金屬磁記憶技術對絕緣接頭定位檢測的應用

陳峰華 鄭 磊 唐 凱 張媛媛 高志賢 丁繼峰 王 亮

（1.北京中航油工程建設有限公司，北京 100012；2.青島鋼研納克檢測防護技術有限公司，青島266071）

0 引言

為了降低埋地鋼制長輸管道的外腐蝕隱患，通常采用“防腐層+陰極保護”的聯合防腐手段，在采用陰極保護措施時，為了防止長輸管道中陰極保護電流不流失至場站及場站接地系統，通常在長輸管道的首末端設置絕緣裝置，如絕緣法蘭、絕緣接頭等。在對站外長輸管道或場站內管道及接地設施重新構建或追加外加電流陰極保護系統時，必須明確絕緣接頭的位置，將陰極電纜和零位電位設置在相應的管段；另外，外加電流陰保系統投用后，也需要對絕緣接頭附近管段的電位進行測試，確定管段是否受其它外加電流陰保系統的陽極干擾或陰極干擾[1,2]。但由于部分管道建設時間久遠，建設資料部分缺失，且絕緣接頭一般埋設在地下，其位置難以確認，除沿管線進行大面積開挖外，目前未有行之有效的檢測定位方法。

金屬磁記憶檢測技術是一項新興的弱磁無損檢測技術，盡管其在機理上尚有未明晰之處，但在國內學者已在金屬構件[3,4]、大橋鋼索[5]、常壓儲罐[6]、壓力容器[7]、埋地管道[8-10]等檢測領域開展了廣泛的應用研究，磁記憶檢測技術可以表征金屬基體缺陷、應力集中和焊縫等結構或力學上特征區域。由于絕緣接頭在結構上短距離內存在多個焊縫、且在密封處存在結構上管徑變化，因此，絕緣接頭會在短距離內產生多個磁記憶異變峰，本文通過對目標管段進行金屬磁記憶檢測實驗，在不開挖情況下確定，利用絕緣接頭特征峰金屬磁記憶特征峰，確定絕緣接頭的埋設位置。

1 概述

某埋地鋼制航空煤油管道建設于2006年，全線采用外加電流陰極保護，陰保站設置在末站，在首站和末站油庫均設置了絕緣接頭。由于市政規劃需要，末站進站段的部分管段要進行改線，在改線前需明確絕緣接頭位置。但由于建設資料部分缺失，絕緣接頭埋設的具體位置難以確定。

2 現場實驗

2.1 管線路徑確定

由于站外管道埋設在土壤中，管道從站內C點處出土，難以確定管道路由。在站外測試樁處，通過DM發射機，利用測試樁內的測試電纜向管道加載電流信號，可以確定測試樁至A點管線埋設位置。由于目前絕緣接頭工作正常，加載的電流在A處基本全部流向陰保間方向，往B方向基本無電流。由于A點和C點距離較近，根據站內設施布設位置和場站院墻位置，可大概推斷管道埋設位置，如圖1所示。

圖1 管道走向示意圖

2.2 磁記憶檢測實驗

管道磁記憶檢測采用俄羅斯動力診斷公司的TSC-8M-12金屬磁記憶檢測儀，檢測探頭選用11-12W型探頭。

根據場站管理人員的建議，絕緣接頭較大概率是安裝在站外的直管段。因此先對場站外AB段開展了磁記憶檢測。檢測方向從A至B（自西向東），檢測結果如圖2所示。AB段長度實際約20米（磁記憶曲線圖橫坐標為計數模式自動生成，不代表真實距離，下同）。從圖2數據可以看出，在橫坐標500～1200mm，7800～8600mm，以及12000～15000mm 3個區域內存在明顯的異變特征峰，分別命名為|：I區、Ⅱ區、Ⅲ區。I區、Ⅱ區和Ⅲ區均呈現單一峰值特征。從I區和Ⅱ區的磁記憶曲線可以看出，Y方向呈現峰值特征，而X方向呈現“過零點”特征，且經換算，I區和Ⅱ區的距離約為12m，I區和Ⅱ區的磁記憶特征變化可能是由直管段焊縫引起；Ⅲ區的磁記憶曲線在Z方向呈現峰值特征，X、Y方向均呈現“過零點”特征，由于Ⅲ區處于示意圖B點附近，管道可能在該區域拐彎進入場站，Ⅲ區磁記憶特征變化可能是由彎頭焊縫或彎頭處存在的應力所引起。但I區、Ⅱ區、Ⅲ區的磁記憶曲線特征不符合絕緣接頭的磁記憶特征，推斷絕緣接頭不處于該管段內。

圖2 AB管段磁記憶曲線

隨后在場站內對CD段開展了磁記憶檢測，檢測方向從D至C（自南向北），CD段長度實際約8m，檢測結果如圖3所示。從圖3可以看出，在橫坐標0～1800mm范圍內，Y方向磁場強度逐漸減小，X、Z方向磁場強度基本無太大變化，而在1800～4000mm區域內X、Y方向存在多個明顯的異變特征，符合絕緣接頭的特征，因此，推斷IV區的異變峰為絕緣接頭產生，絕緣接頭的安裝位置處于CD段中部。

圖3 CD管段磁記憶曲線

3 結果驗證

經場站組織開挖驗證，在CD段中部發現絕緣接頭。另外，對I區、Ⅱ區、Ⅲ區也進行了開挖驗證，結果表明，I區、Ⅱ區為直管段焊縫，Ⅲ區為管道進入場站的拐點，與檢測分析結果一致。

4 結語

經分析和實際驗證，埋地管道絕緣接頭在短距離內會產生多個磁記憶異變峰，通過該特征，利用金屬磁記憶檢測技術實現絕緣接頭進行不開挖定位。