在用對二甲苯（PX）輸送埋地管道的外腐蝕檢測

李明陽，孔令昌，叢成龍

（廣東省珠海市特種設備檢驗所，珠海 519002）

我國現有油氣輸送管道10萬多公里，城市埋地燃氣管道7萬公里［1］。受運行環(huán)境影響，埋地管道可能存在防腐層破損、剝離等問題，隨著時間推移，管道將腐蝕穿孔，發(fā)生泄漏事故，不但污染環(huán)境，甚至可能引發(fā)重大事故［2］。為防止事故發(fā)生，必須對埋地管道進行外腐蝕檢測。受檢測技術限制，國內仍有部分埋地管道未進行過外腐蝕檢測，檢測過程中如何提高防腐層檢漏技術的精確性也始終是個難題。因此，繼續(xù)推廣埋地管道檢測技術，探索提高防腐層檢漏準確度的方法，對確保管道長周期安全運行有著重要意義。

國內外防腐層檢測方法有：Pearson法、C掃描、直流電位梯度法（DCVG）、管中電流電壓法、變頻－選頻法和密間隔電位法等。其中，Pearson法在國內已普遍應用，但檢測結果準確性取決于操作者經驗；C掃描可用于評價部分管段的防腐層老化情況；密間隔電位法準確性較高，但檢測時間較長；DCVG操作簡單，但無法判斷剝離；管中電流電壓法和變頻－選頻法受環(huán)境因素影響較大［3］。埋地管道檢測時，需根據實際情況選擇適當方法。

文章依據SY／T 0087.1—2006《鋼制管道及儲罐腐蝕評價標準 埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》，對珠海BP化工有限公司對二甲苯（PX）輸送埋地管道進行外腐蝕檢測。該管道建于2001年，全長15 848m，規(guī)格為φ323.9mm×8mm，設計壓力1.9MPa，工作壓力0.7MPa，設計溫度65℃，工作溫度30℃，材質為普通碳鋼，外壁采用三層PE防腐層，管道采用強制電流法進行陰極保護。檢測項目包括：敷設環(huán)境調查、土壤腐蝕性檢測、陰極保護檢測和防腐層檢測。防腐層檢測采用C掃描檢測防腐層整體情況，綜合運用Pearson法和密間隔電位法確定防腐層破損點，并開挖檢查。

1 管線敷設環(huán)境調查

對埋地管進行沿線調查，從敷設環(huán)境看，PX管道基本沿公路綠化帶敷設，管道沿線雜草叢生，管頂覆土無開挖痕跡，排除管道受第三方施工損傷的可能。部分管段敷設環(huán)境為沙地、填海造地多石方段，并采用箱涵溝槽填埋形式。從地面情況看，管道多處穿越公路，穿越公路段埋地管道長期承受地面交變載荷，將其作為防腐層檢測重點部位。部分管段附近有平行、交錯管道存在，且有高壓電線、地下電纜、變壓器等干擾源，現場檢測環(huán)境較為困難。

2 土壤腐蝕性檢測

對管道沿線土壤進行土壤電阻率和雜散電流檢測，并對腐蝕情況評級。使用ZC－8接地電阻測量儀測量土壤電阻率。使用雜散電流測試儀檢測管道雜散電流，檢測結果見表1。

由測試結果看出，管道全線土壤電阻率變化比較大，范圍為7.2～485.4Ω·m，海堤箱涵段土壤含水量較大，因此土壤電阻率較小。管道沿線直流雜散電流干擾范圍為0.2～8.9mV／m，海堤箱涵段周圍無用電設施，因此雜散電流較小。根據文獻［4］和［5］確定分級標準，見表2。

表1 管道沿線測量數據

表2 土壤腐蝕性、雜散電流分級標準

根據表2對腐蝕情況評級，管線土壤腐蝕性除海堤箱涵段為“強”外，其它段為“弱”，說明土壤對于導電性離子傳輸，金屬的溶解及宏觀腐蝕電池的形成不會起到促進作用。管線雜散電流除海堤箱涵段評價為“弱”外，其余段評價為“中”。管道沿線部分地區(qū)雜散電流仍有一定程度的腐蝕干擾影響，局部位置影響較大。雜散電流對管道的腐蝕主要集中于管道表面涂層的破損點，雜散電流影響較大的區(qū)域容易出現管道腐蝕穿孔。

3 陰極保護檢測

采用地表參比法檢測管道陰極保護電位，使用CSE參比電極和數字式電壓表，沿線進行管地電位檢測，測試結果見表1。

文獻［6］規(guī)定，施加陰極保護后，使用CSE參比電極測得的極化電位至少達到－850mV或更低。

依據測試結果可推斷，管道全線的管地電位為［－1.498，－1.612］（CSE，V），管道全線得到有效的陰極保護。

4 C掃描檢測

C掃描檢測原理是，用信號發(fā)生器在被測管道上加載937.5Hz的純正弦波信號，用信號探測器的多組陣列天線測量地面場強，間接測量管線波動電流強度和管道埋深，每隔一段距離測量一次從而確定防腐層絕緣電阻率，并完成管線GPS定位［7］。

應用C掃描埋地管線防腐檢測儀對PX輸送埋地管道防腐層情況進行檢測，每間隔約25m檢測一組數據。對檢測結果進行統(tǒng)計，管頂埋深在0.65～3.41m范圍內，平均埋深為1.11m，穿越公路管段埋深約1.5m，滿足設計要求。根據NACE管道防腐層評價指標分析所得防腐層老化情況見表3［8］。

表3 C掃描檢測結果評級

5 Pearson法檢測及C掃描密間隔電位測量

Pearson法檢測原理是，利用一個發(fā)射機將一個交流信號加在金屬管道上，沿管道傳播，如果管道防腐層有破損，電流便會從破損點泄漏到土壤中，以破損點為中心形成一個球形電位場，且電位梯度較大。檢測人員在地面上通過對該電位場的電位梯度進行檢測，確定電位場的中心，從而找到破損點的位置。如果管道防腐層完整，則管線附近電位梯度極小［3］。該方法對破損點位置定位準確，但對檢測人員的經驗要求較高，且極易受外界因素干擾。為彌補這一缺陷，提高檢驗準確率，擬運用C掃描密間隔電位測量法進行復檢。

C掃描密間隔電位測量法原理是，在管線上加載的恒流波動電流沿管線傳遞，電流向土壤泄漏而逐漸衰減。用C掃描信號探測器測量管線波動電流強度，如果管道防腐層完好，則電流衰減量與電流沿管線傳播距離成對數關系，如管道防腐層存在破損、剝離、減薄等情況，在破損點的電流衰減量將明顯增大。在檢測過程中，沿管線每間隔較小距離測量一次管線電流強度，通過分析電流強度與電流沿管線傳播距離關系圖，確定破損點位置。密間隔電位測量法缺點在于耗費時間和人力較大，因此僅對Pearson法檢測中確認為可疑破損點的位置進行密間隔電位測量。

Pearson法檢測時采用SL－2098型埋地管道外防腐層狀況檢測儀，經檢測發(fā)現管道防腐層可疑破損點4個。Pearson法檢測抗干擾能力弱，檢測結果容易受管道走向、周圍設施及地面交通狀況等因素影響，例如彎頭部位存在防腐層減薄、附近存在干擾信號，均可能造成誤判。經分析，有1個可疑破損點周圍無干擾因素，稱其為1號可疑破損點。3個可疑破損點存在干擾因素，其中2號在彎頭及道路附近，3號附近有電纜干擾，4號在彎頭附近。采用C掃描密間隔電位測量法對2，3，4號位置進行復檢，測量這三個可疑破損點前、后各25m管段的電流值，每隔5m測量一次，觀察電流衰減情況，檢測結果見圖1。圖中距離為25m處為可疑破損點位置，如果距離25m處電流有較大衰減，則判斷防腐層有破損。

由圖中可以看出，2號點處電流未衰減反而上升。彎頭處電流衰減屬正常現象，這是由于管道彎頭處防腐層比直管段差，而電流在道路處有較大衰減是由周圍環(huán)境引起，判斷2號點處防腐層未破損。3，4號點處電流有明顯的衰減現象，表明3，4號存在破損點。

6 開挖檢查

圖1 密間隔電位測量結果

對四個可疑破損點進行開挖檢查，開挖位置包括Pearson法檢漏位置和密間隔電位測量中電流衰減位置，發(fā)現2號無明顯缺陷，1，3，4號管道外防腐層均有破損。

1號有一個長40mm、寬3mm、深3mm的條狀破損點，破損深度未達管道本體，見圖2。

圖2 1號開挖點

3號管道防腐層表面共有5個破損點，管頂、管側及管底均有破損點，最大破損點長52mm、寬8mm、深3mm，管道頂部防腐層曾被修復過，修復層表面也有破損點，見圖3。

4號管道防腐層表面共6個破損點，其中3個破損點深度約3mm，表層PE防腐層已被磨掉，最大破損點長70mm、寬40mm、深4mm，管道本體無腐蝕跡象，見圖4。

開挖確認后，對所有破損位置進行防腐層修復處理，并對1，3，4號開挖點附近土壤進行土壤電阻率和雜散電流檢測，見表1。結果表明，1，3號開挖點土壤腐蝕性為“弱”，4號為“中”，三個開挖點雜散電流影響均為“中”。如防腐層破損點得不到及時修復，管道將被腐蝕穿孔。

7 結論

（1）根據PX管道敷設環(huán)境和C掃描測量管道埋深情況，確定管道埋深滿足要求，管道受地面交變載荷影響較小。管道沿線無開挖痕跡，初步排除管道受第三方破壞的可能。

（2）土壤腐蝕性檢測結果表明，管道周圍土壤腐蝕性較弱，僅有海堤箱涵段較強，部分地區(qū)受雜散電流干擾影響較大。陰極保護系統(tǒng)運行良好，能夠有效減緩管道腐蝕。

（3）C掃描檢測結果表明，管道全線防腐層狀況良好，防腐層老化較輕的管道約占93%，防腐層老化較嚴重可能存在剝離現象的管道占7%。

（4）運用Pearson法對管道進行全線檢測，找到防腐層可疑破損點四個。為降低環(huán)境因素對檢測結果的影響，采用C掃描儀對可疑破損點進行密間隔電位測量，最終排除一個可疑破損點。開挖后發(fā)現用密間隔電位測量排除的可疑破損點防腐層完好，而另外三個可疑破損點存在防腐層破損的情況，驗證了該組合檢測方法能夠高效、準確地找到防腐層破損點，解決了用單一方法難以在檢測準確性和高效性上同時取得突破的難題。

［1］沈功田，劉時風，王瑋.基于聲波的管道泄漏點定位檢測儀的開發(fā)［J］.無損檢測，2010，32（1）：53－56.

［2］沈功田，景為科，左延田.埋地管道無損檢測技術［J］.無損檢測，2006，28（3）：137－141.

［3］張煒強，郭曉男，陳圣乾，等.埋地管道外防腐蝕層檢測技術［J］.石油化工腐蝕與防護，2010，27（3）：52－55.

［4］SY／T 0007—1999 鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規(guī)范［S］.

［5］SY／T 0087.1—2006 鋼制管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質管道外腐蝕直接評價［S］.

［6］GB／T 21448—2008 埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范［S］.

［7］李英杰，賈向煒，章海林.C掃描儀器在燃氣管道防腐檢測的應用［J］.煤氣與動力，2005，25（11）：24－25.

［8］SY／T 5918—2004 埋地鋼質管道外防腐層修復技術規(guī)范［S］.