埋地燃气管道综合检验检测技术研究

埋地燃气管道综合检验检测技术研究

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埋地燃气管道综合检验检测技术研究1、前言

随着科技的进步以及国家相关政策法令（如302号令(1)）的出台，埋地钢质管道使用单位对管道的安全性能越来越重视。随着政府有关职能部门的改革，对埋地钢质管道的安全监察也日益重视(2)。经过对旧管道的修复（Renovation）、修理（Repair）及更换（Replacement），简称3R技术(3)，进行方案比较，发现主动进行有计划的“修复”比管道事故后的“修理”代价小得多，有效地避免了恶性事故的发生，大大地提高了社会效益和经济效益。而修复的基本要求是对埋地钢质管道的走向与埋深、管道的腐蚀防护系统进行准确的检测与评价，其结果对管道的安全运行起着关键作用。因而，如何进行科学有效的检测以及制定综合检测技术与方案，目前尚未全面解决城市埋地燃气管道腐蚀检测问题的方法仪器与相应的技术方案。因此，开展埋地燃气管道综合检验检测技术研究具有重要的现实意义(4)。

埋地钢质管道检测技术包括内检测与外检测，本文主要讨论外检测技术。外检测主要是指在地面不开挖条件下，对埋地钢质管道外覆盖层以及阴极保护效果进行检测评价，同时，有效地检测监控管道经过地区的环境条件，也是埋地管道腐蚀防护检验检测评价的一个重要方面。

2、埋地钢质管道外覆盖层检测技术与仪器

埋地管道防腐涂层检测的方法很多，而且各具特色，但迄今为止，尚无综合方法解决城市埋地燃气钢质管道的腐蚀与防护检测问题。现将国内外常用检测方法的原理、特点以及优缺点进行了研究。常用的管道外检测技术有：标准管/地（P/S）电位测试、密间隔电位测试技术（CIPS）、直流电位梯度法（DCVG）、Pearson测试技术、管中电流衰减测试法、变频选频法、直流电流－电位法等(3，4，5，6，7)。

（1）管/地电位检测技术

管/地电位检测技术就是利用数字万用表与Cu/CuSO4（CSE）能过测试桩测试施加有阴极保护管道的保护电位，通过电位的分布间接评定涂层的质量状况。常用的有近参比法、地表参比法与远参比法。

该种方法能快速测量管线的阴极保护电位，是目前通用的地面测量管道保护电位的方法，但它不能确定缺陷大小、位置以及涂层剥离。

（2）密间歇电位检测（CIPS）

密间歇电位（有时也称为近间距电位测试）检测技术是当今尖端的检测技术之一，是一种用来提供管道对地电位与距离关系详细情况的地面检测技术。

CIPS的含义是近间距管对地电位测量，它由一个灵敏的毫伏表和一个Cu/CuSO4半电池探杖以及一个尾线轮组成。测量时，在阴极保护电源输出线上串接断流器，断流器以一定的周期断开或接通阴极保护电流。

能指示管道沿线的CP效果，指出缺陷的严重性，并自动采集数据样。缺点是检测时需步行整个管线，检测结果不能指示涂层的剥离，还可能受到干扰电流的影响，需拖拉电缆，使用范围有一定的限制。

代表仪器是加拿大CathodicTechnologyCompany生产的HexcorderCIPS。

（3）直流电压梯度测试技术（DCVG）

当直流信号象阴极保护电流一样加到管道上时，在管道防腐层破损裸漏点和土壤之间存在电压梯度。在接近破损裸漏点部位，电流密度增大，电压梯度增大。一般地，电压梯度与裸漏面积成正比例关系。直流电压梯度检测技术，就是基于上述原理而建立的。

DCVG方法是使用一个的毫伏表（先进的DCVG仪器用数字液晶屏幕显示所测的毫伏数），以及2个Cu/CuSO4半电池探杖插入检测部位的地面进行电位梯度检测。

为了有利于对信号的观察和解释，在DCVG测量时，要在阴极保护输出上加一个断流器。在测量过程中，操作员沿管线以2m间隔用探杖在管顶上方进行测量。

该方法能准确地查出防腐层的破损位置，可估算缺陷大小，并通过IR％判定缺陷的严重程度。测试过程中不受交流电干扰，不需拖拉电缆，受地貌影响小，操作简单，准确度高。根据检测结果可给用户提供合理的维护和改造建议。但该方法不能指示管线阴极保护效果，不能指示涂层剥离，需沿线步行检测；杂散电流、地表土壤的电阻率等环境因素会引起一定的测量误差。

代表仪器是加拿大CathodicTechnologyCompany生产的HexcorderDCVG。

（4）Pearson检测技术

该检测技术也称电压差法，在管道－大地之间施加的交变信号通过管道防腐层的破损点处时会流失到大地土壤中，因而电流密度随着远离破损点的距离而减小，在破损点的上方地表面形成了一个交流电压梯度。检测时，两名操作者脚穿铁钉鞋或手握探针，相距3～6m，将各自拾

取的电压信号通过电缆送接收装置，经滤波放大后，由指示电路指示检测结果。

可沿线检测防腐层破损点和金属物体，是目前国内最常用的检测技术。价格便宜，且在国内有较成熟的使用经验，检测速度较快，同时，该法具有识别破损点大小的功能，微小漏点均能测到，在长输管道的检测与运行维护中的使用效果较好。但需要沿全线步行检测，不能指示缺陷的严重程度、CP效率和涂层剥离，易受外界电流的干扰，依赖操作者的技能，常给出不存在的缺陷信息，同时，劳动强度较大，对水泥或沥青地面产生了接地难的问题。

代表仪器为江苏生产的SL型系列地下管道防腐层探测检漏仪。

（5）管内电流检测技术

管内电流检测技术，又称多频管中电流法（又称电流衰减法）。是采用等效电流原理，评价防腐层绝缘电阻。

检测时由发射机向管道发射某一频率的信号电流，电流流经管道时，在管道周围产生相应的磁场；当管道外防腐层完好时，随着管道的延伸，电流较平衡，无电流流失现象或流失较少，其在管道周围产生的磁场比较稳定；当管道外防腐涂层破损或老化时，在破损处就会有电流流失现象，随着管道的延伸，其在管道周围磁场的强度就会减弱。

这是目前国内外应用比较成熟的一种检测方法，可长间距快速探测整条管线的防腐层状况，也可缩短间距对破损点进行定位，属于非接触地面测量，受地面环境影响较小。但测量结果不直观，不能指示CP效率，不能指示涂层剥离，易受外界电流的干扰，且需预先获得一些物理量，如管体的电阻、内电感、外电感以及防腐层的电容率等。

主要代表仪器是英国公司生产的RD400-PCM检测仪。

（6）变频－选频法

该方法是通过被测管路的某个标桩向管体和大地之间加载一定功率的交流信号，在另一标桩处检测管体与大地之间同一频率的信号，同步的改变发、收频率直到接收功率是发射功率的5％以下即可认为“信号损耗殆尽”，然后利用两标桩之间管体长度、管体直径、管壁厚度、包覆层的材料损耗角正切、土壤特性阻抗等有关物理量计算两标桩之间管道包覆层的漏电阻。由于评价是以段为单位进行的，实际上给出的是段内平均漏电阻，不能指出具体的破损点位置。这是国内提出的一种检测方法，能快速普查整条管道防腐层的综合保护性能，受地面环境影响较小。但计算结果引入的人为因素多，误差大，其线传输理论模型在管路复杂的情况下难以适应，特别是对于城市埋地管线，且不能有效的判断破损点的位置。