淺析電流梯度法在DM型管道外防腐檢測(cè)儀中的使用

高生趙

（長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠，陜西 西安 710200）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，石油的需求量不斷增大，管道輸送作為石油開采最為安全經(jīng)濟(jì)的方法得到廣泛應(yīng)用。起初施工質(zhì)量、中途外力破壞、長(zhǎng)期使用及地下環(huán)境等多種因素造成的管道防腐層破壞、破損、老化，使其防腐能力降低甚至失去保護(hù)作用，再加上不法分子破壞、土壤化學(xué)和電化學(xué)腐蝕會(huì)導(dǎo)致管道穿孔，造成對(duì)漏油污染事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。因此，管道的維護(hù)管理、防止管道腐蝕、泄漏，保證石油管道安全輸送是一項(xiàng)十分重要的工作。

2 《DM型內(nèi)外業(yè)一體化管道外防腐檢測(cè)儀》

2.1 檢測(cè)原理

《DM型內(nèi)外業(yè)一體化管道外防腐檢測(cè)儀》是通過在管道和大地之間施加某一頻率的電壓，給待檢測(cè)的管道發(fā)射檢測(cè)信號(hào)電流，利用信號(hào)電流在管道外防腐層完好時(shí)的傳播過程中呈指數(shù)衰減規(guī)律，在地面上沿路由檢測(cè)由管道電流產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度及變化規(guī)律，當(dāng)管道防腐層破損后，管中電流便由破損點(diǎn)流入大地，管中電流會(huì)明顯衰減，引發(fā)地面的磁場(chǎng)強(qiáng)度的急劇減小，由此可對(duì)防腐層的破損進(jìn)行定位。

2.2 具體檢測(cè)方法及數(shù)據(jù)處理

目前，對(duì)埋地管道進(jìn)行防腐層檢測(cè)最常用的方法是電流梯度法，其檢測(cè)流程如下:

2.2.1 準(zhǔn)備資料。了解管道的基本運(yùn)行情況，制定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)計(jì)劃

2.2.2 測(cè)點(diǎn)布置。檢測(cè)前首先應(yīng)找出并確定想管道上施加電流的具體位置，然后組裝硬件設(shè)備，合理布置檢測(cè)點(diǎn)位。

2.2.3 調(diào)節(jié)設(shè)備，開始沿管線踏勘，根據(jù)信號(hào)電流在管道外防腐層完好時(shí)的傳播過程中有一定衰減規(guī)律，當(dāng)管道防腐層破損后，管中電流便由破損點(diǎn)流入大地，管中電流會(huì)明顯衰減，引發(fā)地面磁場(chǎng)強(qiáng)度急劇減小，由此可對(duì)防腐層的破損進(jìn)行定位。在得到檢測(cè)電流的變化情況后，裝配A型架后，儀器便具備了外皮破損點(diǎn)定位功能，此時(shí)用A型架接觸地面，接收機(jī)便可測(cè)量到這種電場(chǎng)，并能追蹤到破損點(diǎn)。

表1 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道防腐層絕緣電阻率計(jì)算等級(jí)劃分

在上述工作完成后， 實(shí)際已同步完成了被測(cè)管道的定位工作，這時(shí)沿著管道的實(shí)際位置，每隔 20 ～50 m （如果電流衰減過大，加密測(cè)量，直到找到具體破損點(diǎn)），記錄每次測(cè)量數(shù)據(jù)，直到測(cè)完全部管道。

2.2.4 數(shù)據(jù)分析計(jì)算。根據(jù)采集的電流讀數(shù)，《DM型內(nèi)外業(yè)一體化管道外防腐檢測(cè)儀》配套的軟件對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析。計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)距間外防腐層絕緣電阻值，結(jié)合測(cè)出的破損點(diǎn)，對(duì)被測(cè)管道進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，行業(yè)等級(jí)如表1所示。

3 埋地管道防腐層檢測(cè)中存在的問題與分析

3.1 電流梯度法檢測(cè)出露管段防腐層與實(shí)際不符合情況

埋地管道由于過溝、過路等原因，部分管段處于架空、出露狀態(tài)，極易老化失效。加之易受到人為破壞，常常會(huì)出現(xiàn)防腐層多處破損或整體老化現(xiàn)象。例如:長(zhǎng)慶油田第八采油廠吳三轉(zhuǎn)至鐵二聯(lián)凈化油管線進(jìn)行測(cè)量（見表1）。

我們抽出比較典型的一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。其15—17點(diǎn)號(hào)（700—800米之間）管道采取埋地鋪設(shè)，由于施工前山勢(shì)比較大，但檢測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果卻為良好，現(xiàn)場(chǎng)開挖確認(rèn)，在施工前未對(duì)管線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)防腐，在外表皮只包裹一層防腐橡膠。其31—33點(diǎn)號(hào)（1500—1600米之間）管道采取跨越方式，跨越長(zhǎng)度34米，該處卻檢測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果卻為良好，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)跨越上有嚴(yán)重防腐層破損。

相反，其4—5點(diǎn)號(hào)（150—200米之間）管道采取埋地鋪設(shè)，由于盜油破壞，防腐層破損嚴(yán)重，檢測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果差，現(xiàn)場(chǎng)開挖確認(rèn)與測(cè)量數(shù)據(jù)基本準(zhǔn)確。

問題產(chǎn)生的原因分析：電流梯度法檢測(cè)過程中，在得到的管道防腐層絕緣電阻實(shí)際是管道對(duì)地絕緣電阻， 它由管道防腐層絕緣電阻和管道加防腐層一體化對(duì)地絕緣電阻兩部分組成。通常埋地管道加防腐層一體化對(duì)地絕緣電阻很小，其大小對(duì)于防腐層評(píng)價(jià)幾乎可以忽略不記，其15—17點(diǎn)號(hào)，土壤干燥和防腐橡膠的絕緣電阻比較大，檢測(cè)數(shù)據(jù)不明顯，因此出現(xiàn)了破損的管段，檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果全是良好的情況。

3.2 外界干擾對(duì)電流梯度法檢測(cè)管道防腐層破損點(diǎn)的影響

在3、7、13、17、21號(hào)點(diǎn)附近128 Hz出現(xiàn)了反常的情況，即電流先降后升，在電流梯度曲線上出現(xiàn)了大的凹陷。查出可疑的干擾源如下：

（1）該管道附近并無其他干擾管道，為一段單一管道， 且高程變化不大。

（2）對(duì)該管道重新采集數(shù)據(jù)并多次測(cè)量， 尤其在3、7、13、17、21號(hào)點(diǎn)附近采取加密測(cè)量，其結(jié)果是數(shù)據(jù)間的相對(duì)偏差小其7—13點(diǎn)號(hào)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)與測(cè)量數(shù)據(jù)基本不準(zhǔn)確，說明管道外來干擾極大。

問題產(chǎn)生的原因分析：從重復(fù)測(cè)量的結(jié)果來看，應(yīng)是由外界干擾導(dǎo)致的電流異常，最后發(fā)現(xiàn)每次經(jīng)過10KV的高壓輸電線路時(shí)，總有凹點(diǎn)，在距高壓電線垂直下方較近的位置，電信號(hào)雖無損失，但由于高壓電線引起的磁場(chǎng)將抵消部分加載電流激發(fā)的磁場(chǎng)，在高壓線路附近產(chǎn)生了實(shí)測(cè)感應(yīng)電流減小的情況；而在遠(yuǎn)離高壓線路之后，正向等效疊加電流將增大實(shí)測(cè)感應(yīng)電流。

4 結(jié)論

4.1 提高工程技術(shù)人員素質(zhì)和熟練程度，在實(shí)際應(yīng)用中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高認(rèn)識(shí)。

4.2 埋地管道的多連通管段無法應(yīng)用現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)。新建管道防腐層DM檢測(cè)對(duì)露點(diǎn)的檢測(cè)準(zhǔn)確度比較高，但對(duì)舊管道檢測(cè)過程中，因防腐層老化，不存在個(gè)別的露點(diǎn)，如果是大面積的脫落，這樣檢測(cè)出現(xiàn)困難，信號(hào)衰減嚴(yán)重，不適合電流梯度法檢測(cè)；破損點(diǎn)、拐點(diǎn)、多連通處等位置則不適用于電流梯度法。對(duì)這些特殊位置應(yīng)采取其他評(píng)價(jià)方法或手段， 定量或定性地進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.3 DM管道外防腐層檢測(cè)受到外界干擾，如高壓線、并行管道、交叉或并行電纜等，實(shí)際檢測(cè)過程遇到很多問題，特別在管網(wǎng)復(fù)雜的地段，管道之間有電連接，交互干擾嚴(yán)重，給實(shí)際檢測(cè)帶來很大困難。

[1]石仁委.埋地管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)的探討[J].石油工程建設(shè)，2003（06）.