一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法及装置.pdf

本发明属于腐蚀检测技术领域，提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法，步骤如下，1）清管；2）将管道外损伤及阴极保护效果评价装置放入管道内；3）测取管道电位差数据；4）作L-U曲线图；5）得出管道外损伤状况与阴极保护效果状态。本发明还提供了评价装置，包括对称设置在两端的第一探头、第二探头，设于第一探头和第二探头之间依次连接的采集记录器、电池节、里程轮；第一探头、第二探头通过连接电缆与采集记录器相连，电池节分别与采集记录器和里程轮电缆连接。本发明解决在人工无法沿线巡查情况下实现检测管道的问题，缓解严重依赖进口仪器和检测费用偏高的问题,增加检测可靠性与降低运营商成本。

权利要求书
1.  一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1）清管：用清管器对管道进行处理，并吹干管壁，当蜡质严重时清管器须加装钢刷，为测量做准备；
步骤2）将管道外损伤及阴极保护效果评价装置放入管道内；
步骤3）测取管道电位差数据：在管道充满商品原油、纯净油品或其它非导电惰性介质情况下，以＜1m/s低流速输送带动装置，装置行走的同时，采集记录器（5）记录第一探头（3）和第二探头（9）之间的实时电位差，里程轮（8）记录装置行走的实时路程，采集记录器（5）和里程轮（8）结合完成管道距离与电位差间的对应数据关系；
步骤4）作L-U曲线图：完成测量段后将装置取出管道，从采集记录器（5中提取电位差数据，得到该段管道的时间与电位差数据，从装置的里程轮（8取出时间与距离数据，将管道测取的连续点作在距离L-电位差U坐标图上，得到L-U曲线图；
步骤5）得出管道外损伤状况与阴极保护效果状态：根据L-U曲线是否存在跳变、斜率的变化确定管道外损伤及阴极保护效果状态；
所述的管道外损伤及阴极保护效果状态有以下8种，
（1）理想保护：L-U曲线斜率的变化平稳逐渐变小，则判定管道没有外损伤，阴极保护正常状态；
（2）存在损伤点：L-U曲线向下突变，为管道上涂层存在某损伤点或管道与外金属电性接触后分流；
（3）欠保护：L-U曲线后段斜率较前段正常斜率明显减小，贴近横轴，表示管道存在欠保护状态；
（4）电流进出管道：L-U曲线某些段的斜率为正值，与整体曲线斜率相反，为电流流出管道状态，存在管道腐蚀的阳极区；L-U曲线某些段负斜较大，为涂层老化破损严重区；曲线某些段与横轴平行，该段属于被屏蔽；
（5）直流干扰：L-U曲线向右上方平移一段，为杂散电流先进入管道、再从另区域流出管道；L-U曲线向左下方平移一段，为杂散电流先流出管道、再从另区域流入管道；
（6）交流干扰：L-U曲线某段出现围绕整体曲线上下近似对称波动形态，为管道存在交流杂散电流影响的状态；
（7）管道两端保护：L-U曲线下穿横轴，为管道两端同时施加阴极保护下状态；
（8）排流电池保护状态：L-U曲线负斜增大，并下穿横轴后向横轴的右下方伸展，为管道局部安装了排流阳极电池时的状态。

2.  一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，其特征在于：包括对称设置在两端的第一探头（3）、第二探头（9），设于第一探头（3）和第二探头（9）之间依次连接的采集记录器（5）、电池节（6）、里程轮（8）；
所述第一探头（3）、第二探头（9）通过连接电缆与采集记录器（5）相连，所述电池节（6）分别与采集记录器（5）和里程轮（8）电缆连接。

3.  根据权利要求2所述的一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，其特征在于：还包括设于第一探头（3）两端的第一皮碗（1）和第二皮碗（4），设于第二探头（9）两端的第三皮碗（10）和第四皮碗（11）；
所述第一皮碗（1）通过弹性连接杆（7）与第一探头（3）连接、第一探头（3）通过绝缘连接杆（2）与第二皮碗（4）连接，所述第三皮碗（10）通过绝缘连接杆（2）与第二探头（9）连接、第四皮碗（11）通过连弹性接杆与第二探头（9）连接。

4.  根据权利要求3所述的一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，其特征在于：所述采集记录器（5）和里程轮（8）之间设有万向节（12）。

5.  根据权利要求2所述的一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，其特征在于：所述第一探头（3）和第二探头（9）均采用惰性不活波金属材料。

6.  根据权利要求5所述的一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，其特征在于：所述第一探头（3）和第二探头（9）的上下左右四个方向上均设有1个弹簧触点。

说明书一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法及装置
技术领域
本发明属于腐蚀检测技术领域，具体涉及一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法及装置。
背景技术
目前世界上有超过100万Km的油气干线管道投入运行，为保证管道的外防护效果，广泛采用了外防腐层加阴极保护技术，并成为国际普遍认可和执行的技术要求和标准。为保障油气管道长寿命、安全服役，加强对在役管道的外防腐层和阴极保护效果的评价意义重大。
针对在役阴极保护管道的运行检测，国外在上世纪70～80年代曾采用飞机遥测和卫星通讯遥测，数据采集成本高昂。目前管道防腐层及阴极保护效果检测技术主要有：沿线管地电位测量法、极化探头法、外防腐层漏电阻法（分外加电流与间隙电流测量）、多频管中电流法（PCM法）、皮尔逊检测法（音频检漏法）、密间隔电位（CIPS）和交直流地电位梯度（ACVG和DCVG）检测法，以及在测试桩安装数据采集收发器等，应用较多而成熟的方法则是PCM法、CIPS+DCVG法和测试桩管地电位法等。
以上管道外检测方法均需要沿线巡测，人工步行为主、机动车为辅，劳动强度大，对操作人员技术要求高，并且效率低，人为误差大，甚至弄虚作假，现场仪器自动采集遥测只能安装有限测量点（一般测试桩）。直接测量管地电位需要GPS同步控制电流中断器测量以消除IR降，参见CN 102337542 A。目前应用的管道外表面智能检测的仪器多为进口，检测费用高（达7000～8000元/Km，较低的国产防腐层破损点单项检测约4000元/Km），易受人为、环境因素影响。当管道穿越特殊地形如山脉、江河湖泊或城市和环保敏感区或者穿越隧道，以及遭遇恶劣气候时，人工巡查无法实现。
管道内检测技术应用最广泛的是超声波和漏磁机器人技术，辅有涡流、激光、电视和电磁检测等。国外美国GE、俄罗斯NGKS公司、英国PI公司和日本NKK公司已推出较先进的管道无损检测机器人，国内漏磁检测已实现工业化应用，超声检测尚处于探索中，参见中国专利ZL 200510130338.X，胜利石油管理局牵头花5年时间完成的海底管道内看爬行器及检测系统于2010年中试成功。
漏磁和超声技术能有效检测管道壁厚、内外壁腐蚀损伤和内表面变形等缺陷（超声与内径检测结合可间接检测管外壁损伤），不能准确提供管道外表面状况和外防腐层漏点，更不能反映阴极保护电流分布概貌以及是否存在与外管道等金属件搭接、绝缘接头（法兰）绝缘性、排流电池等信息。
管道外部损伤是造成管道泄漏、威胁安全的主要问题之一。当前围绕管道损伤检测方面：管道外检测方法成熟可靠、应用广泛，但存在实地沿线操作和费用高的问题。管道内检测方法主要依赖装置随流体运动，智能化高，人工要求低，避免主观性，但要求在管道狭小复杂空间内实现电、磁、声或激光的发送与接收，管道对机器人微结构的复杂要求又影响其可靠性。
吸收管道内外检测的优点、避免各自的缺点，设计一种既能在管道内工作无需巡线、又可实现外检测目标的评价方法具有较好的生产需求与现实意义。
现代电子信息技术迅猛发展，已完全能够完成微弱电信号的测试，可测量的电压最低数量级已达纳伏（10-9伏），测量微伏级的热电偶传感器信号已十分普遍。对多路传感器信号实现在线高速切换、采集和存储；对于管道内行走系统应用十分成熟，如通过微机械与电子信息技术结合的方法可实现管道内的蚀坑检测，参见中国专利ZL201110079540.X，CN 102135221 B等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术在人工无法沿线巡查情况下实现检测管道的问题。
为此，本发明提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法，包括如下步骤：
步骤1）清管：用清管器对管道进行处理，并吹干管壁，当蜡质较严重时清管器须加装钢刷，为测量作准备；
步骤2）将管道外损伤及阴极保护效果评价装置放入管道内；
步骤3）测取管道电位差数据：在管道充满商品原油、纯净油品或其它非导电惰性介质情况下，以＜1m/s低流速输送带动装置，装置行走的同时，采集记录器记录第一探头和第二探头之间的实时电位差，里程轮记录装置行走的实时路程，采集记录器和里程轮结合完成管道距离与电位差间的对应数据关系；
步骤4）作L-U曲线图：完成测量段后将装置取出管道，从采集记录器5中提取电位差数据，得到该段管道的时间与电位差数据，从装置的里程轮8取出时间与距离数据，将管道测取的连续点作在距离L-电位差U坐标图上，得到L-U曲线图；
步骤5）得到管道外损伤状况与阴极保护效果状态：根据L-U曲线斜率的变化确定管道外损伤及阴极保护效果状态；
所述的管道外损伤及阴极保护效果状态有以下8种，                           （1）理想保护：L-U曲线斜率的变化平稳逐渐变小，则判定管道没有外损伤，阴极保护正常状态；
（2）存在损伤点：L-U曲线向下突变，为管道上涂层存在某损伤点或管道与外金属电性接触后分流；
（3）欠保护：L-U曲线后段斜率较前段正常斜率明显减小，贴近横轴，表示管道存在欠保护状态；
（4）电流进出管道：L-U曲线某些段的斜率为正值，与整体曲线斜率相反，为电流流出管道状态，存在管道腐蚀的阳极区；L-U曲线某些段负斜较大，为涂层老化破损严重区；曲线某些段与横轴平行，该段属于被屏蔽；
（5）直流干扰：L-U曲线向右上方平移一段，为杂散电流先进入管道、再从另区域流出管道；L-U曲线向左下方平移一段，为杂散电流先流出管道、再从另区域流入管道；
（6）交流干扰：L-U曲线某段出现围绕整体曲线上下近似对称波动形态，为管道存在交流杂散电流影响的状态；
（7）管道两端保护：L-U曲线下穿横轴，为管道两端同时施加阴极保护下状态；
（8）排流电池保护状态：L-U曲线负斜增大，并下穿横轴后向横轴的右下方伸展，为管道局部安装了排流（接地）阳极电池时的状态。
本发明还提供了管道外损伤及阴极保护效果评价装置，包括对称设置在两端的第一探头、第二探头，设于第一探头和第二探头之间的采集记录器、电池节、里程轮；
所述第一探头、第二探头通过连接电缆与采集记录器相连，所述电池节分别与采集记录器和里程轮电缆连接。
还包括设于第一探头两端的第一皮碗和第二皮碗，设于第二探头两端的第三皮碗和第四皮碗；
所述第一皮碗通过弹性连接杆与第一探头连接、第一探头通过绝缘连接杆与第二皮碗连接，所述第三皮碗通过绝缘连接杆与第二探头连接、第四皮碗通过连弹性接杆与第二探头连接。
所述采集记录器和里程轮之间设有万向节。
所述第一探头和第二探头均采用惰性不活波金属材料。
所述第一探头和第二探头的上下左右四个方向上均设有1个弹簧触点。
本发明的有益效果是：
1、采用管道内“爬行器”方式在管道内测量存储阴极保护电位差信号方式，代替人工在野外测量电流或电压或电磁场信号（含外激励），尤其适合人工巡线困难条件下对管道外壁损伤及阴极保护效果的检测评价；
2、完成管道连续阴极保护电位差的测量、存储和计算分析；
3、描述管道阴极保护电流的沿线分布状态；
4、根据管道里程与电位差信号衰减的关系提供涂层管道各种状态，如涂层损伤、电流泄漏点、干扰腐蚀点、阴极保护系统外金属分流点和高电阻（悬空、冻土、土壤干燥区段、套管段等）以及分析排流点等，为后方决策提供依据。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明管道外损伤及阴极保护效果评价装置示意图；
图2为本发明电位差测量原理示意图；
图3为管道阴极保护电流分布示意图；
图4为管道单侧轴向阴极保护电流与径向电流关系示意图；
图5为测量装置移动一段距离后进出管道剖面的电流关系图；
图6为两个探头与管壁接触点之间的接触电势示意图；
图7为管道电位差随距离（L-U）变化的理想特征曲线图；
图8为管道上涂层某损伤点（或管道与外金属电性接触后分流）的电位差特征曲线图；
图9为管道存在欠保护状态下的电位差特征曲线图；
图10为管道距离与电位差关系曲线（L-U）中管道径向电流进和流出管道的示意图；
图11为直流杂散电流流进和流出管道下的电位差特征曲线图；
图12为交流杂散电流影响下的电位差特征曲线图；
图13为管道两端同时施加阴极保护（加强保护）下的电位差特征曲线图；
图14为管道局部安装排流（接地）阳极电池时的电位差特征曲线图。
    图中：1、第一皮碗；2、绝缘连接杆；3、第一探头；4、第二皮碗；5、采集记录器；6、电池节；7、弹性连接杆；8、里程轮；9、第二探头；10、第三皮碗；11、第四皮碗；12、万向节；13、管道。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价装置，包括对称设置在两端的第一探头3、第二探头9，设于第一探头3和第二探头9之间的采集记录器5、电池节6、里程轮8；第一探头3、第二探头9通过连接电缆与采集记录器5相连，电池节6分别与采集记录器5和里程轮8电缆连接。
如图2所示，两个探头即第一探头3和第二探头9之间的测量段管道的电位差，该电位差为差动输入接入前置放大单元，进行微弱信号（微伏级）的预处理（滤波、测量放大），再经过通用运算器继续放大（毫伏级）信号，通过多路转换开关，将放大后的模拟信号经模数转换器ADC变为数字信号，数字信号送入存储器保存，上述信号通路由单片机控制器协调完成。
第一探头3、第二探头9实现与管道内壁电性接触，采集量探头见管道截面的电位差，第一探头3和第二探头9之间的阴极保护直流电位差通过连接电缆送入采集记录器5中，采集记录器5完成微弱电位差信号的前置处理、信号放大、多路选择、模数转换及存储记录，电池节6为采集记录器5和里程轮8供直流电源，里程轮8记录装置前进位置里程并可记录损伤位置。本实施例中采集记录器5为XWD1-102电位差记录仪。
实施例2：
在实施例1的基础上，还包括设于第一探头3两端的第一皮碗1和第二皮碗4，设于第二探头9两端的第三皮碗10和第四皮碗11；
第一皮碗1通过弹性连接杆7与第一探头3连接、第一探头3通过绝缘连接杆2与第二皮碗4连接，第三皮碗10通过绝缘连接杆2与第二探头9连接、第四皮碗11通过连弹性接杆与第二探头9连接。
第一皮碗1和第四皮碗11用于密封前后介质，为装置提供压差动力，第二皮碗4和第三皮碗10进一步密封管道，同时为第一探头3和第二探头9减振加强匀速前进和接触效果，弹性连接杆7起减震作用，增加装置前进稳定性和匀速性，绝缘连接杆2将第一探头3和第二探头9与装置电性绝缘，防止对采集信号的干扰和采集信号的失真。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上，提供了一种如图1所示的管道外损伤及阴极保护效果评价装置，在采集记录器5和里程轮8之间设有万向节12，提高装置对一定曲率管道的通过能力；第一探头3和第二探头9采用弹性体结构，防止探头触点与管道内壁刚性摩擦接触，同时，本实施例装置的采集记录器5、电池节6和各级连接电缆接头均经密封耐压处理。
实施例四：
为了确保第一探头3和第二探头9之间的绝缘，两端测量探头采用不活泼耐磨金属材质铜铍合金制作，使探头在管道内壁的连续承压滑动下消除“热电势”，定压匀速输送流体，在第一探头3和第二探头9上各设四个弹簧触点，探头上下左右方向各1个，四个触点与测量装置电绝缘，将两个探头同方向触点间作为一路信号，总计有四路电位差信号，各路信号连续采集，通过高速转换开关切换，四路信号曲线便于汇总分析，特别是针对两个探头水平触点间电位差信号的分析。
实施例4：
本实施例提供了一种管道外损伤及阴极保护效果评价方法，包括如下步骤：
步骤1）清管：用清管器对管道进行处理，并吹干管壁，当蜡质较严重时清管器须加装钢刷，为测量作准备；
步骤2）将管道外损伤及阴极保护效果评价装置放入管道内；
步骤3）测取管道电位差数据：在管道充满商品原油、纯净油品或其它非导电惰性介质情况下，以＜1m/s低流速输送带动装置，装置行走的同时，采集记录器5记录第一探头3和第二探头9之间的实时电位差，里程轮8记录装置行走的实时路程，采集记录器5和里程轮8结合完成管道距离与电位差间的对应数据关系；
步骤4）作L-U曲线图：完成测量段后将装置取出管道，从采集记录器5中提取电位差数据，得到该段管道的时间与电位差数据，从装置的里程轮8取出时间与距离数据，将管道测取的连续点作在距离L-电位差U坐标图上，得到L-U曲线图；
步骤5）评价管道外损伤状况与阴极保护效果状态：根据L-U曲线斜率的变化确定管道外损伤及阴极保护效果状态。
步骤5）所述的管道外损伤及阴极保护效果状态有以下8种，                           （1）理想保护：L-U曲线斜率的变化平稳逐渐变小，则判定管道没有外损伤，阴极保护正常状态；
（2）存在损伤点：L-U曲线向下突变，为管道上涂层存在某损伤点或管道与外金属电性接触后分流；
（3）欠保护：L-U曲线后段斜率较前段正常斜率明显减小，贴近横轴，表示管道存在欠保护状态；
（4）电流进出管道：L-U曲线某些段的斜率为正值，与整体曲线斜率相反，为电流流出管道状态，存在管道腐蚀的阳极区；L-U曲线某些段负斜较大，为涂层老化破损严重区；曲线某些段与横轴平行，该段属于被屏蔽；
（5）直流干扰：L-U曲线向右上方平移一段，为杂散电流先进入管道、再从另区域流出管道；L-U曲线向左下方平移一段，为杂散电流先流出管道、再从另区域流入管道；
（6）交流干扰：L-U曲线某段出现围绕整体曲线上下近似对称波动形态，为管道存在交流杂散电流影响的状态。
（7）管道两端保护：L-U曲线下穿横轴，为管道两端同时施加阴极保护下状态；
（8）排流电池保护状态：L-U曲线负斜增大，并下穿横轴后向横轴的右下方伸展，为管道局部安装了排流（接地）阳极电池时的状态。
本发明的原理基础：
1、管道轴向电阻R：
                                                 ……………（1）
ρ-------管道用材电阻率，一般0.1～0.3Ω·mm2/m。
L-------管道长度，m。
S横-------管道径向横截面面积，mm2。
2、管道阴极保护系统电回路简化关系式：
…………………（2）
I-------管道阴极保护汇流点电流，A。
U-------直流电压，V。
R -------总回路电阻，Ω。
3、阴极保护系统中单侧管道的保护电流I单侧：
……………………（3）
S外表-------管道外表面积面面积，m2。
J-------管道保护电流密度，μA/m2。
D-------管道外径，m。
L单侧-------管道单侧长度（阴极保护站建在管端则为整管段），m。
图3、4中，I单侧= I1+ I2+ ……In-1+ In
I1、 I2、 ……In-1、 In-------从阳极流出来的形象化的土壤电流，即流回管道的“径向电流”。
I、I′-------从阴极保护汇流点（即阴极接线点）的两侧土壤流进管道进入阴极保护汇流点的电流。
因此距离汇流点越近，电流越大，在等距离管道间的电位差越大。
4、在一定间距L内管道轴向上两点的最大电位差U：
………………（4）
d-------管道内径，mm。
根据当前管道使用的常见防腐层，管道需要的保护电流密度一般小于100μA/m2，广泛使用的3PE管道则一般低于10μA/m2，一条管道保护电流一般10A以内，设计有效保护管道长度100Km以内，例如采用3PE的Φ610×11mm管道保护长度为80Km，需要单侧保护电流1.55A，则10m长该管道电阻为60μΩ，靠近汇流点附近的最大电位差为93μV。
因此根据管道保护电流密度、管道电阻率（20#钢为0.135Ω·mm2/m）、防腐结构尺寸和保护参数计算出最大电位差U 的数量级为微伏级，相当于热电偶的低温段感应信号，所以测量装置输入信号的分辨率确定为微伏级（1μV）。
5、无保护电流时第一探头3和第二探头9与管道内壁接触形成的总电位差：
在管道未通阴极保护电流时，第一探头3和第二探头9与管道内壁属不同金属（惰性金属和低碳钢），由于不同金属的电子逸出功和自由电子密度不同，相互接触时存在接触电势和温差电势。
图6中，第一探头3与管道金属因功函数（或逸出功）不同产生的接触电势为：
………………（5）
-------管道金属、第一探头3的功函数。
-------电子电荷量，1.6×10-19库仑。
管道与探头9间的接触电势为：

-------探头3的功函数。
图6中，探头3与管道金属因温度不同产生的温差电势为：
………………（6）
-------波尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/K。
-------第一探头3与管道内壁接触点处的温度。
-------第一探头3金属的电子密度，各种金属的自由电子密度有相同的数量级（1028/m3）。
-------管道金属的电子密度。
管道与第二探头9间的温差电势为：

-------第二探头9与管道内壁接触点处的温度。
当未通阴极保护电流时，第一探头3和第二探头9与管道内壁接触的总电势为以上四项之和：

    
    ………………（7）
∵第一探头3和第二探头9采用同种材料金属，，。
 ∴………………（8）
（7）式说明，第一探头3和第二探头9与管道内壁接触产生的总电势中的两个触点接触电势大小相等、方向相反，所以总电势主要决定于两个触点的温差电势之差，（8）式中，总电势与管道钢材无关，仅与第一探头3和第二探头9的接触点处温差有关，在测量装置有限的距离如10m以内，，该温差可以忽略，当探头采用与管道金属自由电子密度相近的金属时，，接近于零，为10-4数量级，因此项基本等于零，在管道未通保护电流时，总电势远达不到高温差环境下热电偶输出的微伏级电位差信号，即装置测量的信号主要是源自阴极保护电流在管道上产生的电信号。
图5中，当装置的A、B两个探头（本发明中为第一探头3、第二探头9）移动（即或）时，探头间电位差之差为

  
-------两个探头在管道A、B间和A′、B′的电位差，V。
----------电流流过B′、A′点处管道横截面的电流，A。
-------分别为A′B′、BA′、AB、AA′之间管道外表面消耗的电流，A。
-------探头A、B之间管道的电阻，Ω。
在图7中，曲线斜率K的物理意义是探头A、B移动距离ΔL后的电位差之差与之比：
 
 ……………（9）
-------探头A、B移动后的同一探头A（或B）前后点间（即或）管道外表面所需的保护电流密度，μA/m2。
式（9）中两探头间管道的电阻是一定值，所以曲线斜率K反映了管道同一探头移动两点间管道表面的实际保护电流密度（或）。
实施例5：
在采用本装置检测之前，首先用清管器对测量管段清管，当蜡质较严重时，最好在清管器加装钢刷增加处理效果。清管完后测量装置从管道入口端（发球端）送入，以商品原油、纯净油品、净化天然气或其它非导电惰性介质为动力，确保输送状态平稳、匀速和低速，如果管壁结垢、蜡及腐蚀严重等壁况较差时，可每间隔5m或15m定点静止检测，以有效降低接触冲击干扰，测量装置“走”完全程，从出口端（收球端）取出，从存储器和里程轮8还原采集数据，根据管道距离-电位差图（L-U）特征曲线分析管道涂层损伤状况和阴极保护效果。
以下通过测取的管道距离-电位差图（L-U）特征曲线，对管道涂层损伤和阴极保护效果的评价方法作以说明。
图7反映从阴极保护电流汇流点（阴极线与管道连接点）起沿线管道的电位差的理想特征曲线，即均质涂层管道不存在损伤、沿线土壤电阻率未重大突变（沿线土壤电阻率较均一）、阴极保护电流场区域不存在根本影响保护电流流动的金属构筑物，以及管道未穿越套管等情况。该曲线是分析管道电位差变化的基础性特征曲线，说明正常情况下管道距离阳极体越近，受到保护程度越高，获得的保护电流密度越大，电位差曲线的斜率越大，图6中起始段斜率大于中间段，中间段大于末段。
图8反映管道某处存在电流集中流入现象的特征曲线，形成的原因可能是该处涂层被损伤，或者外部金属构件（含几乎裸露外表面的套管）与保护管道存在电性搭接等，导致电流集中流入，其特征曲线表现为斜率突变，电位差越高，电流泄漏越严重，管道涂层损伤位置后面的电位差曲线有继续贴近L轴的特征。
图9反映管道欠保护管段的特征曲线，表现为该段斜率较前段正常斜率明显减小，并且该段曲线贴近L轴，流入的保护电流绝对值较小，因此，应检查M2区域以后管道的管地电位，确定恒电位仪输出电流。
图10反映电流流进管道和流出管道的特征曲线，图中A、B、C和D共有四个区域曲线斜改变，说明电流从这些区域流出管道，存在管道腐蚀的阳极区，同时在X、Y、Z等区域电位降比较大，消耗的保护电流较多，M段与L轴平行，该段属于被屏蔽，如套管穿越，M段后曲线斜率变小，流进管道的保护电流密度明显不足，图10属投运时间较长旧管道的测试曲线，涂层老化损伤较严重。
图11反映直流杂散电流流进和流出一段管道的电位差特征曲线，图中直流杂散电流从X区域进入管道、从Y区域流出管道，相当于增加了阴极保护的电流，曲线特征是“抬高”了电位差信号，同理，杂散电流从M区域流进管道、从N区域流出管道相当于“压低”了电位差值，比如在管道经过直流电气化铁路的干扰区段、用户电气设施在管道区域存在直流回路等情况下，电位差会出现局部“抬高”或“压低”曲线（干扰严重时曲线可能超出量程）的特征。
图12反映交流杂散电流进出一段管道的电位差特征曲线，交流电流进入管道则增大电位差，流出管道则减小电位差，该特征曲线与交流信号变化幅度、频率密切相关，干扰严重时曲线可能超出量程。
图13反映管道的两端各有一台阴极保护系统保护该管道的特征曲线，图中M区域为双重保护的“中间”（不一定是管道长度的中点区域）叠加区，电位差穿越L轴并非保护电流为零，而是电流在管道内的流向发生改变，相当于调换了测量装置的正负探头（电位差正负极只具有相对意义），在M区域左侧探头A电位>探头B电位，在M区域右侧则相反，在曲线图上反映出M区域前后电位差符号相反。
图14反映管道局部安装排流牺牲阳极（相当于接地电池）时的电位差特征曲线。在测量装置由保护站向排流阳极移动即接近阳极过程中，阳极电池电流I′与管道外加保护电流I方向相反，叠加后的电位差变小并反向（一般排流区I′》I），在阳极电池连接管道接线点位置M，电位差呈现突变特征，在M点右侧的阳极电池电流I′与管道外加保护电流I方向相同，电位差突然反向恢复到排流阳极影响区状态，接线点位置M后将出现远离阳极电池方向的最大值，随着离阳极电池越远，电位差受阳极电池影响越小，曲线回归无排流电池时的常态。
以上8类特征曲线（图7～14）反映的是基本的典型特征形态，这些形态是构成实际曲线的基础成分，实际曲线形态将因各种组合变得复杂，但这些基本形态产生的原因是分析管道实际状况和阴极保护电流状况的关键，有效排除电位差信号的各类干扰叠加信号是完成测量的重要保障，而探头间微弱电信号的测取关系到本发明测量装置方法分析的成败，对其主要影响因素采取保障措施：
一是保障装置内仪器性能：电子仪器满足管道运行的抗压要求，仪器输入阻抗高、分辨率1μV级，选用具有较小的温漂和高串共模抑制比（SMR、CMR）、高可靠性的集成运放，抑制高频噪声干扰成分等。
二是工艺部分的要求：确保第一探头3和第二探头9之间的绝缘，采用惰性不活泼金属材料制作探头，使探头在管道内壁的连续承压滑动下消除“热电势”，定压匀速输送流体，在第一探头3和第二探头9上各设四个弹簧触点（探头上下左右方向各1个），四个触点与测量装置电绝缘，将两个探头同方向（即相当于时钟的12点-12点、6点-6点、9点-9点、3点-3点）触点间作为一路信号，总计有四路电位差信号，各路信号连续采集，通过高速转换开关切换，四路信号曲线便于汇总分析，特别是针对两个探头水平触点间（即9点-9点、3点-3点）电位差信号的分析。对于新投运管道，其内壁无管垢、腐蚀产物等介质沉淀物，可简化测量装置，采集记录器5不需多路信号转换部分，将第一探头3和第二探头9的四个触点通过绝缘连接杆2与装置绝缘，采集一路信号即可满足分析。
三是合理的测量技术方法要求。对阴极保护系统实施通电和断电操作以及改变保护电流大小的操作；可以对测量装置采集的信号进行全程校验和微观精细分析；其次采用两套测量装置完成同一次检测任务，进行综合的数据重现性分析；第三是对同一管道建立“纵向”的历史检测档案，特别是新建管道投运后的检测数据具有“基准”作用；第四是做好同等服役条件管道的“横向”检测档案分析，如并行埋设、同时服役的管道的数据对比等。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。