城市地下供水管道锈蚀测量方法及检测响应算法研究

20250121

水利、环境和公共设施管理业

（1）形成了金属管内、外锈蚀层电阻检测方法,设计了管道锈蚀层电阻测量仪，形成管壁锈蚀层电阻双表头测量方法，设计了金属管内、外锈蚀层电阻无损测量仪，可测量金属管内、外锈蚀层电阻。 （2）实现了管壁锈蚀、内充流体复杂模型场、势解析计算及管锈蚀层电阻在役检测评估，建立了供水金属管传输线模型，实现了锈蚀管道内含流体复杂模型场、势解析计算。发现在电极与金属管接触处的管内流体存在低压区。构建了反演评估管外壁锈蚀层电阻及厚度方法，实现管壁锈蚀层电阻在役检测评估。

需具备设备研发生产制备能力

仅限国内转让

随着地下供水管道使用时间的增长，供水管道锈蚀问题不可避免，漏水已成为威胁供水安全运营最为重要的因素，现有检测方法难以实现管道锈蚀层的准确检测，通常是管道事故发生后的检查和维修。本项目提出了一种双表头城市地下管道锈蚀层电阻的定量测量方法，可直接测量供水过程中的金属管道壁锈蚀层电阻及厚度，及时准确地掌握管道运行状态、锈蚀程度并降低管道漏水风险，最大限度地减少事故发生，改变了现有检测评估方法的现状。所设计的供水金属管道内、外锈蚀层电阻的无损测量仪器一旦转变为产品，市场潜力庞大，经济效益客观。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

项目组开展了“供水管道锈蚀测量方法及检测响应算法”研究，经过三年的努力，现已完成全部研究任务，达到了预期研究目标，取得了如下主要研究成果： （1）实现了管道修饰、内含流体复杂地层模型电势分布的计算 考虑金属管道本身的屏蔽作用和高导电性，建立了一种基于该测量方法的城市供水管道传输线地层模型，提出了非锈蚀管壁、管壁锈蚀层及管内流体的综合等效纵向、横向电阻的计算方法，形成一种适用于供水金属管道、管内流体及管道锈蚀层场势定量模拟算法，解决了管道锈蚀及管内流体场、势分布计算的困难问题。管内流体的场、势计算发现：在发射电流电极与套管壁接触的条件下，管内流体的电位分布是不均匀的，在电极周围的管内流体内存在一个低电压区域，电位的最小点在管壁环状电源原点处，电势几乎接近零；当管内含有不同电阻率的流体界面时，在界面的轴线上会存在低压或高压区。成果发表在SCI期刊《Geoenergy Science and Engineering》（期刊原名：Journal of Petroleum Science and Engineering）。 （2）形成了管道外壁锈蚀层电阻在役检测的评估方法 由于城市地下供水管道是深埋地下的，实施管道外壁接触式的锈蚀层电阻测量是无法实现的，只能通过管道内置电极的测量方法间接实现，本研究提出了一种通过反演算法评估管道外壁锈蚀层电阻及厚度的方法，导出了等效纵向电导，建立了基于地下供水管道的修正传输线方程解的管道外壁锈蚀层电阻在役检测的评估方法。实现了在任意测量状态下供水金属管道内外锈蚀层电阻的定量计算，可考察金属管道壁锈蚀层厚度对测量结果的影响，实现供水管道锈蚀度的在役检测评估。 （3）设计了供水金属管道内、外锈蚀层电阻的无损检测测量仪器 在供水管道锈蚀电阻测量过程中，当供电电极与供水管道壁接触时，供水管道壁的电势分布就是确定的，只要供电电极的供电电流不变，则管道壁某点电位与无穷远处电位差为一常数。根据这一特点本项目提出了双表头式输油、供水金属管道内、外锈蚀层电阻测量方法，设计了金属管道内、外锈蚀层电阻的无损测量修饰层电阻测量仪，实现了供水金属管道内、外锈蚀层电阻的无损在役检测与测量，成果已写成发明专利已提交国家专利局。