天然氣管道防腐層外檢測評價技術的應用

摘要：天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），是采用專業檢測儀器對管道外防腐層狀況進行檢測，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復，確定防腐層缺陷的修復的優先級別，評價其完整性的情況。對天然氣管道的外防腐層進行檢測，通過檢測結果對防腐層的破損點進行評價，確定其缺陷的嚴重度，為缺陷防腐層處理提供科學依據。

關鍵詞：天然氣管道；外防腐層；破損點；腐蝕活性；檢測評價

中圖分類號：TE988 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0062-02

1 概述

目前，埋地天然氣輸氣鋼制管道的腐蝕控制主要采用防腐層與施加陰極保護聯合保護的方法進行腐蝕控制，管道防腐層通過將金屬管體與土壤等腐蝕性介質隔離的方式，以達到防腐的目的，防腐層是管道防腐的第一道防線，在某種程度上對管道的壽命起著決定性作用，因此，采用先進的管道及其附屬設施外防腐層檢測技術對天然管道的完好性進行檢測和評價尤為重要。

2 管道防腐層外檢測技術

目前，一般采用直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、密間隔電位測量儀器CIPS、防腐層RD-PCM電流測繪技術、交流電壓梯度檢測技術（ACVG）的方法進行檢測。

2.1 埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）

使用直流電位梯度儀器DCVG技術，對施加了陰極保護的管道防腐層進行檢測，當防腐層出現破損，在破損點周圍形成一個電壓梯度場，DCVG檢測主要通過檢測地面的電位梯度的變化和集中情況來確定管道防腐層的

缺陷。

2.2 陰極保護有效性檢測技術（CIPS）

使用密間隔電位測量儀器CIPS技術，對施加了陰極保護的管道進行密間隔（1～5米間隔檢測一個點）檢測，通過陰極保護系統電源按照一定周期的通、斷來進行檢測，通電位的變化來分析判斷防腐層的完好狀況，斷電位變化來分析判斷陰極保護是否有效。

2.3 防腐層RD-PCM電流測繪技術

使用RD-PCM儀器的發射機，給具有防腐層的管道上施加一個交變電流信號，沿管道使用便攜式接收機采集電流信號，經過輸入微機繪出管道各處的電流強度狀態圖，來分析管道沿線防腐層的完好情況。

2.4 埋地管道防腐層缺陷交流電壓梯度檢測技術（ACVG）

使用RD-PCM儀器的A字架是用來測量兩固定金屬地針之間的電位差，檢測時向管道中施加特定頻率交流信號，在管道上方地面將A字架電極插入地表（泥土中），依據接收機顯示的箭頭方向和dB值（或電流值）的大小來判斷破損點的確切位置和大小。

2.5 直流電位梯度法（DCVG）

該測量技術適用于確定埋地管道外防腐層破損點位置，對破損點腐蝕狀態進行識別；結合密間隔管地電位測量（CIPS）技術，可以對外防腐層的大小及嚴重度進行定性分類。埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、陰極保護有效性檢測技術（CIPS）是一項較成熟的技術，設備簡單，測量快速，可定位管道防腐層缺陷位置，定位偏差小。主要設備包括：DCVG/CIPS（管地電位及直流電位梯度）測量主機一套；GPS衛星同步斷流器2臺；探管儀；2根硫酸銅參比電極探仗；配套的測量軸線及連接導線。

2.6 交流地電位梯度法（ACVG）

采用埋地管道電流測繪系統（PCM）與交流地電位差測量儀（A字架）配合使用，通過測量土壤中交流地電位梯度的變化，用于埋地管道防腐層破損點的查找和準確定位。主要設備包括：發射機、接收機、交流地電位差測量儀（A字架）以及配套的電源設備、連接線、接地電極等。

3 天然氣管道防腐層的外檢測應用

目前，天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA）。在具體實施過程中經常采用ACVG+PCM結合DCVG+CIPS的檢測方法。對于一般管道段采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），對于存在較強干擾的管段則作為特殊ECDA管段采用上述方法進行技術處理檢測。管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），包括以下三個方面：（1）管道防腐層外檢測評價主要是管道外防腐層狀況評價，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復優先級別，評價其完整性情況。（2）測試天然氣場站、閥室絕緣接頭絕緣性能及保端埋地管線、閥門防腐層的完好性，查明管道保端與非保端搭接短路異常情況，判斷局部保護電位異常原因，提出問題整改建議及管道防腐層維修及監控管理方案。（3）防腐層破損處管體的腐蝕活性檢驗與評價，確定防腐層破損處管體的腐蝕活性，對其腐蝕程度給予評價。

在具體實際檢測過程中，采用不同檢測技術的組合，通過管道及其附屬設施的管道沿線檢測，結合相關資料的收集整合，優選采用如下方法：測試使用過程中，將DCVG技術和CIPS技術組合使用簡稱（DCVG+CIPS），用來測得管道陰極保護按照一定周期的通、斷電位和直流電位梯度。將ACVG+PCM技術組合使用（簡稱ACVG+PCM），用來測得管道交流電流衰減情況并定位缺陷點的位置。使用ACVG+PCM組合檢測，可以確定防腐層缺陷位置及缺陷的嚴重程度，并通過DCVG+CIPS對防腐層缺陷點測試判斷其腐蝕活性，準確地確定管道防腐層的破損位置，具體成果見圖1：

圖1 管道防腐層DCVG+CIPS測試數據分布曲線

圖2 管道防腐層進行ACVG+PCM測試的數據分布曲線

4 天然氣管道防腐層的外檢測問題

在具體實施過程中還存在一些需要注重的問題：（1）在使用DCVG+CIPS組合僅適用于外加電流陰極保護系統的長輸管道，不適用地下管網。檢測時由于受土壤的性質及雜散電流干擾的影響，為了保證監測的有效性，需要濾掉90%～95%的干擾。（2）使用DCVG+CIPS在檢測過程中，要充分考慮帶防腐層的鋼套管穿越段的管道絕緣物造成電屏蔽的位置；河流穿越、沼澤測試不可到達的區域；鋪砌路面、凍土、瀝青路面，含有大量巖石回填物影響測量結果的準確性的因素。（3）ACVG+PCM組合抗干擾能力差，需要發射機與接收機配合使用，確定管線位置，然后才能通過接收機接收到管線泄漏點發出的信號，受發射功率的限制，精確檢測最多可檢測5千米；只能檢測到管線上的漏點，不能對防腐層進行評級，檢測結果很難用圖表形式表示，缺陷的發現需要熟練的操作技藝，適用于集輸管線及城市管網的防腐層漏點監測。（4）ACVG+PCM組合考慮處于鋼套管、鋼絲網加強的混凝土配重層（套管）內管道檢測不適應及A字架距離發射機較近，測試受到區域限制的因素。（5）通過管道外防腐層的完整性評價可以準確了解防腐層絕緣性能以及防腐層缺陷點的位置、大小、嚴重程度等相應指標，需要有針對性地對防腐層的缺陷進行監控、修復，以保證防腐層的完整性，從而提高管道壽命。（6）根據已評價防腐層異常點按照等級進行相應處理，評價程度為重的異常點需要立即維修；評價程度為中的異常點安排維修計劃；評價程度為輕的異常點要列入監控點，進行檢測監控。

參考文獻

[1] 董紹華.管道完整性技術與管理[M].北京：中國石化出版社，2012.

[2] 張清玉.油氣工程實用防腐蝕技術[M].北京：中國石化出版社，2009.

作者簡介：王鴻（1963-），男，供職于中石油管道公司大連輸油氣分公司。

摘要：天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），是采用專業檢測儀器對管道外防腐層狀況進行檢測，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復，確定防腐層缺陷的修復的優先級別，評價其完整性的情況。對天然氣管道的外防腐層進行檢測，通過檢測結果對防腐層的破損點進行評價，確定其缺陷的嚴重度，為缺陷防腐層處理提供科學依據。

關鍵詞：天然氣管道；外防腐層；破損點；腐蝕活性；檢測評價

中圖分類號：TE988 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0062-02

1 概述

目前，埋地天然氣輸氣鋼制管道的腐蝕控制主要采用防腐層與施加陰極保護聯合保護的方法進行腐蝕控制，管道防腐層通過將金屬管體與土壤等腐蝕性介質隔離的方式，以達到防腐的目的，防腐層是管道防腐的第一道防線，在某種程度上對管道的壽命起著決定性作用，因此，采用先進的管道及其附屬設施外防腐層檢測技術對天然管道的完好性進行檢測和評價尤為重要。

2 管道防腐層外檢測技術

目前，一般采用直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、密間隔電位測量儀器CIPS、防腐層RD-PCM電流測繪技術、交流電壓梯度檢測技術（ACVG）的方法進行檢測。

2.1 埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）

使用直流電位梯度儀器DCVG技術，對施加了陰極保護的管道防腐層進行檢測，當防腐層出現破損，在破損點周圍形成一個電壓梯度場，DCVG檢測主要通過檢測地面的電位梯度的變化和集中情況來確定管道防腐層的

缺陷。

2.2 陰極保護有效性檢測技術（CIPS）

使用密間隔電位測量儀器CIPS技術，對施加了陰極保護的管道進行密間隔（1～5米間隔檢測一個點）檢測，通過陰極保護系統電源按照一定周期的通、斷來進行檢測，通電位的變化來分析判斷防腐層的完好狀況，斷電位變化來分析判斷陰極保護是否有效。

2.3 防腐層RD-PCM電流測繪技術

使用RD-PCM儀器的發射機，給具有防腐層的管道上施加一個交變電流信號，沿管道使用便攜式接收機采集電流信號，經過輸入微機繪出管道各處的電流強度狀態圖，來分析管道沿線防腐層的完好情況。

2.4 埋地管道防腐層缺陷交流電壓梯度檢測技術（ACVG）

使用RD-PCM儀器的A字架是用來測量兩固定金屬地針之間的電位差，檢測時向管道中施加特定頻率交流信號，在管道上方地面將A字架電極插入地表（泥土中），依據接收機顯示的箭頭方向和dB值（或電流值）的大小來判斷破損點的確切位置和大小。

2.5 直流電位梯度法（DCVG）

該測量技術適用于確定埋地管道外防腐層破損點位置，對破損點腐蝕狀態進行識別；結合密間隔管地電位測量（CIPS）技術，可以對外防腐層的大小及嚴重度進行定性分類。埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、陰極保護有效性檢測技術（CIPS）是一項較成熟的技術，設備簡單，測量快速，可定位管道防腐層缺陷位置，定位偏差小。主要設備包括：DCVG/CIPS（管地電位及直流電位梯度）測量主機一套；GPS衛星同步斷流器2臺；探管儀；2根硫酸銅參比電極探仗；配套的測量軸線及連接導線。

2.6 交流地電位梯度法（ACVG）

采用埋地管道電流測繪系統（PCM）與交流地電位差測量儀（A字架）配合使用，通過測量土壤中交流地電位梯度的變化，用于埋地管道防腐層破損點的查找和準確定位。主要設備包括：發射機、接收機、交流地電位差測量儀（A字架）以及配套的電源設備、連接線、接地電極等。

3 天然氣管道防腐層的外檢測應用

目前，天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA）。在具體實施過程中經常采用ACVG+PCM結合DCVG+CIPS的檢測方法。對于一般管道段采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），對于存在較強干擾的管段則作為特殊ECDA管段采用上述方法進行技術處理檢測。管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），包括以下三個方面：（1）管道防腐層外檢測評價主要是管道外防腐層狀況評價，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復優先級別，評價其完整性情況。（2）測試天然氣場站、閥室絕緣接頭絕緣性能及保端埋地管線、閥門防腐層的完好性，查明管道保端與非保端搭接短路異常情況，判斷局部保護電位異常原因，提出問題整改建議及管道防腐層維修及監控管理方案。（3）防腐層破損處管體的腐蝕活性檢驗與評價，確定防腐層破損處管體的腐蝕活性，對其腐蝕程度給予評價。

在具體實際檢測過程中，采用不同檢測技術的組合，通過管道及其附屬設施的管道沿線檢測，結合相關資料的收集整合，優選采用如下方法：測試使用過程中，將DCVG技術和CIPS技術組合使用簡稱（DCVG+CIPS），用來測得管道陰極保護按照一定周期的通、斷電位和直流電位梯度。將ACVG+PCM技術組合使用（簡稱ACVG+PCM），用來測得管道交流電流衰減情況并定位缺陷點的位置。使用ACVG+PCM組合檢測，可以確定防腐層缺陷位置及缺陷的嚴重程度，并通過DCVG+CIPS對防腐層缺陷點測試判斷其腐蝕活性，準確地確定管道防腐層的破損位置，具體成果見圖1：

圖1 管道防腐層DCVG+CIPS測試數據分布曲線

圖2 管道防腐層進行ACVG+PCM測試的數據分布曲線

4 天然氣管道防腐層的外檢測問題

在具體實施過程中還存在一些需要注重的問題：（1）在使用DCVG+CIPS組合僅適用于外加電流陰極保護系統的長輸管道，不適用地下管網。檢測時由于受土壤的性質及雜散電流干擾的影響，為了保證監測的有效性，需要濾掉90%～95%的干擾。（2）使用DCVG+CIPS在檢測過程中，要充分考慮帶防腐層的鋼套管穿越段的管道絕緣物造成電屏蔽的位置；河流穿越、沼澤測試不可到達的區域；鋪砌路面、凍土、瀝青路面，含有大量巖石回填物影響測量結果的準確性的因素。（3）ACVG+PCM組合抗干擾能力差，需要發射機與接收機配合使用，確定管線位置，然后才能通過接收機接收到管線泄漏點發出的信號，受發射功率的限制，精確檢測最多可檢測5千米；只能檢測到管線上的漏點，不能對防腐層進行評級，檢測結果很難用圖表形式表示，缺陷的發現需要熟練的操作技藝，適用于集輸管線及城市管網的防腐層漏點監測。（4）ACVG+PCM組合考慮處于鋼套管、鋼絲網加強的混凝土配重層（套管）內管道檢測不適應及A字架距離發射機較近，測試受到區域限制的因素。（5）通過管道外防腐層的完整性評價可以準確了解防腐層絕緣性能以及防腐層缺陷點的位置、大小、嚴重程度等相應指標，需要有針對性地對防腐層的缺陷進行監控、修復，以保證防腐層的完整性，從而提高管道壽命。（6）根據已評價防腐層異常點按照等級進行相應處理，評價程度為重的異常點需要立即維修；評價程度為中的異常點安排維修計劃；評價程度為輕的異常點要列入監控點，進行檢測監控。

參考文獻

[1] 董紹華.管道完整性技術與管理[M].北京：中國石化出版社，2012.

[2] 張清玉.油氣工程實用防腐蝕技術[M].北京：中國石化出版社，2009.

作者簡介：王鴻（1963-），男，供職于中石油管道公司大連輸油氣分公司。

摘要：天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），是采用專業檢測儀器對管道外防腐層狀況進行檢測，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復，確定防腐層缺陷的修復的優先級別，評價其完整性的情況。對天然氣管道的外防腐層進行檢測，通過檢測結果對防腐層的破損點進行評價，確定其缺陷的嚴重度，為缺陷防腐層處理提供科學依據。

關鍵詞：天然氣管道；外防腐層；破損點；腐蝕活性；檢測評價

中圖分類號：TE988 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0062-02

1 概述

目前，埋地天然氣輸氣鋼制管道的腐蝕控制主要采用防腐層與施加陰極保護聯合保護的方法進行腐蝕控制，管道防腐層通過將金屬管體與土壤等腐蝕性介質隔離的方式，以達到防腐的目的，防腐層是管道防腐的第一道防線，在某種程度上對管道的壽命起著決定性作用，因此，采用先進的管道及其附屬設施外防腐層檢測技術對天然管道的完好性進行檢測和評價尤為重要。

2 管道防腐層外檢測技術

目前，一般采用直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、密間隔電位測量儀器CIPS、防腐層RD-PCM電流測繪技術、交流電壓梯度檢測技術（ACVG）的方法進行檢測。

2.1 埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）

使用直流電位梯度儀器DCVG技術，對施加了陰極保護的管道防腐層進行檢測，當防腐層出現破損，在破損點周圍形成一個電壓梯度場，DCVG檢測主要通過檢測地面的電位梯度的變化和集中情況來確定管道防腐層的

缺陷。

2.2 陰極保護有效性檢測技術（CIPS）

使用密間隔電位測量儀器CIPS技術，對施加了陰極保護的管道進行密間隔（1～5米間隔檢測一個點）檢測，通過陰極保護系統電源按照一定周期的通、斷來進行檢測，通電位的變化來分析判斷防腐層的完好狀況，斷電位變化來分析判斷陰極保護是否有效。

2.3 防腐層RD-PCM電流測繪技術

使用RD-PCM儀器的發射機，給具有防腐層的管道上施加一個交變電流信號，沿管道使用便攜式接收機采集電流信號，經過輸入微機繪出管道各處的電流強度狀態圖，來分析管道沿線防腐層的完好情況。

2.4 埋地管道防腐層缺陷交流電壓梯度檢測技術（ACVG）

使用RD-PCM儀器的A字架是用來測量兩固定金屬地針之間的電位差，檢測時向管道中施加特定頻率交流信號，在管道上方地面將A字架電極插入地表（泥土中），依據接收機顯示的箭頭方向和dB值（或電流值）的大小來判斷破損點的確切位置和大小。

2.5 直流電位梯度法（DCVG）

該測量技術適用于確定埋地管道外防腐層破損點位置，對破損點腐蝕狀態進行識別；結合密間隔管地電位測量（CIPS）技術，可以對外防腐層的大小及嚴重度進行定性分類。埋地管道防腐層缺陷直流電壓梯度檢測技術（DCVG）、陰極保護有效性檢測技術（CIPS）是一項較成熟的技術，設備簡單，測量快速，可定位管道防腐層缺陷位置，定位偏差小。主要設備包括：DCVG/CIPS（管地電位及直流電位梯度）測量主機一套；GPS衛星同步斷流器2臺；探管儀；2根硫酸銅參比電極探仗；配套的測量軸線及連接導線。

2.6 交流地電位梯度法（ACVG）

采用埋地管道電流測繪系統（PCM）與交流地電位差測量儀（A字架）配合使用，通過測量土壤中交流地電位梯度的變化，用于埋地管道防腐層破損點的查找和準確定位。主要設備包括：發射機、接收機、交流地電位差測量儀（A字架）以及配套的電源設備、連接線、接地電極等。

3 天然氣管道防腐層的外檢測應用

目前，天然氣管道的外防腐層完整性的檢測與評價大部分采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA）。在具體實施過程中經常采用ACVG+PCM結合DCVG+CIPS的檢測方法。對于一般管道段采用管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），對于存在較強干擾的管段則作為特殊ECDA管段采用上述方法進行技術處理檢測。管道外腐蝕直接評價方法（ECDA），包括以下三個方面：（1）管道防腐層外檢測評價主要是管道外防腐層狀況評價，準確定位防腐層破損點，按照防腐層缺陷嚴重程度分類，確定防腐層缺陷的修復優先級別，評價其完整性情況。（2）測試天然氣場站、閥室絕緣接頭絕緣性能及保端埋地管線、閥門防腐層的完好性，查明管道保端與非保端搭接短路異常情況，判斷局部保護電位異常原因，提出問題整改建議及管道防腐層維修及監控管理方案。（3）防腐層破損處管體的腐蝕活性檢驗與評價，確定防腐層破損處管體的腐蝕活性，對其腐蝕程度給予評價。

在具體實際檢測過程中，采用不同檢測技術的組合，通過管道及其附屬設施的管道沿線檢測，結合相關資料的收集整合，優選采用如下方法：測試使用過程中，將DCVG技術和CIPS技術組合使用簡稱（DCVG+CIPS），用來測得管道陰極保護按照一定周期的通、斷電位和直流電位梯度。將ACVG+PCM技術組合使用（簡稱ACVG+PCM），用來測得管道交流電流衰減情況并定位缺陷點的位置。使用ACVG+PCM組合檢測，可以確定防腐層缺陷位置及缺陷的嚴重程度，并通過DCVG+CIPS對防腐層缺陷點測試判斷其腐蝕活性，準確地確定管道防腐層的破損位置，具體成果見圖1：

圖1 管道防腐層DCVG+CIPS測試數據分布曲線

圖2 管道防腐層進行ACVG+PCM測試的數據分布曲線

4 天然氣管道防腐層的外檢測問題

在具體實施過程中還存在一些需要注重的問題：（1）在使用DCVG+CIPS組合僅適用于外加電流陰極保護系統的長輸管道，不適用地下管網。檢測時由于受土壤的性質及雜散電流干擾的影響，為了保證監測的有效性，需要濾掉90%～95%的干擾。（2）使用DCVG+CIPS在檢測過程中，要充分考慮帶防腐層的鋼套管穿越段的管道絕緣物造成電屏蔽的位置；河流穿越、沼澤測試不可到達的區域；鋪砌路面、凍土、瀝青路面，含有大量巖石回填物影響測量結果的準確性的因素。（3）ACVG+PCM組合抗干擾能力差，需要發射機與接收機配合使用，確定管線位置，然后才能通過接收機接收到管線泄漏點發出的信號，受發射功率的限制，精確檢測最多可檢測5千米；只能檢測到管線上的漏點，不能對防腐層進行評級，檢測結果很難用圖表形式表示，缺陷的發現需要熟練的操作技藝，適用于集輸管線及城市管網的防腐層漏點監測。（4）ACVG+PCM組合考慮處于鋼套管、鋼絲網加強的混凝土配重層（套管）內管道檢測不適應及A字架距離發射機較近，測試受到區域限制的因素。（5）通過管道外防腐層的完整性評價可以準確了解防腐層絕緣性能以及防腐層缺陷點的位置、大小、嚴重程度等相應指標，需要有針對性地對防腐層的缺陷進行監控、修復，以保證防腐層的完整性，從而提高管道壽命。（6）根據已評價防腐層異常點按照等級進行相應處理，評價程度為重的異常點需要立即維修；評價程度為中的異常點安排維修計劃；評價程度為輕的異常點要列入監控點，進行檢測監控。

參考文獻

[1] 董紹華.管道完整性技術與管理[M].北京：中國石化出版社，2012.

[2] 張清玉.油氣工程實用防腐蝕技術[M].北京：中國石化出版社，2009.

作者簡介：王鴻（1963-），男，供職于中石油管道公司大連輸油氣分公司。