[发明专利]一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法

说明书

本发明公开了一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，适用于对地铁周边金属管道损坏进行判定。包括工业计算机、可控直流电源、电化学工作站、正极电极、辅助电极、参比电极、绝缘挡板、金属管道、负极电极；完成各个不同腐蚀和电化学阻抗谱信号测试；据电化学阻抗谱信号拟合等效电路，获得等效电路内各等效电阻阻值；建立预测数据集；建立脉冲神经网络；完成脉冲神经网络训练、验证和测试建立基于电化学阻抗谱的埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测方法。其步骤简单，使用效果好，解决了常规失重法测量腐蚀速率繁琐难以操作的问题，为埋地管线杂散电流腐蚀监测提供了一种有效的间接检测方法。

技术领域

本发明涉及一种电流腐蚀速率预测装置及方法，尤其是一种适用于地铁周围金属管道检测使用的基于电化学阻抗谱的埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法。

背景技术

城市地下环境中的管网交错复杂，管网的安全性对于城市的安全有重要的影响。大型城市内地铁线路较多，很多地铁管线与城市管网呈交错或平行的分布关系。目前地铁采用电牵引的形式，在地铁运行过程中会有部分牵引电流经由走行轨泄漏致地下环境，形成杂散电流。杂散电流会对地铁系统附近埋地金属管道产生严重的电化学腐蚀影响，严重时甚至会造成腐蚀穿孔等严重事故，因而杂散电流对于管网的安全威胁不容忽视。

目前，针对埋地管线的杂散电流腐蚀问题主要通过监测与防护两者共同进行以减少其可能遭受的电化学腐蚀。由于埋地管线建设完成后难以进行开挖监测，以长效参比电极为代表的间接监测成为了埋地金属管道腐蚀监测主要手段。长效参比电极监测手段存在着施工质量要求高、参比电极种类对于监测效果有较大影响、发生失效后难以对传感器进行替换等问题。因此，亟需一种可靠新型间接监测手段，以提高埋地管线杂散电流腐蚀监测的可靠性、鲁棒性和准确度。

发明内容

本发明提供一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，能够对于埋地管线的有效、准确间接监测，保证长时间的腐蚀速率预测精度和可靠性。

为了达到上述目的，本发明的一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置，其包括用以模拟地铁附近地层环境的容器，容器内设有一根金属管道，容器内通过间隔设置绝缘挡板将金属管道分隔为多段空间，容器内被绝缘挡板分隔的每段空间内包裹金属管道的均设有模拟地铁附近不同腐蚀成分的腐蚀介质，用以模拟不同的腐蚀环境，每段空间内的金属管道上均设有测点，测点包括辅助电极和参比电极，参比电极垂直于金属管道布置，参比电极末端与金属管道相距20mm，辅助电极与参比电极在同一平面内并与参比电极呈45°夹角，辅助电极末端与金属管道相距20mm，在整条金属管道的一侧端部设有与可控直流电源的正极电极，正极电极与金属管道一侧端部相距50mm，负极电极均布于金属管线上且与参比电极呈45°夹角，与管道相距50mm，每个负极电极末端投影在管线钢表面的区域即为该负极电极所对应的管线阳极区域，负极电极均布于金属管线上，辅助电极、参比电极沿金属管道纵向均布，并分别与电化学工作站相连，电化学工作站和可控直流电源均与工业计算机相连.

2.根据权利要求1所述一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，其特征在于：负极电极沿管线均布于金属管道上方并与金属管道之间距离50mm，且与金属管道表面不直接接触；在金属管道的负极电极附近布置多组辅助电极和参比电极，用以完成电化学阻抗谱测试的多组三电极系统，腐蚀介质为含电解质溶液的细沙。

3.根据权利要求1所述的一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，其特征在于：利用可控直流电源加载动态模拟杂散电流信号，通过工业计算机控制可控直流电源的电压信号，模拟在地铁运行时极化电位的剧烈波动而在地铁夜间较为平稳的周期变化特性。

4.根据权利要求1所述的一种埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，其特征在于：所述的绝缘挡板将相邻测点隔离开，保证在多个测点同时测量电化学阻抗谱信号时不会受到相邻测点的信号干扰。

5.一种使用上述任一权利要求所述的埋地金属管道杂散电流腐蚀速率预测装置及方法，其特征在于步骤如下：