[发明专利]用于埋地金属腐蚀探测的传感器与探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测传感器，尤其涉及一种用于埋地金属腐蚀探测的传感器。

背景技术

埋地金属主要指埋地金属管道及各种接地网。自然环境对埋地金属材料的腐蚀而造成的工程失效、环境安全及经济损失等重大问题正逐渐暴露出来。据权威部门统计，中国每年因腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的4％，仅在石油和化学工业领域因腐蚀而造成的损失每年就达400多亿元。多年来，人们对埋地金属管道腐蚀环境机理及金属管道腐损状况的离线监测与检测技术做了大量的研究工作，众多的检测技术应用于实际，取得了一定效果。接地网主要用于发电厂及变电站，发电厂及变电站的接地网是电力系统安全可靠运行、保障电气设备和运行人员安全的重要设施。

目前在以美国为代表的许多发达国家铜为接地网的主要材料，在我国由于资源、经济等原因，接地网所用材料主要为普通碳钢。由于接地网埋设在地下，既看不见，又无监视装置，当接地网投运后，腐蚀问题就会暴露出来，而碳钢接地网的腐蚀问题尤为突出。接地网的腐蚀使得接地体截面减小，甚至断裂，由此导致地网接地性能不良，热稳定性达不到要求，电路电流将会烧坏地网，使得变电站内出现高电位差，造成其它主要设备的毁坏事故，还会危及人身安全。在我国因地网腐蚀或发生断裂而引起的电力系统事故时有发生，每次事故都带来了巨大的经济损失。

对于埋地金属管道来说，发生腐蚀后通常表现为管道的管壁变薄或者是出现凹坑与麻点。国外在没有开挖的情况下进行的管道内腐蚀检测技术有漏磁通法、超声波法、涡流检测法、激光检测法以及电视测量法等。其中激光检测法和电视测量法需和其它方法配合才能得出有效准确的腐蚀数据，而涡流检测法虽然可适用于多种黑色和有色金属管道，但只能用来检查表面腐蚀状况，而且在金属表面的腐蚀产物中如果有磁性垢层或磁性氧化物，就可能给测量结果带来难以避免的误差。另外，由于涡流检测法的检测结果与被测金属的电导率有关系，为了提高测量精度还要求被测体系最好保持恒温。所以现在国外使用较为广泛的管道腐蚀检测方法是漏磁通法和超声波检测法。

由于在以美国为代表的许多发达国家铜为接地网的主要材料，因此接地网的腐蚀问题并不象在我国这样突出，关于地网腐蚀程度检测方法和检测仪器的文献报道很少。目前，国内外发电厂、变电站接地网测量系统的测量主要包括以下几个方面：

(1)地网接地电阻测量：如果地网接地电阻值过高，地网将不能发挥其正常的排流作用，地网接地电阻值的测量是评价地网能否正常工作的重要手段。但是如果发现接地电阻不合格，只有通过开挖查找地网的电气连接故障点或腐蚀段，这种方法带有盲目性、工作量大、速度慢，并且受现场运行的限制。

(2)接触电压和跨步电压测量：接触电压和跨步电压是衡量地网安全性的重要指标，同时根据跨步电压的变化规律，可以发现地网因腐蚀等原因而发生断裂的部位，但其并不能发现已发生严重腐蚀而未发生断裂的地网腐蚀段。

(3)接地网腐蚀和断点物理诊断法：该方法根据地网可测结点之间的电压或电阻测量值，应用适当的计算方法，计算出各段导体的实际电阻值，将它与标称值相比较，并按照一定的阈值来判断地网导体是否有断裂或腐蚀的情况存在。该方法要求准确知道地网的结构，在此基础上提出确切的数学模型，依据此数学模型对测量的数据点分析计算，方可得出各段地网导体的实际电阻值，由此可以看出影响该方法测量结果准确性的因素较多，而且其对运行多年旧地网的腐蚀诊断仍有一定的局限性。

基于电化学测量原理对地网腐蚀程度进行快速检测和评价的研究，目前操作时使用恒电位充电曲线的方法在国内还未见报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种用于埋地金属腐蚀探测的传感器，本发明传感器是通过电化学手段对埋地金属腐蚀情况进行快速检测，其探头制作过程简单，反应灵敏，便于携带，可以快速的确定测试位置的腐蚀情况。操作时用恒电位阶跃法得到恒电位充电曲线，可有效降低土壤欧姆降对测试结果的影响。适用于野外对埋地金属的腐蚀程度进行快速检测和评价。