[發明專利]一種絕緣接頭失效模擬實驗系統及測試方法

在審

• 申請號: 202111110380.0
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113655353A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 王彬彬;王愛玲;余東亮;劉雪光;方迎潮;何黎;張海磊;陳晶;陳思彬;王禎中;閆茂成;范衛華
• 申請（專利權）人: 國家石油天然氣管網集團有限公司;國家管網集團西南管道有限責任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/52;C23F13/22
• 代理公司: 成都中璽知識產權代理有限公司 51233
• 代理人: 邢偉

本發明提供了一種絕緣接頭失效模擬實驗系統及測試方法。所述系統包括土壤箱、實驗管段、工況模擬系統、外加磁場系統以及絕緣性能測試系統。實驗管段設置在土壤箱內，包括依次連接的保護側管段、絕緣接頭和非保護側管段。工況模擬系統包括能夠對保護側管段進行保護的陰極保護模塊和介質循環輸送模塊。外加磁場系統能夠模擬漏磁檢測產生的剩磁以及測量磁感應強度。絕緣性能測試系統能夠測量管地電位。所述方法使用上述系統進行測試。本發明的有益效果可包括：提供一種針對管道漏磁檢測過程造成絕緣接頭的漏電失效現象和問題的實驗系統的測試方法；用于分析不同服役環境下絕緣失效行為及關鍵影響因素。

技術領域

本發明涉及石油與天然氣運輸領域，具體來講，涉及輸油氣管道絕緣接頭技術領域。

背景技術

絕緣接頭是陰極保護管道系統中起電氣隔離作用的重要部件，其作用是實現保護管段與非保護管段和設備電隔離，防止陰極保護電流漏失，提高陰極保護效率；存在雜散電流干擾時，絕緣接頭可用于干擾區管段分段，或干擾區管段和非干擾區管段分隔，以減小雜散電流干擾對管道的影響程度和影響范圍。

天然氣、油品管道的絕緣接頭在服役過程中受安裝位置、輸送介質等因素影響，可能出現絕緣性能降低和漏電的現象。近年來，在對天然氣、油品管道現場調查和測試中發現，在服役年限長的管道上，由于長期的介質沖刷、清管檢測器的磨損，絕緣接頭內涂層逐漸失黏脫落或磨損失效、絕緣接頭的絕緣性能降低、絕緣接頭漏電失效的現象普遍存在。絕緣接頭漏電失效嚴重影響管道陰極保護系統的運行，造成陰極保護電流流失、恒電位儀輸出電流增大，陰保站遠端管道極化電位偏低、保護效果降低，陰極保護系統的有效保護范圍縮小等問題；同時，絕緣接頭漏電還給雜散電流干擾防護中關鍵的管段分段隔離措施的有效性帶來不確定性。

目前，對在役絕緣接頭絕緣性能檢測技術和方法有電位法、漏電電阻法、漏電率測量法和接地電阻測量法等。例如公開號為CN110609221A的中國發明專利所采用的便是漏電率測量法。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述不足中的至少一項。例如，沒有針對管道漏磁檢測過程造成絕緣接頭的漏電失效現象和問題的測試手段。

發明人經研究發現，在內部腐蝕介質作用下，鋼制管道內都不同程度存在腐蝕產物，這類腐蝕產物主要成分為Fe₃O₄，Fe₃O₄為一種有磁性、易導電的鐵氧化物。管道定期進行的漏磁檢測使管壁殘留剩磁，管壁殘留剩磁使導電腐蝕產物在絕緣接頭中間的絕緣件(絕緣墊片)表面吸附沉積，導電腐蝕產物層作為電子導體跨接絕緣墊片兩側管段，導致絕緣墊片兩側管段短接，導致絕緣接頭漏電失效。

因此，本發明的目的之一在于針對存在磁性且易導電的腐蝕產物的天然氣或油品管道，提供因在漏磁檢測過程殘留剩磁而對絕緣接頭造成諸如漏電失效等問題的模擬實驗系統和測試方法。

為了實現上述目的，本發明的一方面提供了一種絕緣接頭失效模擬實驗系統。所述系統包括土壤箱、實驗管段、工況模擬子系統、外加磁場子系統以及絕緣性能測試子系統。實驗管段設置在土壤箱內，包括依次連接的保護側管段、絕緣接頭和非保護側管段。工況模擬子系統包括陰極保護模塊和介質循環輸送模塊，陰極保護模塊能夠對保護側管段進行保護，介質循環輸送模塊包括循環介質，且能夠使循環介質在實驗管段內流動。外加磁場子系統包括外部磁化件或內部磁化件，還包括特斯拉計，外加磁場子系統被配置為能夠模擬漏磁檢測產生的剩磁以及測量磁感應強度。絕緣性能測試子系統能夠測量保護側管段和非保護側管段的絕緣狀況。

進一步地，本發明的另一方面提供了一種絕緣接頭失效模擬測試方法。所述方法使用上述系統進行測試，通過改變磁場強度模擬不同磁力下吸附腐蝕產物致密度對漏電率的影響。

與現有技術相比，本發明的有益效果可包括：能夠用于分析不同服役環境下的絕緣失效行為及其關鍵影響因素，進而優化絕緣接頭尺寸及結構；能夠進行腐蝕產物對絕緣接頭絕緣性能影響的判定；能夠用于絕緣接頭內涂層性能評價及類型篩選。