幾種埋地管道防腐層破損檢測技術(shù)的工作原理與應(yīng)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(shù)的原理和檢測儀器，以及在實際工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：埋地管道；破損檢測技術(shù)

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(jīng)濟的命脈，在經(jīng)濟建設(shè)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(jù)《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(wǎng)規(guī)模相比目前存量管網(wǎng)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(shù)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(dǎo)致的事故會嚴(yán)重污染了人類的生存環(huán)境，給人民的生命財產(chǎn)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(jīng)成為了當(dāng)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(nèi)介質(zhì)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(shù)）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(fù)，對于保障埋地管道的安全運行有著至關(guān)重要的意義。

2.幾種常用的埋地管道防腐層破損檢測技術(shù)的原理

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

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(jīng)濾波放大由指示器指示檢測結(jié)果。

此方法在我國運用廣泛，其優(yōu)點是應(yīng)用經(jīng)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(zhǔn)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(chǎn)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(jù)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(yīng)，信號電流在管道外防腐層完好時的傳播過程中呈指數(shù)衰減規(guī)律，當(dāng)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(jù)評價模型可推算出防腐層的性能參數(shù)值Rg。推算出防腐層的性能參數(shù)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(zhǔn)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(shè)備。

此方法的特點是實用性強，定位準(zhǔn)確，在國外已經(jīng)得到較多的應(yīng)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(shè)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(shù)

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(shù)）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(chǎn)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(jù)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(shù)是指先采用DCVG方法進行防腐層檢測，再采用CIPS技術(shù)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(shù)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(zhǔn)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(fù)雜，操作人員需進行專業(yè)培訓(xùn)。故此方法在國外已有廣泛應(yīng)用，而在我國還處于應(yīng)用起步階段。

3.結(jié)語

通過上面三種埋地管道防腐層破損檢測技術(shù)的比較，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的各種埋地管道防腐層缺陷檢測技術(shù)各有優(yōu)缺點，沒有一種技術(shù)是能夠提供地下管道防腐狀況的全面信息的。所以研究現(xiàn)有的國內(nèi)外各種檢測技術(shù)，對引進和開發(fā)新的檢測技術(shù)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(jié)果，相互驗證，從而可以適當(dāng)避免檢測過程中出現(xiàn)的不準(zhǔn)確信息，減少不必要的開挖工作。確保城市燃?xì)夤艿赖陌踩\行。