在役埋地長輸管道外防腐層檢測與修復技術

戴世玉(沈陽檢測技術分公司，遼寧 沈陽 110168)

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展，對于石油和天然氣的需求量逐漸升高，但是石油和天然氣的產地與加工使用地往往距離較遠，這就需要進行長距離的運輸。當前，石油和天然氣的長距離運輸主要采用了管道運輸的方式，其不僅能夠獲得較高的運輸效率，而且還能避免對周圍環境造成污染。長輸管道的敷設方式多為埋地敷設，但是管道的外防腐層在地下各種不利因素的長期影響下，會逐漸發生破損，也就無法為管道提供有效的保護，這就會給管道的安全運行造成不小的安全隱患。因此，為了確保長輸管道的安全平穩運行，就要對其外防腐層進行系統全面的檢測，進而能夠盡早發現外防腐層的缺陷處，并采取有效的修復技術，恢復防腐層的保護能力，從而為長輸管道提供有效的保護，避免其發生腐蝕。

1 埋地長輸管道外防腐層檢測技術

1.1 交流電流衰減法

交流電流衰減法是建立在電磁感應原理的基礎上，其通過在長輸管道上施加一交流電流，當電流在鋼質管道中通過的過程中會產生一定大小的電磁輻射，設置在地面位置處的專門接收儀器就能探測到電磁輻射信號。接收到的電磁輻射信號強度就能反映出管道中信號電流的衰減變化情況，進而就能對長輸管道的外防腐層進行科學合理的判定。

交流電流衰減法的優勢主要有以下幾方面：

(1)所需要的檢測儀器操作相對簡單，一個人就能完成整個檢測工作，并且對操作人員的專業技術水平要求也不高；

(2)具有一定的檢測精度，對于面積較大的局部破損能夠準確的探測到；

(3)探測結果并不需要進行更進一步的處理，在現場就能得到初勘結果，進而就能對管道外防腐層的總體狀況進行初步的評價；

(4)通過將電流衰減記錄數據與之前的數據進行對比分析，能夠對外防腐層的損壞速率進行一定的判定，進而為防腐層修復水平的不斷提高建立良好的基礎。

交流電流衰減法的不足主要有以下幾方面：

(1)由于采用了電磁感應原理對防腐層的破損處進行探測，就會受到金屬和交流電流的影響，而無法進行準確的檢測，當長輸管道設置在金屬套管內或者位于高壓交流輸電線下，這都會給探測工作造成嚴重的不利影響；

(2)對于電阻率較大的地下土壤而言，會嚴重影響電磁輻射的傳導，這就不利于外防腐層局部破損的有效檢測，而導致漏測的發生；

(3)極易受到外界電性的干擾，在外界電性的影響下，電磁輻射的強度就會發生變化，也就難以對外防腐層的破損情況進行客觀真實地反映。

1.2 電位梯度法

電位梯度法是通過檢測地層中電壓梯度的變化，進而對管道外防腐層的破損位置和破損程度進行有效的探測。通過在長輸管道中施加一定的直流或交流電流，沿著管道徑向或橫向方向進行流動，當管道的外防腐層存在破損后，管道中的電流就會通過破損位置處進入到地層中，電流強度的大小受破損情況的影響。其中直流電位梯度法還能對防腐層的腐蝕活性高低進行一定的反饋，進而為外防腐層防腐性能的不斷提高提供科學合理的指導。

電位梯度法的優勢主要有以下幾方面：

(1)直流和交流電位梯度法的檢測結果比較直觀，檢測人員通過檢測結果就能對外防腐層的缺陷處進行準確的判斷，進而能夠獲得較高的檢測效率；

(2)整個檢測過程所需要的儀器設備相對簡單，對操作人員的專業水平要求較低，只需要1～2人就能完成所有的檢測工作；

(3)具有較高的適應性，尤其對于存在電流相互影響或非穩定的電位區域能夠獲得比較準確的檢測結果；

(4)通過將電流電位梯度法與密間隔電位法進行有機結合，能夠進一步提高電位梯度法的應用范圍，可以用于對外防腐層的情況進行綜合性的評價。

電位梯度法的不足主要有以下幾方面：

(1)電位梯度法由于受到其檢測原理的限制，對于金屬套管內、上覆凍土以及水下管道的外防腐層無法進行有效的探測，在實際的應用過程中要予以充分的重視；

(2)對于硬質地面下管道的外防腐層也無法進行有效的檢測，例如，混凝土和砂石地面，限制了其在更大的范圍內進行推廣應用；

(3)電流電位梯度法與密間隔電位法相結合的探測方法對進行探測的地形要求較高，并且電流電位梯度法在進行檢測的過程中還會受到土壤性質和雜散電流的嚴重影響，還需要操作人員具備較高的專業水平，否則極易引入較大的誤差，而影響最終的探測結果。

1.3 密間隔電位測量法

密間隔電位測量法主要用于評價陰極保護系統對長輸管道的保護效果，通過其保護效果能夠間接的判斷外防腐層的保護效果，進而明確外防腐層是否發生破損。在密間隔電位測量法的實施過程中，沿著管道的徑向方向每隔1.0～3.0m進行數據采集，并將所采集的數據繪制成連續的電位變化曲線圖，通過曲線圖上的電位變化就能進一步判斷管道全線陰極保護電位情況。當長輸管道的外防腐層發生破損后，就會導致該位置處的電流密度異常升高，進而引起保護電位發生一定程度的正向偏移。隨著發生正向偏移位置數量的不斷增加，當其達到一定的數量后，在地表就能檢測到，而當檢測到的電位低于-850mV時，就表明該位置處的管道已經發生腐蝕，即該位置處的外防腐層已經破損，無法為管道提供有效的保護，而導致長輸管道發生腐蝕。

密間隔電位測量法是一種復雜、科學以及精度較高的檢測方法，具有比較廣泛的應用范圍。只有長輸管道中有一定大小的強制陰極保護電流時，才能采用該方法進行檢測，而對于采用犧牲陽極保護方式的長輸管道，則不可用該方法進行檢測。密間隔電位測量法難以對較小的局部破損進行有效的檢測，并且在檢測過程中極易受到地層中雜散電流的影響，導致其所檢測的OFF電位準確性較差。通常來說，很少單獨采用密間隔電位測量法進行檢測，往往需要與電流電位梯度法進行配合使用，發揮出最大的檢測效果，并且對于長輸管道的周圍環境要求較高。另外，在磚石鋪砌地面、混凝土表面、河流等區域的測量效果也不理想，在實際的檢測過程中要予以充分的關注。

2 長輸管道外防腐層的質量評價標準

長輸管道外防腐層的質量評價根據其是否進行開挖可以分為直接檢測評價和非直接檢測評價兩種不同的方式，在實際的評價過程中，要充分結合質量評價要求進行有針對性的選擇。其中，直接檢測評價需要將長輸管道的檢測區域進行開挖，將長輸管道完全暴露，通過目測與電火花相結合的檢測方式對外防腐層的完整性進行檢測；而非直接檢測則不需要進行土壤開挖，在地面上通過儀器設備對長輸管道的外防腐層進行檢測，進而能夠對防腐層絕緣狀態、破損點分布數量以及電流衰減率等參數進行系統全面的評價。

3 長輸管道外防腐層修復方法

根據長輸管道外防腐層的破損情況，可以選擇有針對性的修復方法，目前常用的修復方法如下所示。

3.1 熱熔膠加聚乙烯修補片

對于長輸管道外防腐層長度小于30mm的破損處，可以選擇熱熔膠加聚乙烯修補片進行修復。在進行修補的過程中，首先需要對外防腐層的破損位置處進行徹底的打磨清洗，去除其表面上的鐵銹和泥土，確保破損位置處的長輸管道表面干凈整潔；其次，將熱熔膠進行充分的加熱后均勻的涂抹在聚乙烯修補片表面上，再將修補片準確的貼附在清理干凈的外防腐層破損位置，等待熱熔膠完全冷卻后，就完成了修復工作，將長輸管道的覆土回填即可。

對于長輸管道外防腐層長度超過30mm的破損處，按照上述的清理方式對外防腐層破損處進行徹底的清潔，并采用帶有粘性的彈體防腐膠帶與聚丙烯增強纖維膠對破損處進行修復，在纏繞的過程中，需要保持一定的拉力，并且連續進行，進而確保膠帶牢固的覆蓋在破損位置，完成相應的修復。

3.2 補口熱收縮帶

當具有補口熱收縮帶區域的外防腐層發生破損，需要對補口熱收縮帶的破損程度進行科學合理的評價，并選擇有針對性的修復方式。當發生破損的位置為環焊縫時，為了確保修復質量，則需要選擇30cm寬的粘彈體膠帶。在纏繞膠帶之前，需要對搭接位置進行PE涂層的涂覆，為了確保涂覆效果，需要將涂覆厚度控制在10cm左右，并按照順時針的方向進行纏繞，同時，膠帶之間的搭接長度不得低于10cm。當采用30cm寬度的粘彈體膠帶進行纏繞時，膠帶需要從另一端對應的位置處向破損處進行環向對包，膠帶之間的搭接寬度需要控制在5～6cm的范圍內，纏繞完成后，需要對其密封性能進行有效的檢測，確保其滿足修復的質量要求。

當密封性能經過檢查合格后，為了提高修復層的強度，還要在粘彈體膠帶上纏繞一定厚度的丙烯增強纖維膠帶，進而提高修復處的整體強度，滿足地下惡劣的工作環境要求。所選用的纖維膠帶要為10cm寬的外護帶，在修復位置處開始纏繞，需要先在起始位置處纏繞一周，并預留2～3mm寬度的粘彈體膠帶不進行覆蓋包裹，然后對修復處進行依次纏繞。為了確保外護帶的纏繞效果，其搭接寬度不得低于5cm，當纏繞到終點位置處還要額外進行一周的纏繞，加強外護帶的纏繞效果，同樣，也需要預留2～3mm寬的粘彈體膠帶不進行覆蓋包裹。

完成長輸管道外防腐層的修復處理后，需要對所有的修復位置進行系統全面的質量驗收，通過外觀、厚度以及密封性的檢查，進而判斷修復質量是否滿足防腐需求。驗收合格后，應對作業區域的管道進行回填，回填后確保地表土壤的平整。

4 結語

總而言之，外防腐層能夠為埋地長輸管道提供有效的保護，避免其受到地層中不利因素的影響，因此，確保外防腐層的完整性具有十分重要的現實意義。通過對長輸管道的外防腐層進行系統全面的有效檢測，并采取有針對性的修復技術，進而及時修復外防腐層的破損處，進而為長輸管道提供系統全面的保護。