[发明专利]一种绝缘接头失效模拟实验系统及测试方法

说明书

本发明提供了一种绝缘接头失效模拟实验系统及测试方法。所述系统包括土壤箱、实验管段、工况模拟系统、外加磁场系统以及绝缘性能测试系统。实验管段设置在土壤箱内，包括依次连接的保护侧管段、绝缘接头和非保护侧管段。工况模拟系统包括能够对保护侧管段进行保护的阴极保护模块和介质循环输送模块。外加磁场系统能够模拟漏磁检测产生的剩磁以及测量磁感应强度。绝缘性能测试系统能够测量管地电位。所述方法使用上述系统进行测试。本发明的有益效果可包括：提供一种针对管道漏磁检测过程造成绝缘接头的漏电失效现象和问题的实验系统的测试方法；用于分析不同服役环境下绝缘失效行为及关键影响因素。

技术领域

本发明涉及石油与天然气运输领域，具体来讲，涉及输油气管道绝缘接头技术领域。

背景技术

绝缘接头是阴极保护管道系统中起电气隔离作用的重要部件，其作用是实现保护管段与非保护管段和设备电隔离，防止阴极保护电流漏失，提高阴极保护效率；存在杂散电流干扰时，绝缘接头可用于干扰区管段分段，或干扰区管段和非干扰区管段分隔，以减小杂散电流干扰对管道的影响程度和影响范围。

天然气、油品管道的绝缘接头在服役过程中受安装位置、输送介质等因素影响，可能出现绝缘性能降低和漏电的现象。近年来，在对天然气、油品管道现场调查和测试中发现，在服役年限长的管道上，由于长期的介质冲刷、清管检测器的磨损，绝缘接头内涂层逐渐失黏脱落或磨损失效、绝缘接头的绝缘性能降低、绝缘接头漏电失效的现象普遍存在。绝缘接头漏电失效严重影响管道阴极保护系统的运行，造成阴极保护电流流失、恒电位仪输出电流增大，阴保站远端管道极化电位偏低、保护效果降低，阴极保护系统的有效保护范围缩小等问题；同时，绝缘接头漏电还给杂散电流干扰防护中关键的管段分段隔离措施的有效性带来不确定性。

目前，对在役绝缘接头绝缘性能检测技术和方法有电位法、漏电电阻法、漏电率测量法和接地电阻测量法等。例如公开号为CN110609221A的中国发明专利所采用的便是漏电率测量法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，没有针对管道漏磁检测过程造成绝缘接头的漏电失效现象和问题的测试手段。

发明人经研究发现，在内部腐蚀介质作用下，钢制管道内都不同程度存在腐蚀产物，这类腐蚀产物主要成分为Fe₃O₄，Fe₃O₄为一种有磁性、易导电的铁氧化物。管道定期进行的漏磁检测使管壁残留剩磁，管壁残留剩磁使导电腐蚀产物在绝缘接头中间的绝缘件(绝缘垫片)表面吸附沉积，导电腐蚀产物层作为电子导体跨接绝缘垫片两侧管段，导致绝缘垫片两侧管段短接，导致绝缘接头漏电失效。

因此，本发明的目的之一在于针对存在磁性且易导电的腐蚀产物的天然气或油品管道，提供因在漏磁检测过程残留剩磁而对绝缘接头造成诸如漏电失效等问题的模拟实验系统和测试方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种绝缘接头失效模拟实验系统。所述系统包括土壤箱、实验管段、工况模拟子系统、外加磁场子系统以及绝缘性能测试子系统。实验管段设置在土壤箱内，包括依次连接的保护侧管段、绝缘接头和非保护侧管段。工况模拟子系统包括阴极保护模块和介质循环输送模块，阴极保护模块能够对保护侧管段进行保护，介质循环输送模块包括循环介质，且能够使循环介质在实验管段内流动。外加磁场子系统包括外部磁化件或内部磁化件，还包括特斯拉计，外加磁场子系统被配置为能够模拟漏磁检测产生的剩磁以及测量磁感应强度。绝缘性能测试子系统能够测量保护侧管段和非保护侧管段的绝缘状况。

进一步地，本发明的另一方面提供了一种绝缘接头失效模拟测试方法。所述方法使用上述系统进行测试，通过改变磁场强度模拟不同磁力下吸附腐蚀产物致密度对漏电率的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：能够用于分析不同服役环境下的绝缘失效行为及其关键影响因素，进而优化绝缘接头尺寸及结构；能够进行腐蚀产物对绝缘接头绝缘性能影响的判定；能够用于绝缘接头内涂层性能评价及类型筛选。