埋地燃氣管道綜合檢驗檢測技術研究（上）

　　1、前言

　　 隨著科技的進步以及國家相關政策法令（如302號令(1)）的出臺，埋地鋼質管道使用單位對管道的安全性能越來越重視。隨著政府有關職能部門的改革，對埋地鋼質管道的安全監察也日益重視(2)。經過對舊管道的修復（Renovation）、修理（Repair）及更換（Replacement），簡稱3R技術(3)，進行方案比較，發現主動進行有計劃的“修復”比管道事故后的“修理”代價小得多，有效地避免了惡性事故的發生，大大地提高了社會效益和經濟效益。而修復的基本要求是對埋地鋼質管道的走向與埋深、管道的腐蝕防護系統進行準確的檢測與評價，其結果對管道的安全運行起著關鍵作用。因而，如何進行科學有效的檢測以及制定綜合檢測技術與方案，目前尚未全面解決城市埋地燃氣管道腐蝕檢測問題的方法儀器與相應的技術方案。因此，開展埋地燃氣管道綜合檢驗檢測技術研究具有重要的現實意義(4)。

　　 埋地鋼質管道檢測技術包括內檢測與外檢測，本文主要討論外檢測技術。外檢測主要是指在地面不開挖條件下，對埋地鋼質管道外覆蓋層以及陰極保護效果進行檢測評價，同時，有效地檢測監控管道經過地區的環境條件，也是埋地管道腐蝕防護檢驗檢測評價的一個重要方面。

　　 2、埋地鋼質管道外覆蓋層檢測技術與儀器

　　 埋地管道防腐涂層檢測的方法很多，而且各具特色，但迄今為止，尚無綜合方法解決城市埋地燃氣鋼質管道的腐蝕與防護檢測問題。現將國內外常用檢測方法的原理、特點以及優缺點進行了研究。常用的管道外檢測技術有：標準管/地（P/S）電位測試、密間隔電位測試技術（CIPS）、直流電位梯度法（DCVG）、Pearson測試技術、管中電流衰減測試法、變頻選頻法、直流電流－電位法等(3，4，5，6，7)。

　　 （1）管/地電位檢測技術

　　 管/地電位檢測技術就是利用數字萬用表與Cu/CuSO4（CSE）能過測試樁測試施加有陰極保護管道的保護電位，通過電位的分布間接評定涂層的質量狀況。常用的有近參比法、地表參比法與遠參比法。

　　 該種方法能快速測量管線的陰極保護電位，是目前通用的地面測量管道保護電位的方法，但它不能確定缺陷大小、位置以及涂層剝離。

　　 （2）密間歇電位檢測（CIPS）

　　 密間歇電位（有時也稱為近間距電位測試）檢測技術是當今尖端的檢測技術之一，是一種用來提供管道對地電位與距離關系詳細情況的地面檢測技術。

　　 CIPS的含義是近間距管對地電位測量，它由一個靈敏的毫伏表和一個Cu/CuSO4半電池探杖以及一個尾線輪組成。測量時，在陰極保護電源輸出線上串接斷流器，斷流器以一定的周期斷開或接通陰極保護電流。

　　 能指示管道沿線的CP效果，指出缺陷的嚴重性，并自動采集數據樣。缺點是檢測時需步行整個管線，檢測結果不能指示涂層的剝離，還可能受到干擾電流的影響，需拖拉電纜，使用范圍有一定的限制。

　　 代表儀器是加拿大Cathodic Technology Company生產的Hexcorder CIPS。

　　 （3）直流電壓梯度測試技術（DCVG）

　　 當直流信號象陰極保護電流一樣加到管道上時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間存在電壓梯度。在接近破損裸漏點部位，電流密度增大，電壓梯度增大。一般地，電壓梯度與裸漏面積成正比例關系。直流電壓梯度檢測技術，就是基于上述原理而建立的。

　　 DCVG方法是使用一個的毫伏表（先進的DCVG儀器用數字液晶屏幕顯示所測的毫伏數），以及2個Cu/CuSO4半電池探杖插入檢測部位的地面進行電位梯度檢測。

　　 為了有利于對信號的觀察和解釋，在DCVG測量時，要在陰極保護輸出上加一個斷流器。在測量過程中，操作員沿管線以2m間隔用探杖在管頂上方進行測量。

　　 該方法能準確地查出防腐層的破損位置，可估算缺陷大小，并通過IR％判定缺陷的嚴重程度。測試過程中不受交流電干擾，不需拖拉電纜，受地貌影響小，操作簡單，準確度高。根據檢測結果可給用戶提供合理的維護和改造建議。但該方法不能指示管線陰極保護效果，不能指示涂層剝離，需沿線步行檢測；雜散電流、地表土壤的電阻率等環境因素會引起一定的測量誤差。

　　 代表儀器是加拿大Cathodic Technology Company生產的HexcorderDCVG。

　　 （4）Pearson檢測技術

　　 該檢測技術也稱電壓差法，在管道－大地之間施加的交變信號通過管道防腐層的破損點處時會流失到大地土壤中，因而電流密度隨著遠離破損點的距離而減小，在破損點的上方地表面形成了一個交流電壓梯度。檢測時，兩名操作者腳穿鐵釘鞋或手握探針，相距3～6m，將各自拾取的電壓信號通過電纜送接收裝置，經濾波放大后，由指示電路指示檢測結果。

　　 可沿線檢測防腐層破損點和金屬物體，是目前國內最常用的檢測技術。價格便宜，且在國內有較成熟的使用經驗，檢測速度較快，同時，該法具有識別破損點大小的功能，微小漏點均能測到，在長輸管道的檢測與運行維護中的使用效果較好。但需要沿全線步行檢測，不能指示缺陷的嚴重程度、CP效率和涂層剝離，易受外界電流的干擾，依賴操作者的技能，常給出不存在的缺陷信息，同時，勞動強度較大，對水泥或瀝青地面產生了接地難的問題。

　　 代表儀器為江蘇生產的SL型系列地下管道防腐層探測檢漏儀。

　　 （5）管內電流檢測技術

　　 管內電流檢測技術，又稱多頻管中電流法（又稱電流衰減法）。是采用等效電流原理，評價防腐層絕緣電阻。

　　 檢測時由發射機向管道發射某一頻率的信號電流，電流流經管道時，在管道周圍產生相應的磁場；當管道外防腐層完好時，隨著管道的延伸，電流較平衡，無電流流失現象或流失較少，其在管道周圍產生的磁場比較穩定；當管道外防腐涂層破損或老化時，在破損處就會有電流流失現象，隨著管道的延伸，其在管道周圍磁場的強度就會減弱。

　　 這是目前國內外應用比較成熟的一種檢測方法，可長間距快速探測整條管線的防腐層狀況，也可縮短間距對破損點進行定位，屬于非接觸地面測量，受地面環境影響較小。但測量結果不直觀，不能指示CP效率，不能指示涂層剝離，易受外界電流的干擾，且需預先獲得一些物理量，如管體的電阻、內電感、外電感以及防腐層的電容率等。

　　 主要代表儀器是英國公司生產的RD400-PCM檢測儀。

　　 （6）變頻－選頻法

　　 該方法是通過被測管路的某個標樁向管體和大地之間加載一定功率的交流信號，在另一標樁處檢測管體與大地之間同一頻率的信號，同步的改變發、收頻率直到接收功率是發射功率的5％以下即可認為“信號損耗殆盡”，然后利用兩標樁之間管體長度、管體直徑、管壁厚度、包覆層的材料損耗角正切、土壤特性阻抗等有關物理量計算兩標樁之間管道包覆層的漏電阻。由于評價是以段為單位進行的，實際上給出的是段內平均漏電阻，不能指出具體的破損點位置。

　　 這是國內提出的一種檢測方法，能快速普查整條管道防腐層的綜合保護性能，受地面環境影響較小。但計算結果引入的人為因素多，誤差大，其線傳輸理論模型在管路復雜的情況下難以適應，特別是對于城市埋地管線，且不能有效的判斷破損點的位置。

　　 代表儀器是江蘇生產的SL-AY508Ⅲ型管道防腐層絕緣電阻測量儀。