基于极差分析法的埋地管道防腐层检测试验

基于极差分析法的埋地管道防腐层检测试验
陈成;李伟
【摘要】通过正交试验,采用极差分析法分析了皮尔逊法、交流电位梯度法和直流电位梯度法检测效果的主要外部影响因素,提出了针对复杂环境的检测方法的优化
组合.
【期刊名称】《全面腐蚀控制》
【年(卷),期】2019(033)008
【总页数】5页(P21-24,76)
【关键词】极差分析法;埋地管道;防腐层检测
【作者】陈成;李伟
【作者单位】广州特种承压设备检测研究院,广东广州 510663;广州特种承压设备
检测研究院,广东广州 510663
【正文语种】中文
【中图分类】TE988.2
0 引言
埋地管道腐蚀与防护地面检测技术是在埋地管道不被开挖的前提下，采用专用设备和检测方法在地面非接触性地对管道的腐蚀点及外防腐层破损点进行查找和定位，并对管道的腐蚀与防护状况进行评价。

目前，我国常用的防腐层破损点检测方法有：皮尔逊法（人体电容法）、交流电位梯度法（ACVG）和直流电位梯度法（DCVG）
等[1,2]。

我国特种设备安全技术规范TSG D7003-2010《压力管道定期检验规则—长输（油气）管道》[3]附件D2.3.2和TSG D7004-2010《压力管道定期检验
规则—公用管道》[4]附件B1.2.2中均要求检测过程中应当至少选择两种互相补充的检测方法，但以上方法的使用，在高压交流输电线路、并行金属管道和沥青路面等复杂环境下并不理想，而国内尚未对以上方法进行系统地比较和评价[5]，对于
影响以上检验方法的主要外部因素也未作研究，以至防腐层评价结果经常与管道实际情况不符，造成一些不必要的开挖。

为满足埋地管道检验的需求，提高埋地钢制管道防腐层状况检验准确度，本文通过正交试验设计，基于极差分析法分析了皮尔逊法、交流电位梯度法和直流电位梯度法中影响检测效果的主要外部影响因素，提出了针对复杂环境的检测方法的优化组合，希望对提高埋地管道防腐层检测的准确性和有效性产生一些有益的借鉴。

1 试验
为确定不同的干扰因素对防腐层破损点检测方法的影响次序，建立3因素2水平
的正交试验表，以管道实际破损点中心位置与检测破损点中心位置的距离的绝对值（mm）作为检测结果项，破损点是将正常运行时连接牺牲阳极的点断开形成的（破损点大小50×50mm），如图1所示。

以某燃气公司4段不同区域的高压或
次高压管道为试验对象，考虑高压交流输电线路、并行金属管道和沥青路面3个
因素为检测干扰源，分别采用皮尔逊法（人体电容法）、交流电压梯度法（ACVG）和直流电压梯度法（DCVG）查找上述已知破损点。

图1 牺牲阳极接入点模拟破损点
各因素水平如表1所示。

试验号1对应管段信息如下：燃气管道管径φ406.4×11.9mm，埋深2.4m，3层PE防腐，牺牲阳极焊接点位于高速入口车行道下，被检管道以南2m有其他燃气
钢管并行，5m范围内有高压输电线路干扰。

试验号2对应管段信息如下：燃气管道管径φ219×6mm，埋深1.1m，3层PE
防腐，牺牲阳极焊接点位于绿化带内，无并行钢管，5m范围内有高压交流输电线路干扰。

试验号3对应管段信息如下：燃气管道管径φ711×17.5mm，埋深1.6m，3层PE防腐，牺牲阳极焊接点位于绿化带内，被检管道北面2m内有并行钢管，无高
压交流输电线路干扰。

试验号4对应管段信息如下：燃气管道管径φ219×6mm，埋深1.8m，3层PE
防腐，牺牲阳极焊接点位于机动车道正下方，无并行钢管，无高压交流输电线路干扰。

试验过程中，皮尔逊法（人体电容法）检测设备参数设置如下：设备型号SENNR 2928C，现场检测电流100mA，现场检测频率512Hz。

交流电压梯度法（ACVG）法检测设备参数设置如下：设备型号VLOX DM，自带A字架，现场检测电流
300mA，现场检测频率3/6/128Hz。

直流电压梯度法（DCVG）法检测设备参数设置如下：设备型号英国DCVG，牺牲阳极通断时间4s（通）/1s（断）。

每种方法均进行4次试验，共进行12次试验，分别计算出3种方法在4次现场试验中的极差值用于分析。

表1 各因素水平表因素3：是否为埋设在机动车路面下1水平是是是2水平否否否因素1：是否有高压交流输电线路干扰因素2：是否有并行金属管道
2 试验结果
2.1 皮尔逊法试验结果
建立正交试验表，计算出K1、K2、k1和k2，最终用同列k1和k2中大者减去小者所得差值—极差，极差最大一列，即因素水平改变时对检测干扰最大的主要因素。

皮尔逊法在4次现场试验中的测试结果和极差值如表2所示。

根据表2，对于皮尔逊法（人体电容法）而言，极差大小次序为：因素2＞因素1
＞因素3，可见并行金属管道对其检测结果影响最大，其次为高压交流输电线路，路面状况对其结果影响最小。

2.2 ACVG法试验结果
ACVG法在4次现场试验中的测试结果和极差值如表3所示。

表2 皮尔逊法极差计算结果实际破损点中心与检测破损点中心直线距离（mm）1 1（是） 1（是） 1（是） 830 2 1（是） 2（否） 2（否） 520 3 2（否） 1（是）2（否） 560 4 2（否） 2（否） 1（否） 420 K1 1350 1390 1250 K2 980 940 1080 k1（=K1/2） 675 695 625 k2（=K2/2） 490 470 540极差 185 225 85
试验号因素1：是否有高压交流输电线路干扰因素2：是否有并行金属管道因素3：是否为埋设在机动车路面下
表3 交流电压梯度法（ACVG）极差计算结果实际破损点中心与检测破损点中心
直线距离（mm）1 1（是） 1（是） 1（是） 2300 2 1（是） 2（否） 2（否）250 3 2（否） 1（是） 2（否） 130 4 2（否） 2（否） 1（否） 1500 K1 2550 2430 3800 K2 1630 1750 380 k1（=K1/2） 1275 1215 1900 k2（=K2/2）815 875 190极差 460 340 1710试验号因素1：是否有高压交流输电线路干扰因素2：是否有并行金属管道因素3：是否为埋设在机动车路面下
表4 直流电压梯度法（DCVG）极差计算结果实际破损点中心与检测破损点中心
直线距离（mm）1 1（是） 1（是） 1（是） 1200 2 1（是） 2（否） 2（否）30 3 2（否） 1（是） 2（否） 50 4 2（否） 2（否） 1（否） 1000 K1 1230 1250 2200 K2 1050 1030 80 k1（=K1/2） 615 625 1100 k2（=K2/2） 525 515 40极差 90 110 1060试验号因素1：是否有高压交流输电线路干扰因素2：是否有并行金属管道因素3：是否为埋设在机动车路面下
根据表3，对于交流电压梯度法（ACVG）而言，极差大小次序为：因素3＞因素
1＞因素2，可见路面状况对其检测结果影响最大；其次为高压交流输电线路，并
行金属影响最小。

2.3 DCVG法试验结果
DCVG法在4次现场试验中的测试结果和极差值如表4所示。

由上表可见，对于交流电压梯度法（ACVG）而言，路面状况对其检测结果影响最大；其次为并行金属，高压交流输电线路对其影响最小。

3 结果和讨论
根据试验结果，ACVG和DCVG法整体检测精度高于皮尔逊法。

但在土壤电阻率较高的沥青路面下，因A字架和硫酸铜探杖与地面接触不良，较难找出破损点，需要对地面接触部位浇水；而皮尔逊法因采用人体电容，在高电阻路面的检测结果相对较为理想。

在高压交流输电线路干扰下，ACVG法因采用交流电流，导致探管位置整体向一侧偏移，影响了检测定位，相对而言采用DCVG法检测精度更高一些。

在并行管金属道影响下，探管位置同样存在向一侧偏移的问题，采用DCVG法检测精度相对也更高。

在实际检测工程中，因ACVG法能配合交流电流衰减法检测与评价防腐层整体状况，也具有一定的抗外部干扰能力，故常采用DM 或PCM配合A字架同步开展上述工作，对照上述试验结果，基本能够满足除沥青路面以外的复杂环境；DCVG法在处沥青路面以外的干扰环境下有更好的定位精度，能判断漏点腐蚀活性，也能配合CIPS法开展密间隔管地电位测试，但其无法同步进行管线定位，在长达几十甚至上百公里的检测工程中，其使用还是受到一定局限，适合对漏点进行精确定位和判断腐蚀活性用；皮尔逊法相对上述两种方法精度最低，但适用于城镇燃气等城市路况下的防腐层破损点定位，是上述两种方法良好的补充。

4 结论
（1）ACVG法和DCVG法对防腐层破损点的检测精度高于皮尔逊法，但对于沥青路面等高地电阻工况实施较困难；
（2）在高压交流输电线路或并行金属管道干扰下，DCVG法检测结果略高于ACVG法；
（3）根据试验结果，在实际检测工程中，建议采用电流衰减法配合A字架开展ACVG法，然后采用DCVG法进行防腐层精确定位和腐蚀活性判断；对于城市路况下埋设的管道，建议采用皮尔逊法进行防腐层破损点定位。

参考文献
【相关文献】
[1] 周富建. 埋地钢制管道防腐层检测方法对比研究[J]. 全面腐蚀控制, 2016, 30(10)： 75-78.
[2] 陈敬和, 何悟忠, 郭莘. 埋地长输管道外检测技术现状及发展方向[J]. 管道技术与设备, 2011, (4)：1-5.
[3] TSG D7003-2010 压力管道定期检验规则-长输（油气）管道[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2010.
[4] TSG D7004-2010 压力管道定期检验规则-公用管道[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2010.
[5] 和宏伟. PCM与ACVG防腐层检测技术的影响因素分析[J]. 煤气与热力, 2016, 36(8)： 42-46.。