埋地鋼質管道外防腐層絕緣電阻檢測技術

于曉波

(山東勝利通海集團東營天藍節能科技有限公司 山東 東營 257000)

埋地鋼質管道外防腐層絕緣電阻檢測技術

于曉波

(山東勝利通海集團東營天藍節能科技有限公司 山東 東營 257000)

本文介紹了對管道外防腐層進行無損檢測的交流電流衰減法，使用設備RD-PCM+對管道外防腐層電阻率進行持續檢測，并根據檢測數據依據國標對所測的管道外防腐層質量狀況進行等級評價。

埋地鋼質管道；絕緣電阻；PCM；交流電流梯度法

一、目前油氣管道外防腐層質量檢測現狀及檢測方法簡介

油氣管道運輸，是我國目前常用的一種油氣輸送方式，具有安全、方便、易管理、及時等特點。隨著《管道保護法》的頒布與實施，各單位對油氣管道腐蝕、破壞等隱患問題治理日益重視。也滋生了對管道外防腐層絕緣電阻率檢測技術的需求。

據統計，目前，國內主流管道外防腐層質量檢測方法有兩種：一是“地面防腐層缺陷檢測法”，二是“防腐層絕緣電阻檢測法”。

管道外防腐層的絕緣電阻率的檢測方法目前主要有直流電流法、交流變頻選頻法、交流電流衰減法等多種方法。直流電流法計算簡單，結果準確，但檢測時需要每30m有測試樁，否則則需挖開管道，臨時接線。交流變頻選頻法指將發射機提供的交流變頻信號接入管道，也需要對被測管道兩端連線，也受到測試樁的影響，在沒有測試樁的情況下，需要對管道開挖連線，造成破壞。交流電流衰減法，也稱“多頻管中電流法”，它引入了全新的檢測模式，使用超大功率發射機和近直流的檢測信號，對管道進行檢測，檢測時僅需在起始端將信號線連入管道，檢測過程中無需再與管道進行物理連接，是最實用的一種方法。

二、交流電流衰減法的數學模型[1]

交流電流信號在沿導體傳輸時，信號大小發生非線性衰減。在交變正弦電流信號接入管地回路中時，交流電流信號在大地中的衰減幅度遠大于傳輸線路，與理想傳輸線路相比較，管地回路中的損耗要大很多，因此可將回路視為特性阻抗的傳輸線，一般情況下，輸入信號功率被管道負載全部吸收。由于可傳輸的距離不可無限延長，一般情況下,有效傳輸距離往往小于管道的長度。傳輸時電流遵守：

I=I0e-ex

(1)

α：衰減常數,滿足：

(2)

在檢測過程中管道接入的是正弦交流信號，回路中的電磁場為正弦電磁場。管道中檢測到的等效電流值由安培轉換成分貝電流后，電流與距離的-X曲線是一條傾斜的直線，其斜率Y與α成正比。當已知管中兩點電流值時，即有：

(3)

由式(3)計算出管地回路的衰減常數α后，通過公式(2)可求出防腐層絕緣電阻Rg。根據國標《GBT19285-2014埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》附錄K防腐層的質量狀況也可用斜率Y來進行等級評價。

三、檢測設備選擇及使用

應用交流電流衰減法進行防腐層電阻率進行檢測的設備，目前常用的是英國雷迪公司的RD-PCM+，RD-PCM+具有檢測范圍大、精度高、抗干擾強、耐用、無損檢測等特點得到大量應用，適用于長輸管道，也可進行管線的定位。RD-PCM+設備分為發射機和接收機兩部分，檢測時，由發射機端向管道上施加交流電流信號，接收機沿地面管道上方進行電磁信號接收。根據電磁感應定律，導體中的電流與導體的電阻率成一定的比例關系，電阻率越小，電流越大，反之則越小。接收機內有上下兩個平行的垂直線圈，通過測定上下兩線圈的感應電動勢，從而可推算出管體內電流大小。利用交流電流衰減法對埋地管道外防腐層進行檢測時，分段記錄下管道上方檢測點的管中等效電流值，再根據管道基本參數計算管道各分段的外防腐層絕緣電阻率，對電阻率值較低的區域進行標記，記為嚴重破損區域，并依據有關標準對管道進行防腐處理。

四、交流電流衰減法檢測結果分析及等級評價

國標《GBT19285-2014埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》附錄K規定：埋地鋼質管道外防腐層電阻率分級評價如下：

防腐類型級別12343LPERg≥10020≤Rg<1005≤Rg<20Rg<5硬質聚氨酯泡沫防腐保溫層和瀝青防腐層Rg≥105≤Rg<102≤Rg<5Rg<2

注：本標準中Rg值是基于線傳輸理論計算所得；電阻率是基于標準土壤電阻率10Ω·m。

2015年，筆者所在的山東勝利通海天藍公司對河口采油廠的30條油氣管線進行了多次檢測，檢測里程合計376公里，檢測到防腐層破損處321處，其中發現79個盜油(氣)卡子。為了進行對比，筆者從其中選取了防腐質量不同的幾段管道進行分析評價。

(一)檢測管道基本信息

編號管道規格防腐類別初始電流檢測長度建設年限樣品Aφ219X7X7mm硬質聚氨酯泡沫防腐保溫層300mA222m3年樣品Bφ426X8X7mm硬質聚氨酯泡沫防腐保溫層600mA254m30年樣品Cφ219X7X7mm硬質聚氨酯泡沫防腐保溫層300mA517m5年

(二)防腐層電阻計算結果與等級評價

樣品A

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級17．046．029．0-0．540≥10．0146．0144．098．00．073≥10．01176．0222．046．0-0．7948．72

樣品B

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級26．048．022．02．188≤0．1448．0146．098．0-0．300≥10．01146．0254．0108．01．0785．32

樣品C

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級15．0197．0182．00．394≥10．01197．0418．0221．00．356≥10．01418．0517．099．0-4．130≤0．14

(三)檢測結果分析

從上述分析結果中可以看出，樣品A防腐層等級多數處于級別1中，質量狀況比較好；樣品B個別管段已到了防腐層破損非常嚴重的地步，需要立即進行防腐處理；樣品C前418m防腐層質量狀況較好，后418-517m之間被破壞嚴重，防腐層質量等級處四級劣等，需修復。

五、進一步提高檢測準確性的幾種方法

綜上所述，交流電流衰減法檢測在實踐中的應用效果良好。準確性，筆者總結了如下幾條經驗：1、檢測信號大小的選擇。選擇施加檢測信號的強度是以夠用為原則，并非愈大愈好。2、檢測間距大小的選擇。一般選擇50米左右的間距，對于防腐層較差的管線，要用30米以下的檢測間距，在破損點或可疑點附近，應加密檢測。3、要加強定期檢測。了解腐蝕發展趨勢，避免造成嚴重后果。

[1]林守江：埋地鋼質管道腐蝕檢測方法及管理模式《石油化工腐蝕與防護》2000年2期

于曉波 (1975.01-)，女，山東濰坊人，山東大學畢業，工程師。