[发明专利]一种应力与杂散电流耦合作用下埋地钢质管道涂层剥离与腐蚀试验方法

说明书

技术领域

本发明属于管道腐蚀与涂层剥离检测领域，具体涉及一种应力与杂散电流耦合作用下埋地钢质管道涂层剥离与腐蚀试验方法。

背景技术

随着管道埋地工况的复杂性不断增加，输油压力不断提高，受到高压输电系统和交直流牵引系统产生的杂散电流影响不断增大，交直流杂散电流与应力耦合作用下引发的管道腐蚀与涂层剥离问题越来越受到重视。由于诸多客观因素的限制，对埋地管线杂散电流腐蚀与涂层剥离研究以实验室研究为主。目前，国内已有单一的拉伸应力实验装置和杂散电流腐蚀实验装置，但已有的拉伸应力试验装置难以模拟埋地管线真实受力情况，已有的管道杂散电流腐蚀实验装置未考虑管道阴保状况，不能同时模拟管道直流、交流及交直混流杂散电流腐蚀情况，无法进行涂层剥离测试。国内尚无将两种实验装置结合以研究交直流杂散电流与应力耦合作用下管线涂层剥离机理与腐蚀规律，因此研究和开发交直流杂散电流与应力耦合作用下管线涂层剥离与腐蚀模拟试验系统成为研究此类课题的基础。

发明内容

为了克服现有的应力拉伸装置无法模拟埋地管道实际工况，管道杂散电流腐蚀实验装置功能单一，两者无法有机结合的缺陷，本发明通过施力手柄1和加载丝杠2推动活塞组件挤压工作介质使管道14受到应力作用；利用恒流源27、脉冲信号发生器25、智能中断器28产生直流、交流、交直混流杂散电流；利用恒压源22产生阴极保护电位；利用利用电化学工作站30对管道14涂层进行电化学测试；利用电导率仪23和pH计24配置不同酸碱度和电导率的土壤溶液并在实验过程中监测土壤溶液参数的变化。该试验系统可以模拟埋地钢制管道实际工况，能够进行不同影响因素（土壤电阻率/电导率、土壤酸碱度、不同应力水平、杂散电流种类/强度、破损面积/剥离面积等）下的腐蚀规律实验；能够进行管线阴极剥离实验以及因杂散电流流入导致涂层破损处产生剥离的实验；能够进行管线阴极剥离导致的层下腐蚀实验以及因涂层破损产生的腐蚀（包括杂散电流腐蚀）实验。

发明的一种应力与杂散电流耦合作用下埋地钢质管道涂层剥离与腐蚀试验系统包括应力加载试验系统、土壤环境模拟系统、杂散电流模拟系统、阴极保护系统、电化学测试系统。

应力加载试验系统产生管线试验所需压力，土壤环境模拟系统模拟管线所处的土壤环境，配置不同酸碱度和电导率的土壤溶液，杂散电流模拟系统产生直流、交流、交直混流杂散电流，阴极保护系统为管线提供阴极保护电位，电化学测试系统测试不同影响因素下管线涂层破损点处的腐蚀电位以及进行涂层剥离点处动电位扫描、交流阻抗谱分析等电化学测试。

所述的应力加载试验系统包括施力手柄1、加载丝杠2、压盖3、螺栓4、填料5、法兰盘6、螺栓8、密封圈10、螺栓11、管道14、密封圈15、电解池16、防腐层17、橡胶垫18、压力表19、联接板20、双头螺柱21、活塞组件；

加载丝杠（2）一端套有施力手柄（1），另一端为空腔结构，压盖（3）为倒“凸”字形结构，外圈为圆形且中心为通孔，法兰盘（6）为“工”字形结构，外圈为圆形且顶端中心为通孔，底端中心为螺纹孔，通孔和螺纹孔相连通，加载丝杠（2）依次穿过压盖（3）通孔以及法兰盘（6）的通孔和螺纹孔，加载丝杠（2）与活塞组件相接触，管道（14）外表面呈倒“凸”字形，活塞组件与管道（14）内表面相联，管道（14）外表面涂覆防腐层（17），管道（14）穿过电解池（16），底部连接压力表（19）；螺栓（8）位于法兰盘（6）中部与法兰盘（6）垂直，螺栓（8）与法兰盘（6）间为螺纹连接；法兰盘（6）与压盖（3）和管道（14）之间均为螺纹连接；管道（14）与双头螺柱（21）、联接板（20）组成支架，支撑整个应力加载试验系统；加载丝杠（2）与施力手柄（1）、活塞组件间均为间隙配合，压盖（3）凸起处外圈与法兰盘（6）通孔为过盈配合，形成填料箱，压盖（3）凸起结构压紧填料（5），法兰盘（6）与加载丝杠（2）间为填料密封；在防腐层（17）表面钻两个孔露出管线以形成防腐层破损点B和破损点D，在防腐层（17）内表面一处不涂粘结剂与管道（14）形成空隙以模拟防腐层剥离点C。

进一步，所述活塞组件包括活塞杆7、螺旋弹簧9、活塞12、密封圈13；螺旋弹簧9套在活塞杆7上，螺旋弹簧9底端与活塞12接触，螺旋弹簧9顶端与加载丝杠2接触，活塞12表面加工出沟槽，密封圈13嵌入沟槽内形成密封。螺旋弹簧9将加载丝杠2的轴向力稳定而均匀的传递至活塞12同时起到缓冲保护的作用，活塞12表面加工出沟槽，密封圈13嵌入沟槽内形成轴向密封防止硅油从管道中泄露。