淺談長輸天然氣管道外檢測綜合技術(shù)研究及工程應用

董玉斌

摘 要：在長輸天然氣管道外檢測評價過程中，單一的評價方式是不可取的，為了考慮到長輸天然氣的經(jīng)濟合理性，達到預期的檢測效果，需要采用外檢測綜合技術(shù)，對現(xiàn)有的長輸天然氣管道外檢測綜合技術(shù)進行對比分析和研究，以克服不同檢測方法的局限性，從而提供最優(yōu)的檢測技術(shù)綜合方案，發(fā)揮其外檢測的最大效應，以精準地判斷出長輸天然氣管道的外防腐層破損點為基礎，尋找檢測技術(shù)與檢測設備的最優(yōu)整合點，確保外檢測綜合技術(shù)的安全與經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：長輸天然氣管道；外檢測；綜合技術(shù)；研究；應用

長輸天然氣管道的腐蝕防護工作關(guān)系天然氣管道的安全運營狀態(tài)，鑒于長輸天然氣管道的安全性和經(jīng)濟影響因素分析，長輸天然氣管道的外檢測綜合技術(shù)方案有其特定的價值和意義，合理的方案流程設計和可信度的檢驗數(shù)據(jù)，可以使長輸天然氣管道檢測符合良好的定期檢驗要求，達到良好的工程應用效果。

1 長輸天然氣管道外檢測綜合技術(shù)原理闡述

我國對于長輸天然氣管道外檢測綜合技術(shù)尚缺乏具體的法規(guī)性標準為技術(shù)支撐，當前對于長輸天然氣管道外檢測技術(shù)主要有：直流（交流）電位梯度法、直流電位（交流電流）衰減法、皮爾遜檢測法、管中電流電壓法、變頻選頻法、陰極保護電位分布測試法、密間隔電位測試法等，由于各種干擾因素的影響，現(xiàn)有的外檢測設備和技術(shù)各有優(yōu)缺點，有其特定的局限性，為了提高對長輸天然氣管道防腐層缺陷的檢出率，需要確定長輸天然氣管道外防腐層的質(zhì)量狀況。

1.1 交流電位梯度檢測法

它是運用雷迪PCM的A字架和皮爾遜法的防腐層檢漏儀設備，測量出兩個固定金屬“地針”之間的電位差，這一具有特定頻率的交流信號傳送到天然氣管道中，在金屬“地針”插入土壤的過程中顯示電位梯度的變化狀態(tài)，并通過檢測設備的db值用以判定天然氣管道防腐層的電流影響因素，這些影響因素包括：電流大小、天然氣管道防腐層破損面積大小、防腐層破損程度、管道埋深、土壤電阻率等。其主要技術(shù)原理是：通過檢測設備對管道周圍的土壤進行特定頻率的交流信號檢測，這個特定頻率的交流信號可以準確地反映出管道外破損處泄漏的信號電流大小，從而產(chǎn)生交流電位的梯度變化，并根據(jù)電流變化方位和大小可以準確地判定天然氣管道外防腐層破損的具體方位和破損程度。

1.2 皮爾遜法

它可以檢測出天然氣管道外防腐層局部連續(xù)或不連續(xù)破損點，通過測量天然氣管道周圍土壤中交流電位梯度的變化，來判定管道外防腐層的破損方位和大小。其應用原理，如圖所示：

通過向天然氣管道傳送特定頻率的交流信號，一旦天然氣管道的外防腐層出現(xiàn)破損，則其會與周圍的土壤形成一個有電壓差的電位場，并呈現(xiàn)出管道破損點接近處的電壓差越大的特性，采用地下管道防腐層探測與檢漏儀設備可以檢測到這一異常狀況，從而根據(jù)“電位場”的信號確定管道外防腐層的破損方位和大小。這個方法借助于信號發(fā)射機進行交流信號的傳遞，根據(jù)電流信號的大小值和音頻報警的聲音大小判定破損方位。但是，它也有其弊端，即：對于天然氣管道外防腐層破損點的檢測方位與檢測人員的經(jīng)驗密切相關(guān)，有經(jīng)驗的檢測人員可以根據(jù)信號判定埋地管道的防腐層破損位，而經(jīng)驗欠缺的檢測人員則易受到外來因素的干擾，對于復雜的地理環(huán)境的適應性較差，無法得出準確的判定結(jié)果。

1.3 交流衰減法

這是通過測量天然氣管道特定頻率的交流電流信號進行測定，根據(jù)天然氣管道外防腐層的衰減變化來測定其平均質(zhì)量和破損位置。其應用原理為：通過對天然氣管道進行電流信號的施加，根據(jù)探地雷達等設備進行電流大小和衰減變化的接收，從而對管道破損情況進行判定，評價天然氣管道的防腐整體質(zhì)量。

1.4 變頻選頻法

這一技術(shù)的重點在于測量天然氣管道外防腐層絕緣電阻率，其應用原理為：通過對天然氣管道提供一個特定頻率的電流信號，并被視為單線——大地信號通路，在這個信號通路的數(shù)學模型下，根據(jù)對交流電流信號衰減的情況，得出天然氣管道外防腐層的絕緣電阻率信號頻率、衰減量、土壤電阻率等。

1.5 直流電位梯度法

通過對天然氣管道施加一定頻率的電流信號，根據(jù)信號衰減的變化確定防腐層的缺陷位置和大小。其應用原理為：對天然氣管道防腐層進行陰極保護，一旦外防腐層出現(xiàn)破損狀況，其陰極保護電流將流向管道破損位，這使得土壤電阻產(chǎn)生了電壓降低的趨勢，形成一個直流電位梯度分布狀態(tài)，從而判定天然氣管道外防腐層破損點方位和大小。

2 長輸天然氣管道外防腐層檢測工程應用研究

以安徽省某一長輸天然氣管道為例，由于長輸天然氣管道大多存在焊接缺陷與防腐層破損缺陷，長輸天然氣管道進入了安全事故高發(fā)期，因而，要開展長輸天然氣管道外防腐層檢測技術(shù)的工程應用與全面檢驗。

2.1 管線概況

本項目是連接安徽兩市的長輸天然氣管道工程，長約32km，為了對這段長輸天然氣管道進行檢驗，設計了一個連接信號源的中間閥室管道，以便于進行管道的檢驗測試工作。

2.2 管道外檢測綜合技術(shù)工程應用

①檢查管道的敷設環(huán)境。包括地面裝置的檢查、管道的走向檢查、管道埋深檢查、土壤腐蝕檢查。

②判定防腐層不開挖檢測。要確定管道外防腐層絕緣性能及其質(zhì)量狀況等級，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)顯示，該工程管道的絕緣特性參數(shù)為Rg=146252>10000，質(zhì)量狀況等級為一級，整體管道質(zhì)量狀態(tài)良好。

③管道陰極保護有效性檢測。檢測該管道的電絕緣性能、電連續(xù)性能、接地電阻、管道自然電位、陰極保護系統(tǒng)效果測試，采用密間隔電位測試法，得出該工程管道的檢驗結(jié)論：該管道的電位在-850mV～-1200mV之間，符合標準要求，判定該管道陰極保護有效。并應用該技術(shù)，測量得出該管道的外防腐層共有七處破損點。