幾種埋地管道防腐層破損檢測技術的工作原理與應用

張思杰

摘要：本文主要介紹了三種埋地管道防腐層破損檢測技術的原理和檢測儀器，以及在實際工作中的應用。

關鍵詞：埋地管道；破損檢測技術

1.埋地管道防腐層破損檢測的重要性

1865年美國建成第一條輸油管道至今，管道運輸業(yè)已有近150年的歷史了，世界上100%的天然氣和85%以上的原油都通過管道進行運輸。管道運輸業(yè)與鐵路、公路、水運、航空一起并列為世界五大運輸業(yè)，它是國民經濟的命脈，在經濟建設與國防工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。與先進國家相比，我國的管道運輸業(yè)起步雖晚，但發(fā)展速度卻是很快。僅以天然氣管道為例，根據《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中所指出的，“十二五”期間我國將新建天然氣管道超過4.4萬公里，屆時天然氣管網規(guī)模相比目前存量管網規(guī)模接近翻倍，年均新建管道長度接近9000萬公里。

但是，與鍋爐、壓力容器相比，我國壓力管道的安全管理工作明顯滯后，由于歷史、技術及管理等方面等諸多因素，我國壓力管道的安全管理水平是很低的。管道運輸業(yè)的快速發(fā)展，隨之而來的是管道管齡老化、人為破壞、施工缺陷、腐蝕等各種問題的發(fā)生。這些問題所導致的事故會嚴重污染了人類的生存環(huán)境，給人民的生命財產安全造成巨大的威脅。所以，埋地管道的維護管理、規(guī)范施工、防腐蝕等都已經成為了當前發(fā)展形勢下極為重要的課題。

腐蝕是影響埋地管道使用壽命和可靠性的重要因素。外部土壤的腐蝕環(huán)境，外防腐層的破損，陰極保護的失效以及管道內介質對管道的腐蝕都是造成埋地管道腐蝕的成因。而其中外防腐層以及陰極保護（統(tǒng)稱外檢測技術）是可以得到有效控制的。能夠及時掌握埋地管道防腐層破損情況并且加以監(jiān)控和及時開挖修復，對于保障埋地管道的安全運行有著至關重要的意義。

2.幾種常用的埋地管道防腐層破損檢測技術的原理

近年來，隨著計算機技術的快速發(fā)展，國內外埋地管道外檢測技術也得到了迅速發(fā)展，下面介紹三種國內常用的埋地管道防腐層破損檢測技術。

2.1.Pearson法（又稱地電位梯度法、人體電容法）

該方法由美國人Pearson提出而得名，工作原理為管道和土地之間加載一個1KHz的交流信號，此信號會在管道防腐層破損點處流失到土地之中，因而在破損點的正上方地表形成一個交流電壓梯度。實際操作時需有兩個操作人員的人體代替兩個電極，用人體對土地的耦合電容來檢測電壓梯度信號并由接受裝置接受，經濾波放大由指示器指示檢測結果。

此方法在我國運用廣泛，其優(yōu)點是應用經驗豐富，配合管線儀一同使用工作效率較高，對于地表要求不大，在城市的柏油水泥路上也能進行。缺點是受外界電流干擾及其他因素影響大，并且極度依賴操作者的熟練度，會給出的不準確信息較多，故此方法在國外已基本淘汰。

2.2.電流衰減法

電流衰減法利用的是交變電流梯度法，通過在管道和土地間施加任一頻率的正弦電壓，給埋地管道發(fā)射檢測信號，在地面上由管道自身電流產生交變電磁場的強度及變化規(guī)律。通過管道上方地面的磁場強度換算出管中電流的變化，據此判斷管道的支線位置或破損缺陷等。管道的防腐層和大地之間存在著分布電容耦合效應，信號電流在管道外防腐層完好時的傳播過程中呈指數衰減規(guī)律，當管道防腐層破損后，管中電流便由破損點流入大地，管中電流會明顯衰減，引發(fā)地面磁場強度的急劇減小，由此對防腐層的破損進行定位。在得到檢測電流的變化情況后，根據評價模型可推算出防腐層的性能參數值Rg。推算出防腐層的性能參數值Rg，而且可對管道路由精確定位描述，測量深度。配合A字架（ACVG）與GPS定位，可以精準定位埋地管道防腐層破損點。下圖1為整套電流衰減法檢測設備。

此方法的特點是實用性強，定位準確，在國外已經得到較多的應用，缺點是該方法對地表有所要求，尤其是在配合A字架一同使用時；并且受管道自身條件約束，對于設有絕緣法蘭的管道，有支線的管道，此方法運用比較繁瑣。

2.3.CIPS和DCVG綜合檢測技術

CIPS（密間隔電位測試），此方法在檢測前，需在陰極保護電源上加載電流中斷器，測試時按規(guī)定的周期循環(huán)斷開整流器。讀取通電電位和斷電電位。DCVG（直流電壓梯度技術）也是在陰極保護電源上加載一個中斷器，利用陰極保護電源周期的中斷而產生一個疊加周期直流脈沖信號，通過兩根相距1～2米的探棒在地面上進行測量，根據毫伏表的擺動情況確定缺陷的位置，估算缺陷的尺寸。而所謂CIPS和DCVG綜合檢測技術是指先采用DCVG方法進行防腐層檢測，再采用CIPS技術在缺陷位置測量開閉瞬時電位，確定出缺陷的大小、被腐蝕程度的大小及等級，減少了開挖量。

該方法優(yōu)點是充分利用了二者的技術優(yōu)點，能夠評價管道的陰極保護效果，還能夠進行缺陷定位和計算缺陷大小，測量的準確率較高。該方法的缺點是對地表要求很高，測量程序較為復雜，操作人員需進行專業(yè)培訓。故此方法在國外已有廣泛應用，而在我國還處于應用起步階段。

3.結語

通過上面三種埋地管道防腐層破損檢測技術的比較，不難發(fā)現，現有的各種埋地管道防腐層缺陷檢測技術各有優(yōu)缺點，沒有一種技術是能夠提供地下管道防腐狀況的全面信息的。所以研究現有的國內外各種檢測技術，對引進和開發(fā)新的檢測技術和檢測方法具有十分重要的意義。而我們在實際工作中，會采用兩種檢測方法分別對埋地管道的防腐層破損情況進行檢測，通過兩種不同方法的檢測結果，相互驗證，從而可以適當避免檢測過程中出現的不準確信息，減少不必要的開挖工作。確保城市燃氣管道的安全運行。