检测埋地钢质管道防腐层损伤的方法

检测埋地钢质管道防腐层损伤的方法
【摘要】本文简述雷迪音频检漏仪仪器结构、工作原理，用于检测埋地钢质管道防腐层损伤的操作程序、检测结果评定及注意事项。

同时指出雷迪音频检漏仪性能方面存在的不足。

建议音频检漏这一无损检测技术，纳入无损检测行业管理并尽快编制、发布音频检漏相关的标准。

【关键词】音频检漏；埋地钢质管道；漏点；衰减
Method for detection of buried steel pipeline coating damage
【Abstract】This paper outlines the study of the Reddy audio leak detector, such like the apparatus structure, working principle, the detection of buried steel pipeline coating damage in operating procedures, test results evaluation and precautions.It also points out the shortcomings of the Reddy audio leak detector performance, and recommends the audio leak of this non-destructive testing technique into the non-destructive testing industry management.The standards of this audio leak should be compiled and published as soon as possible.
【Key words】Audio leak;Buried steel pipeline;Leak;Attenuation
1. 前言
埋地钢质管道在安装前都进行了外层PE防腐，主要目的在于防止钢管的腐蚀和降低钢管的腐蚀速率。

在管线安装施工过程中，应注意保护防腐层，防止起吊、运输、埋设过程中对防腐层碰撞、挤压和擦伤。

在管道下沟前，应对防腐层做全面的电火花检测，找出损伤点，进行修补，使其完好如初。

由于操作不当，在管沟回填过程中，如在山区石方地段，石块的砸伤，管道底部石块的顶伤，都会造成防腐层新的损伤（漏点）。

这些损伤点在地下水、酸、碱、盐等介质作用下，将使钢管发生腐蚀，造成钢管表面点状或面状的腐蚀甚至穿孔。

音频检漏可以在地面上对不同的管径、不同防腐绝缘材料、不同环境的埋地钢质管道进行检测，发现漏点，开挖补伤。

图1 音频检漏仪
2. 雷迪RD-PCM音频检漏仪结构、工作原理
RD-PCM音频检漏仪包括一个便携式发射机、手持式接收机、A字架、电源和GDWFF软件（图1）。

PCM是Pipeline Current Mapper的简称，即为管中电流法，主要是测量管道外电流衰减梯度，因此也称为电流梯度法。

音频检漏仪工作原理是：发射机向钢质管道施加某一频率的脉冲信号，钢质管道向周围辐射出电磁场，A字架两个测试足上方活接头内的线圈产生感应电流，经地面接收机处理后以信号衰减值（dB）显示。

当管道防腐层有损伤时，相当于钢管与大地短路，地面接收机接受到信号发生突变，形成电流衰减梯度。

管道防腐层有损伤的地方衰减值（dB）大，无损伤的地方衰减值（dB）小。

从而判断埋地管道防腐层损伤情况，并能进行损伤点的定位、定量。

同时能确定管道的位置、走向、分支点和埋深。

该仪器可用于检测新建管道和在役管道防腐层状况；亦可用于提供管道阴极保护效果评估的数据。

因此音频检漏仪在管道施工过程和在役运行管道检验中得到了广泛应用（图2）。

图2 检测现场
3. 检测工艺程序
3.1 了解需检测管线信息状况。

管线整体竣工后，在检测管线防腐层之前，应对被检测的管线相关信息进行了解。

熟悉被检测管线的顶管穿越分布、水平定向钻管道穿越分布、埋地阳极是否安装及安装地点、地下障碍物分布情况等相关信息。

3.2 便携式发射机接地极安装。

3.2.1 在水田、旱地、丘陵地段时，接地极应安装在潮湿土壤及土质好、有水的地方，距管线垂直距离30～50m，当接地电阻符合要求，仪器面板上则显示黄灯。

当出现红灯时，在需另选择接地点、或向接地极上浇水，使接地电阻达到要求。

3.2.2 在山区石方段、砂卵石地段、隧道等特殊地段，接地极应安装在未扰动土地带，距管线最小距离10 m，增加2～4支接地极（可以铁管代替接地极）并串联，从而达到所需接地电阻。

3.3 发射机连接线的安装。

3.3.1 在管线下沟后，进行音频检测。

为保证发射机信号质量，必须用钳型夹连接到阴保测试桩的阴极线上，钳型夹不可以接触到阴保测试桩接线盒内的其他接线柱，如有埋地阳极，必须将阳极线路断开，从而保证信号强度。

3.3.2 鉴于长输管道野外施工的不连续性，音频检测将分段进行，阴保测试桩未安装，发射机则需架设在管段的一端，用钳型夹连接在管口上，这一端的管口露铁部分必须全部悬空，不得与土壤接触。

管段的另一端必须接地，使其电流形成回路。

3.4 调节电流及频率设定。

调节电流一般根据管线所经区域的地质情况、管径大小、穿越地下障碍物的类型，选择合适的电流档位，一般选择范围在150mA～600 mA。

仪器的发射频率分为低频、甚低频、双向甚低频三档，根据现场实际情况有由检测人员确定。

近年来1016mm以下管道，通常设定甚低频档位。

3.5 使用A字架进行信号采集及漏点定位。

发射机向管道发出一个脉冲信号，当管道防腐绝缘层破损时，该处金属管道与大地相短路；在该处经大地形成电流回路，并向地面辐射。

在该破损点正上方辐射信号最强。

接收机上将显示衰减值并加以记录。

3.5.1 在一般地形，A字架连接接收机可以进行防腐层破损点的定位。

一般每隔15m检测一次，查看电流衰减情况。

使用PCM-TX接收机的显示屏的方向箭头能够显示损伤点方位，检测人员通过人体电容法，在地面对破损点准确定位。

并做好现场记录及标识。

3.5.2 在水网地段，可对A字架两个测试足用钢管进行嫁接延长，防止A字架测试足上方活接头内的线圈进水，避免发生假信号，影响检测结果的准确性。

4. 测量结果评定及分析
4.1 测量结果评定。

根据发射机和接收机增益大小（衰减值的大小）、接收信号强度、接收机与发射机距离、防腐层材质厚度及附近环境情况来判定漏点大小，一般以25dB为分界点，衰减值大于25dB，表明管线防腐层有损伤。

图3 相距1.5m的点状漏点不能分辨
4.2 影响检测灵敏度的因素。

分析影响雷迪RD-PCM设备检测灵敏度因素有以下方面：比如土壤电阻、潮湿环境、高压线、埋地阳极、钢质套管、地质结构等都会影响检测灵敏度。

检测盲区：
（1）10KV以上输电线下面的管线，在与管线交叉点两侧各20m范围内，出现假信号。

电压越高，影响范围越大。

（2）管线穿越钢质套管段，无信号显示。

（3）顶管穿越管段带有缠绕阳极，无信号显示。

（4）当检测管线地下有铁矿时，无信号显示。

仪器的分辨率：
两个相邻漏点，雷迪音频检漏仪仪器上不能分辨（图3、4）。

经常发生大漏点掩盖了小漏点的信号，因此在漏点开挖修补后，对漏点圆周面进行实际检查，确认无漏点后，方可回填，地貌恢复后，需进行二次检测。

若钢管周围有焊条头、管帽铁片等金属物体，会发生假信号，该假信号与漏点信号无法分辨。

定量精度差：
雷迪音频检漏仪对管道防腐层漏点不能进行较精确的定量，不能确定损伤点面积、损伤深度和损伤点形状（图4）。

图4 条状点状漏点不能分辨
5. 结束语
笔者曾参与川气东送管道工程29标段、石家庄——太原成品油管道、广东天然气管网一期管道等8个油气管道工程、总长557Km管道
防腐层检漏作业，取得了比较理想的效果。

以川气东送管道工程29标段为例，该管道工程全长56Km，1016mm钢管，设计压力10MPa，经音频检漏作业，发现12处防腐层损伤点，逐一开挖补伤，回填后复检，损伤点及其周围再没有缺陷信号发生。

压力管道采用音频检漏这一无损检测方法，能及时发现管道防腐层损伤及破坏情况，开挖补伤，这对保证压力管道安全运行，起到了一定的作用。

为此建议：（1）将音频检测方法纳入无损检测行业管理范畴。

（2）建议尽快组织制定、发布相应标准，使之有章可循。

（3）应由行业学会对音频检测人员进行技术技能的培训、考核，并
持证上岗。

（4）仪器的研发单位，应改进提高仪器性能，包括提高仪器灵敏度、
消除盲区影响、提高分辨率等。