[发明专利]一种雷击电流烧蚀管道的模拟试验专用装置及试验方法

说明书

本发明提供了一种雷击电流烧蚀管道的模拟试验专用装置，包括：冲击电流发生器(1)，用于模拟管道附近的雷击电流；高压示波器(2)，用于观察并保存放电电流波形；辅助电极(3)，用于组成极化回路，使试验样品有电流通过；以及实际土壤环境箱(4)。还提供一种雷击电流烧蚀管道的模拟试验方法，包括：(1)采用数值模拟技术建模计算，获得雷击电流对应的管道耐受电压；(2)在试验室中进行雷击模拟试验，观察是否出现烧蚀；(3)遍历典型雷击电流后获得雷击试验后的烧蚀试片，对烧蚀试片进行分析，包括形貌观察、组织结构分析、力学性能分析以及剩余强度评估；(4)获得雷击临界烧蚀条件以及雷击电流烧蚀对管道的影响结果。

技术领域

本发明涉及模拟试验领域，特别是涉及雷击电流对钢制管道烧蚀机理研究过程中所需要进行的模拟试验领域。

背景技术

目前管线的腐蚀控制措施一般为外防腐层+阴极保护联合保护的方式，外防腐层材料通常为3LPE，然而对管道进行内检测开挖验证时，发现管道存在部分缺陷，剥除防腐层后出现类似烧蚀的腐蚀坑，管道附近有高压交流输电线路，其与管道的距离约63m，初步分析该烧蚀坑可能是由雷击或故障电流引起的。然而，目前的现有技术中却并没有展开对于雷击高压线路时入地电流对管道本体造成的影响的研究，从而无法开展对于雷击的防护措施的研究。

检索国内外关于埋地管道雷击烧蚀等方面的相关文献，大部分集中在对于烧蚀案例的分析、形貌的定性分析以及发生的环境参数的一般性总结，对于参数与烧蚀的关系并没有开展过针对性的研究，少量对于烧蚀的试验研究方法、试验参数以及大电流烧蚀的研究集中在数值模拟阶段，并没有在试验室完成实际的试验研究。

发明内容

本发明的发明构思在于通过试验室模拟试验研究雷击电流对埋地管道的影响，并通过对烧蚀行为分析，试验前后试样组织结构及力学性能变化测试分析得到雷击电流对埋地管道产生影响的电参数，利用数值模拟技术构建雷击电流对埋地管道影响计算模型，研究各个参数对管道电参数影响规律，在此基础上，分析实际管道的烧蚀机理，并开展消减防护技术研究，包括：安全距离，电网方防护措施，管道方防护措施，得到大电流烧蚀问题的综合消减防护方案。

为此，本发明的目的在于提供一种雷击电流烧蚀管道的模拟试验专用装置，通过电流发生器进行输油管道的雷击电流烧蚀试验，包括：

冲击电流发生器(1)，用于模拟管道附近的雷击电流；

高压示波器(2)，用于观察并保存放电电流波形；

辅助电极(3)，用于组成极化回路，使试验样品有电流通过；

以及实际土壤环境箱(4)，用于提供管道附近发生雷击电流时的实际土壤环境。

优选的，还包括分流器以及接地棒，所述分流器用于多次调节模拟试验的雷击电流数量，所述接地棒用于在模拟试验过程中对电容器进行放电。

优选的，所述冲击电流发生器(1)包括单相调压器D，试验变压器T1、T2，高压硅堆G，电容器组C，脉冲触发器H，调波电感L以及调波电阻R。

优选的，所述辅助电极(3)采用电阻小，并且不容易发生极化的铂或者碳电极。

本发明的目的还在于提供一种雷击电流烧蚀管道的模拟试验方法，所述试验方法包括如下步骤：

(1)采用数值模拟技术进行建模计算，获得雷击电流对应的管道耐受电压；

(2)在试验室中进行雷击模拟试验，观察是否出现烧蚀，如果没有出现管道烧蚀，则提高雷击电流继续进行模拟试验，如果出现管道烧蚀，则降低雷击电流继续进行模拟试验；

(3)遍历典型雷击电流后获得雷击试验后的烧蚀试片，对烧蚀试片进行分析，包括形貌观察、组织结构分析、力学性能分析以及剩余强度评估；

(4)获得雷击临界烧蚀条件以及雷击电流烧蚀对管道的影响结果。