，并将电流值传送给第一数据采集器。

在每一个通断周期内，通过第一数据采集器内的电压表，通过将电压表的正极与第二非穿越段管道相连，将电压表的负极与第一参比电极相连，使得第一数据采集器可以获取并存储经过穿越段管道的第一端的通电电位和断电电位。

如此一来，通过测取多个通断周期，第一数据采集机构可以获取多组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位。

步骤103、从第二数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位，其中，每组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位的测取在时间上同步。

与第一数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第一端的电流相似，在每一个通断周期内，通过第二电流环获取经过穿越段管道的第二端的电流，并将电流值传送给第二数据采集器。

在每一个通断周期内，通过第二数据采集器内的电压表，通过将电压表的正极与第一非穿越段管道相连，将电压表的负极与第二参比电极相连，使得第二数据采集器可以获取并存储经过穿越段管道的第二端的通电电位和断电电位。

由于第一数据采集机构与第二数据采集机构只有在时间上同步测取第一端的电流、通电电位和断电电位和第二端的电流、通电电位和断电电位，在后续计算中才能消除外界干扰和管道上从穿越段以外的区域流入的电流值并获取从穿越段管道流入的电流在管道周围所引起的电压变化值，因而，每组经过穿越段的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位在时间上同步。

如此一来，通过测取多个通断周期，第二数据采集机构可以获取多组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位。

步骤104、对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值。

在一种可能的实现方式中，记施加的电流值为I₀，同步测量目标穿越段管道第一端的电流为I₁、第二端的电流为I₂。

可以根据如下公式计算同一时刻流入穿越段管道的电流值：

△I＝I₁-I₂

式中：△I为流入穿越段管道的电流值；I₁为每组第一端的电流值；I₂为每组第二端的电流值。

在同一时刻对每组第一端的电流值与第二端的电流值作差计算，可以消除外界干扰和管道上从穿越段以外的区域流入的电流值。

步骤105、对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降。

记施加的第一端的通电电位、断电电位分别为E_on1、E_off1。

可以根据如下公式计算从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降：

△E₁＝E_on1-E_off1

式中：△E₁为从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降；E_on1为第一端的通电电位；E_off1为第一端的断电电位。

步骤106、对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降。

记施加的第二端的通电电位、断电电位分别为E_on2、E_off2。

可以根据如下公式计算与第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降：

△E₂＝E_on2–E_off2

式中：△E₂为从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降；E_on2为第二端的通电电位；E_off2为第二端的断电电位。

通过计算同一时刻的从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降和在第二端引起的电压降，可以获取从穿越段管道流入的电流在管道周围所引起的电压变化值，便于消除由于测量时间不同步而产生的误差。

步骤107、根据多组同一时刻流入穿越段管道的电流值、从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率。

通过上述步骤304-306，可以列下表表1：

表1电流和电位测量计算表

穿越段管道防腐层的平均电导率的计算过程可按照现行标准中的规定进行，具体如下：

可以根据如下公式计算电位变化比:

式中：k为电位变化比。

如果电位变化比k在0.625～1.6之间，则用通用法进行计算评价，即：

式中：ΔE_平均为从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降和从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降的平均值。

可以根据如下公式计算穿越段管道防腐层的平均电导率：

式中：g(s)为穿越段管道防腐层的平均电导率。

如果电位变化比k不在0.625～1.6之间，可采用电位或者电流衰减方法评价，其中，

电位衰减法的计算公式为：

α＝ln[ΔE₁/ΔE₂]/L

电流衰减法的计算公式为：

α＝ln[I₁/I₂]/L

式中：L为第一端与第二端之间的距离；α为穿越段管道的衰减系数。

可以根据以下公式计算穿越段管道的电导率：

式中：r为单位长度管道的纵向电阻，g(s)为穿越段管道的电导率。

进一步地，可以根据以下公式计算穿越段管道防腐层的平均电导率：

式中：G为穿越段管道防腐层的平均电导率；A为穿越段管道的表面积，A＝πdL，d为穿越段管道外径，L为穿越段管道长度。

采用四电极法测量穿越段两端土壤电阻率，其中，测量深度与管道埋深一致，换算成1000Ω·cm下的防腐层电导率，也就是标称电导率为：

式中：λ为标称电导率。

在本发明实施例中，实测的平均土壤电阻率为56Ω·m。

按照上述标准的计算流程计算穿越段管道防腐层的平均电导率如表2所示：

表2防腐层平均电导率测试与计算数据

步骤108、根据多个穿越段管道防腐层的平均电导率，确定穿越段管道防腐层绝缘性能。

其中，根据现有标准中给出的评价准则确定防腐层绝缘性能，如下表表3所示：

表3防腐层标称电导率λ与防腐层质量的比照表

由上述标准可知，本发明实施例计算得到的标称电导率的结果1000～2000μS/m²之间。从工程本身的测量效果来看，该结果的收敛性较好，按照上表中的分级标准评价为中等。

综上，本发明实施例的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法，通过开启直流电流源，并多次通断电流中断器，从第一数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位，从第二数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位，其中，每组经过穿越段管道的第一端的电流与每组经过穿越段管道的第二端的电流的测取在时间上同步，对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值，对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降，对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，根据多组同一时刻流入穿越段管道的电流值、从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率，计算多个穿越段管道防腐层的平均电导率，再根据多个穿越段管道防腐层的平均电导率，确定穿越段管道防腐层绝缘性能，实现了对在役穿越段管道防腐层绝缘性能的定期检测与评价，解决了相关技术仅限于管道施工期间应用的技术问题。

下述为本发明的装置实施例，可以用于本发明方法实施例中，以实现方法实施例。

本发明实施例提供了一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其结构示意图如图2所示，该装置包括：直流电流源1、电流中断器2、辅助阳极3、第一数据采集机构4和第二数据采集机构5。

其中，直流电流源1的负极与第一非穿越段管道6电连接，直流电流源1的正极与电流中断器2电连接，电流中断器2与辅助阳极3相连；

第一数据采集机构4设置在穿越段管道7的第一端71，用于获取经过第一端71的电流、通电电位和断电电位；

第二数据采集机构5设置在穿越段管道7的第二端72，用于与第一数据采集机构4同步获取经过第二端72的电流、通电电位和断电电位；

第一端71与第二端72之间的管道为穿越段管道7，第一端71与第二非穿越段管道8相连，第二端72与第一非穿越段管道6相连。

需要说明的是，第二非穿越段管道8上存在防腐层的漏点，在电流中断器2处于闭合状态时，直流电流源1施加的电流可以从直流电流源1的正极，通过电流中断器2、辅助阳极3进入到土壤9中，再从防腐层的漏点流入到第二非穿越段管道8上，回流至直流电流源1的负极。

本领域技术人员可以理解的是，由穿越段管道7、第一非穿越段管道6、第二非穿越段管道8构成的管道处于在役的使用阶段，直流电流源1靠近第二端72，远离第一端71。

本发明实施例提供的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置的工作原理为：

通过直流电流源1的负极与第一非穿越段管道6电连接，直流电流源1的正极通过电流中断器2与辅助阳极3连接；

在电流中断器2处于闭合状态时，由于第一非穿越段管道6、穿越段管道7和第二非穿越段管道8彼此相连、且第二非穿越段管道8上存在防腐层的漏点，直流电流源1、第一非穿越段管道6、穿越段管道7、第二非穿越段段管道8、土壤9、辅助阳极3与电流中断器2可以共同构成一个闭合回路，如图3所示，有稳定的电流从穿越段管道7的第一端71流向第二端72，使得穿越段管道7实现临时的阴极保护。

由于电流中断器2不仅可以在闭合状态时连通闭合回路，而且可以在开启状态时可以中断闭合回路，利用第一数据采集机构4获取多组经过第一端71的电流、通电电位和断电电位，第二数据采集机构5获取多组经过第二端72的电流、通电电位和断电电位，其中，每组穿越段管道7的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道7的第二端的电流、通电电位和断电电位的测取在时间上同步，以便于消除外界干扰和管道上从穿越段以外的区域流入的电流值，对时间上同步的每组第一端71的电流与每组第二端72的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道7的电流值，对每组第一端71的通电电位与断电电位作差，得到流入穿越段管道7的第一端71的电压降，对每组第二端72的通电电位与断电电位作差，得到与第一端71的电压降同一时刻的流入穿越段管道7的第二端72的电压降，根据多组同一时刻流入穿越段管道7的电流值、流入穿越段管道7的第一端71的电压降及流入穿越段管道7的第二端72的电压降，得到多个穿越段管道7防腐层的平均电导率，再根据多个穿越段管道7防腐层的平均电导率，确定穿越段管道7防腐层绝缘性能。

因此，本发明实施例的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，利用直流电流源1、电流中断器2、辅助阳极3、第一数据采集机构4和第二数据采集机构5，实现对在役穿越段管道7防腐层绝缘性能的定期检测与评价，解决了相关技术仅限于管道施工期间应用的技术问题。

下面对于本发明实施例的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置进行进一步地描述说明：

对于直流电流源1而言，直流电流源1可以输出电流。

其中，直流电流源1可以为一种输出电流可调的直流电流源。直流电流源1可以为整流器或恒电位仪。其中，整流器是把交流电转换成直流电的装置，可用于供电；恒电位仪可以属于整流器下的一个分支，具有恒电位，恒电流的功能。

在由直流电流源1、第一非穿越段管道6、穿越段管道7、第二非穿越段管道8、土壤9、辅助阳极3与电流中断器2共同构成的闭合回路中，通过直流电流源1可以向管道通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使管道上的金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应，起到保护管道的作用。

进一步地，为了保证第一数据采集机构4测取的第一端71的电流精度、第二数据采集机构5测取的第二端72的电流精度，直流电流源1所输出的电流大于1A，也就是说，直流电流源1所输出的最小电流不得小于1A，后续可以继续调大输出的电流值。

对于电流中断器2而言，电流中断器2是一种可实现连通和断开的装置，与直流电流源1串联使用，可实现所施加电流回路周期性地接通和断开。

其中，电流中断器2包括时长设定组件(在图中未显示)和个数设定组件(在图中未显示)；其中，时长设定组件，用于设定每个通断周期的时长；个数设定组件，用于设定通断周期的个数。

举例来说，可以设定每个通断周期的时长为15s，其中，12s通3s断，通断周期的个数可以为5个。

在直流电流源1开启的前提下，当电流中断器2处于闭合状态时，闭合回路被连通，管道对地电位为通电电位，记为E_ON；当电流中断器2处于开启状态时，闭合回路被中断，回路的瞬间所测量到的管道对地电位为断电电位，记为E_OFF。

对于辅助阳极3而言，辅助阳极3用于与直流电流源1配合，作为临时的阴极保护的阳极。

其中，辅助阳极3可以为地床，也可以为金属或合金，在本发明实施例中不作具体限定。

对于第一数据采集机构4而言，第一数据采集机构4用于获取经过第一端71的电流、通电电位和断电电位。

其中，第一数据采集机构4包括第一参比电极41、第一数据采集器42和第一电流环43，如图2所示；

第一电流环43设置在第一端71，第一参比电极41与地面相接触，第一数据采集器42放置在地面上；

第一数据采集器42分别与第一参比电极41、第一电流环43和第二非穿越段管道8相连。

其中，第一参比电极41可以为硫酸铜参比电极，直接***到地面，并位于管道的正上方；第一电流环43可以安装设置在第一端71上，测量经过第一端71的电流。

需要说明的是，电流环已经是目前较为成熟的一种测取管道电流的测试装置，在此不做赘述。

第一数据采集器42放置在地面上，其内设置有存储结构和电压表，电压表的正极通过穿入测试桩10的导线与第二非穿越段管道8相连，电压表的负极通过导线与第一参比电极41相连，存储结构可以获取并存储由第一电流环43测得的经过第一端71的电流和电压表测得的通电电位和断电电位。

需要说明的是，第一数据采集器42的采样速率可以为100次/秒。

与第一数据采集机构4类似，第二数据采集机构5用于获取经过第二端72的电流、通电电位和断电电位。

其中，第二数据采集机构5包括第二参比电极51、第二数据采集器52和第二电流环53，如图2所示；

第二电流环53设置在第二端72，第二参比电极51与地面相接触，第二数据采集器52放置在地面上；

第二数据采集器52分别与第二参比电极51、第二电流环53和第一非穿越段管道6相连。

其中，第二参比电极51也可以为硫酸铜参比电极，直接***到地面，并位于管道的正上方；第二电流环53可以安装设置在第二端72上，测量经过第二端72的电流。

第二数据采集器52放置在地面上，其内设置有存储结构和电压表，电压表的正极通过穿入测试桩10的导线与第一非穿越段管道6相连，电压表的负极通过导线与第二参比电极51相连，存储结构可以获取并存储由第二电流环53测得的经过第二端72的电流和电压表测得的通电电位和断电电位。

与第一数据采集器42类似，第二数据采集器52的采样速率也可以为100次/秒。

需要说明的是，导线可以为铜导线；在管道建设过程中，测试桩10可以间隔预设距离进行设置。

基于上述，为了降低或消除第一参比电极41和第二参比电极51之间的误差，在第一参比电极41和第二参比电极51使用之前，先对第一参比电极41和第二参比电极51在同一校准条件下进行校准，使得第一参比电极41与第二参比电极51之间的误差不超过5mV。

为了实现对第一端71的电流、通电电位和断电电位以及第二端72电流、通电电位和断电电位的同步测量与获取，第一数据采集器42上设置有第一GPS时钟同步组件(在图中未显示)，第二数据采集器52上设置有第二GPS时钟同步组件(在图中未显示)；

第一GPS时钟同步组件与第二GPS时钟同步组件信号相连。

如此设置，可以使得第一数据采集器42与第二数据采集器52实现同步测量与获取。

进一步地，由于电流环测量精度问题，以及外界的电磁干扰问题，所测得的管道电流并非是一个稳定的值，所以要求第一电流环43和第二电流环53要严格的时间同步，差分计算时是以同一时刻上的两个电流值进行计算，而差分计算的目的是为了消除外界干扰和管道上从穿越段以外的区域流入的电流值，便于对后续防腐层的平均电导率的计算。

进一步地，电流中断器2上设置有第三GPS时钟同步组件(在图中未显示)；

第三GPS时钟同步组件与第一GPS时钟同步组件或第二GPS时钟同步组件信号相连。

如此设置，使得电流中断器2与第一数据采集器42、第二数据采集器52实现时间上的同步，保证是在电流中断器2连通或中断的同时，第一数据采集器42和第二数据采集器52获取到通电电位或断电电位数据。

综上所述，本发明实施例的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，利用直流电流源1、电流中断器2、辅助阳极3、第一数据采集机构4和第二数据采集机构5，不仅可以对穿越段管道7实现临时的阴极保护，而且可以实现对在役穿越段管道7防腐层绝缘性能的定期检测与评价，解决了相关技术仅限于管道施工期间应用的技术问题。

在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法，其特征在于，所述方法包括：

开启直流电流源，并多次通断电流中断器；

从第一数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位；

从第二数据采集机构获取多组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位，其中，每组经过穿越段管道的第一端的电流、通电电位和断电电位与每组经过穿越段管道的第二端的电流、通电电位和断电电位的测取在时间上同步；

对时间上同步的每组第一端的电流与每组第二端的电流作差，得到同一时刻流入穿越段管道的电流值；

对每组第一端的通电电位与断电电位作差，得到从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降；

对每组第二端的通电电位与断电电位作差，得到与所述第一端的电压降同一时刻的从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降；

根据多组所述同一时刻流入穿越段管道的电流值、所述从穿越段管道流入电流在第一端引起的电压降及所述从穿越段管道流入电流在第二端引起的电压降，计算得到多个穿越段管道防腐层的平均电导率；

根据多个所述穿越段管道防腐层的平均电导率，确定穿越段管道防腐层绝缘性能。

2.根据权利要求1所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价方法，其特征在于，所述开启直流电流源，并多次通断电流中断器具体包括：

设置所述直流电流源的输出电流为第一阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器；

设置所述直流电流源的输出电流为第二阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器；

设置所述直流电流源的输出电流为第三阈值，开启所述直流电流源，并在所述直流电流源处于开启状态下多次通断所述电流中断器。

3.一种穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述装置包括：直流电流源(1)、电流中断器(2)、辅助阳极(3)、第一数据采集机构(4)和第二数据采集机构(5)，其中，

所述直流电流源(1)的负极与第一非穿越段管道(6)电连接，所述直流电流源(1)的正极与所述电流中断器(2)电连接，所述电流中断器(2)与所述辅助阳极(3)相连；

所述第一数据采集机构(4)设置在穿越段管道(7)的第一端(71)，用于获取经过所述第一端(71)的电流、通电电位和断电电位；

所述第二数据采集机构(5)设置在穿越段管道(7)的第二端(72)，用于与所述第一数据采集机构(4)同步获取经过所述第二端(72)的电流、通电电位和断电电位；

所述第一端(71)与所述第二端(72)之间的管道为穿越段管道(7)，所述第一端(71)与第二非穿越段管道(8)相连，所述第二端(72)与所述第一非穿越段管道(6)相连。

4.根据权利要求3所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述第一数据采集机构(4)包括第一参比电极(41)、第一数据采集器(42)和第一电流环(43)；

所述第一电流环(43)设置在所述第一端(71)，所述第一参比电极(41)与地面相接触，所述第一数据采集器(42)放置在地面上；

所述第一数据采集器(42)分别与所述第一参比电极(41)、所述第一电流环(43)和所述第二非穿越段管道(8)相连。

5.根据权利要求3所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述第二数据采集机构(5)包括第二参比电极(51)、第二数据采集器(52)和第二电流环(53)；

所述第二电流环(53)设置在所述第二端(72)，所述第二参比电极(51)与地面相接触，所述第二数据采集器(52)放置在地面上；

所述第二数据采集器(52)分别与所述第二参比电极(51)、所述第二电流环(53)和所述第一非穿越段管道(6)相连。

6.根据权利要求4或5所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述第一数据采集器(42)上设置有第一GPS时钟同步组件，所述第二数据采集器(52)上设置有所述第二GPS时钟同步组件；

所述第一GPS时钟同步组件与所述第二GPS时钟同步组件信号相连。

7.根据权利要求6所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述电流中断器(2)上设置有第三GPS时钟同步组件；

所述第三GPS时钟同步组件与所述第一GPS时钟同步组件或所述第二GPS时钟同步组件信号相连。

8.根据权利要求4或5所述的穿越段管道防腐层绝缘性能的评价装置，其特征在于，所述第一参比电极(41)和所述第二参比电极(51)位于管道的正上方。