埋地管道防腐层检测论文

目前比较成熟的检测方法主要有：多频电流测绘系统（PCM）、标准管地电位（P/S）测试、密间隔电位测试技术（CIS）、Pearson测试、阴极保护电流测试（CPS）、直流电位梯度测试（DCVG）。其中Pearson、PCM多频电流测绘系统属交流技术，密间隔电位测试技术、DCVG直流电位梯度测试属直流技术。下面分别介绍几种测绘系统。

图 直连法检测示意图

图 夹钳耦合法检测示意图

多频管中的电流法（PCM）

亦称电磁电流衰减法，是用于检测埋地管道防腐层的新方法。PCM系统由发射机和接收机两部分组成，发射机可同时向管道施加几个频率的电信号，接收机则接收这些信号。如果施加一个频率固定的信号电流，电流沿管道向远处传送，在管道周围形成电磁场，磁场强度与管道中的电流正相关。如果整条管线处处都呈很高的管/地电阻，说明管道涂层绝缘性能良好；当防腐层有破损时，管道和土壤接触，形成短路点，管地电阻在此处就会突然变小，电流衰减加剧。那么涂层缺损上方的地面就有泄漏电流存在，若施加交变电流，管道磁场随电流频率改变时，管道上的电流位置很容易确定。PCM法的优点是能定性测定破损的位置，当没破损时能评价防腐层老化的情况。

其基本原理是：当从管道某一点向管道施加一个频率固定的信号电流时，电流沿管道流动并随距离增加而有规律地衰减。电流强度I随距离的衰减公式为

环境地球物理学概论

式中：I为管道上任意一点的电流；I0为初始电流，即发射机向管道供入的电流；α为衰减系数，与管道的防腐层绝缘电阻、管道直径、管壁厚度、管道材质、管内输送介质密切相关；χ是观测点与供电点之间的距离。

判断参数主要是基于管道的电流变化率，当防腐层有破损时，实测的电流变化率曲线有异常衰减或跃变，即电流反常流失（图，图，图）。但凡有这种异常特征的地方还不能判定为一定存在破损，还要排除一些未加防腐保护的支管、弯头、管闸、分水器以及阴极电保护作用的阳极等设施。

这个方法的优点是不受接地条件的限制，可与下述的皮尔逊（Pearson）法同时进行。当管道表面的防腐层质量很好时，施加的信号电流可沿管道传播达30 km以上。只需一人就可操作，接收机不必与地接触，电流衰减率（dB/m）与施加的电流信号大小无关，可迅速获得初步勘查结果。缺点是对埋设在非均质土壤中的管道和劣质防腐层的管道以及存在有多种附属部件如阀门、管套、三通等的管段有关，使该方法往往不能取得很好的效果。易受外界电性的干扰。

标准管/地（P/S）电位测试

该方法采用万用电表电压档测试接地硫酸铜电极与管道上的CP（阴极保护）电位，再进一步测试管道上的CP电流，了解涂层电阻和电流状况。通常P/S法仅用于电位测试，用以比较当前电位与以往电位的差别，同时可用来参考检查CP是否满足要求。优点是不需开挖直接在检查桩上即可取得数据；缺点是当涂层屏蔽了腐蚀或蚀坑时，P/S法检查不出来。另外，检查桩每隔一定距离一个，一般是1 km；计算的涂层电阻是平均电阻，容易漏判。

图 管道电流变化率-距离曲线图

图 不同质量防腐层观测结果对比

皮尔逊（Pearson）法

通过发射机向管道施加一个交变电流信号（1000 Hz），该电流信号沿管道传播，当管道防腐层存在缺陷时，在缺陷附近形成一个交变电场，在缺陷点处电场梯度最大，找出中心位置即是缺陷的准确位置。测量时，需要信号接收器与管线探测仪配合使用，必须先准确检测出管道的位置。该方法可确定外防腐层缺陷及靠近管道的能引起电位梯度的外部金属物的位置，检测速度快，可检测没有CP的管道。缺点是不能在道路、混凝土路面、河流等地段检测。另外，不能指示保护层剥离、不能指示阴极保护的效率、易受地电场干扰，常给出不确定的信息。

图 防腐层破损修复前后观测结果对比

直流电位梯度（DCVG）法

测定直流电流从管道防腐层缺陷处流入或流出在土壤表面形成的电位梯度，即土壤的IR降。依据IR降的百分比来计算涂层的缺陷位置与大小。它与P/S法不同的是不能检测管地电位。它必须与管线探测仪、近间距极化电位检测（CIPS）仪配合使用。当管线涂层缺陷部位有电流流过，管线周围就形成一个CP泄漏电流场，它相对管道中心所形成的形状和位置与缺陷的形状和管道直径有关。主要有横向电位梯度和纵向电位梯度。该方法的优点是：可判断缺陷的准确位置，确定电流流动方向和腐蚀缺陷。对大多数土质条件，不受离散电流的影响，适合于在电流相互影响和存在不稳定电位的区域工作。

DCVG的局限是对于没有阴极保护（CP）的管道无法检测；没有断电器的支持也无法使用。还需大量数据支持，否则，解释困难。Cu/CuSO4溶液电极浓度不均匀也会影响测量效果。土壤较干燥，测量的误差就大。

密间隔管/地电位检测（CIS，CIPS）

近间距电位测试CIS和近间距极化电位测试CIPS类似于加密的P/S法，沿管道走向，一般 m的点距进行“开”和“关”两个状态下的管/地电位测定。“关”状态下的管地电位是管道真正的极化电位。防腐层缺损可引起周围电位梯度的畸变，因此通过“开”和“关”测的电位/距离曲线，获得沿管道走向完整的管地电位曲线，间接反应涂层状况。图是哈依煤气管线152～154＃测试桩管段DCVG和CIPS实测结果平滑曲线图，CIPS检测得管线全线的开/关电位均位于标准的保护电位曲线之上，说明该管段管线均处于有效的阴极保护范围。

图 哈依煤气管线152～154＃测试桩管段DCVG和CIPS实测结果平滑曲线图

埋地输气管的危险性分析：1）管道的材质；埋地输送管道一般采用的是灰口铸铁管道，管道入户处采用的是镀锌钢管。铸铁管易腐蚀，镀锌钢管由于锌保护了铁减少了电化学腐蚀对管壁的减薄量。现在管道的防腐层采用三层挤压的PE防腐层，起到很好的防腐效果。2）车载的作用；若管道埋地敷设土层浅，车辆的载荷加载在管道上对管道施压容易导致管道的裂纹，并且车辆的频繁施压卸压造成管道的疲劳裂纹。3）土层的酸碱度；各个地方土层的酸碱度不同，酸性土壤对管道的腐蚀加快了管道的减薄。4）温度变化；外界温度的变化或管道内介质温度的变化会导致管道的热胀冷缩，使得管道出现裂纹5）管道安装；管道安装时焊接工艺不合格，存在缺陷。