常用的埋地管道防腐层破损检测技术的原理 普及知识

我国目前,现有的地下金属管道大多数已服役20多年,在输送介质及外部环境的影响之下有不少地段已经存在不同程度的腐蚀、损坏。

因管道腐蚀破坏而造成的穿孔泄漏所引起的事故也时有发生。

这些易燃易爆流体因管道腐蚀穿孔发生跑、冒、漏,不仅使企业生产遭受直接损害,形成环境污染,而且可能引起爆炸和火灾,给国家和人民的生命财产带来不可估量的损失。

一、关于腐蚀环境的检测与评价目前人们对埋地金属管道腐损环境检测主要侧重于土壤腐蚀性检测和周围杂散电流腐蚀性检测两个方面,通过对检测结果进行综合性评价,以确定其对埋地金属管道所产生的腐蚀影响。

1.地质条件及其变化的影响主要体现在灾害地质条件、构造地质条件、沉积物地质条件、土壤地质条件及地形地貌条件,这些条件,对埋地金属管道的腐损影响常常是区域性的,而且有时是非直接性的,然而它们的存在确实可能对管道造成不同程度的破坏,加速腐损的进程。

例如:由于各类地质原因造成的地面不均匀下沉和土体的纵、横向位移就会使埋地金属管道发生弯曲变型而加速管道的损坏。

2.地球物理场方面的影响主要包括土壤介质的导电性能(电阻率)、工业游散电流和由于地下水流动等因素产生的自然电位,以及由于闪电、磁暴等原因造成大地电磁场局部变化所产生的感应电流等。

当防护层破坏时工业游散电流与地下水流动而产生的自然电位对埋地金属管道有局部腐蚀作用,当管道埋设位置正好在地下水面上下,则局部的自然电位变化就反映了管道的疑似腐蚀段。

据国外研究,地磁感应电流( Geomagneticallnduced current,GIC),对长输管道的腐蚀作用十分严重, Campbell(1980)讨论了Alaskan输油管道的GIC的电蚀作用,该管道近1000km长,管径1.22m,壁厚1.3cm,其总电阻为6Ω,由GlC引起的感应电流高达几百安培,而1A电流在1年内的电蚀量为10kg钢材,可见危害之大。

在中纬度地区,由于GIC产生的损坏比管道的直接腐蚀更厉害。

防腐层评价原理防腐层评价主要用来评价涂层整体质量、检测和比较不连续的涂层异常。

这项技术不需和土壤直接电性接触．因为磁场可以穿透冰、水和混凝土等表层来采集管道涂层的信息。

国内目前常用雷迪公司的PCM 、以及C-Scan 仪器进行交流衰减检测。

其基本原理是：由发射机向管道施加交流电信号，电流会通过管道经大地流回发射机，在管道里的流动随距离增加而衰减。

对于有一定长度的管道，电流I 随即离X 的增加呈指数衰减，即：xe I I α−=0 (3-2-33)式中。

α为衰减系数，与管道的电特性参数()L C G R g 、、、)有关。

电流通过管道时，在破损处有电流流失现象，有一部分电流流人大地，沿管道流动的电流在此处就会有陡变（图3-2-16），对检测到的电流经过我们专门编制的计算机专用软件处理，可以得到防腐层的防腐状况。

电流数值测量的原理和管线埋深测量原理相同，可以说是管线埋深测量原理的延伸。

下图（图3-2-15）为用两水平线圈测量管线电流的原理。

图3-2-15管线电流测量原理图3-2-16 通过电流衰减评价防腐层、查找破损点采用PCM发射机中独特的8Hz信号还可以观察到电流的方向。

这在管线探查中更为重要。

但是发射机输出的为交流信号，电子沿着管线导体做往复运动并维持在固定位置，怎么可能有方向呢？这里的方向不是电流流动的方向，而是电流谐波信号的相位。

如下图所示，如果发射机信号加在管线上以后，最初电流方向从南向北，然后从北向南，如此反复。

图3-2-17 PCM中的电流流动方向根据国家“十五”攻关成果，防腐层质量可根据电流衰减情况按下表分级：表3-2-1外覆盖层安全质量状况分级评价-电流衰减率防腐层属性良可差劣防腐层级别 1 2 3 4 Y≥0.011 0.011<Y≤0.0150.015<Y≤0.0230.023<Y电流衰减率Y(dB/m)这种分级指标的优点为：(1)抓住了覆盖层安全质量分级的根本，因为不管外覆盖层保护还是阴极保护，根本的目的是为了保护金属管体，延缓管体的腐蚀。

河南汇龙合金材料有限公司刘珍
防腐层检测原理
防腐层常规检测的检测原理是通过检测仪器来感应漏失电流间接反映和显示破损点的位置及其程度的。

管道防腐检测的内容主要有两项，一项是防腐层性能的检测，另一项是阴极保护效果的检测。

埋地管道外防腐层的检测方法有很多，目前经常在使用的有：直流电流-电位法、多频管中电流衰减测试法、变频-选频法、密间隔电位的测试技术、直流电位梯度法、标准管电位测试以及Pearson 测试技术等。

在以上几种检测方法之中，直流电位梯度法、 Pearson 以及多频管中电流衰减测试法的原理是比较相似的。

具体说来就是都有信号发生器和信号接收器，信号发生器将信号输入管道，在管道防腐层缺陷处，电流衰减率会出现变化，通过信号接收器来判断缺陷点的具体位置和腐蚀程度。

河南汇龙刘珍。

147管道作为石油和天然气输送的主要载体，在油田生产中起着重要作用。

PCM检测仪主要是测量管道中电流衰减梯度，因此使用该仪器的测量方法也叫电流梯度法。

该检测仪主要用于对管道防腐层使用状况评价、新建管道防腐层施工质量的验收、管道防腐层破损点的定位、管道阴极保护效果评估、目标管道与其它管道搭接点的查找和定位、盗接管道或分支管道的查找和定位、管道泄漏点的查找和定位以及对长输管道的探测及评价 [1] 。

1 PCM检测仪简介1.1 PCM检测仪的组成现阶段测试所用PCM检测仪包括大功率发电机、手持接收机、A字架以及为大功率发电机供电的发电机。

1.2 PCM检测仪的原理发射机通过发电机供交流电后通过2条信号线施加电流信号。

其中一条信号线连接地极，地极一般打在距检测管线垂直方向30～50m以外的地方，如果现场附近有池塘、水沟等易于导电的地方，地极最好选择这些地方。

另一条信号线连接于无防腐层的金属表面。

由于发射机2条信号线形成回路，如果遇到土壤导电性不好的情况，会导致回路电阻过大，这时PCM 发射机电压超限指示灯会亮起，提示信号施加存在问题，此时可考虑给地极浇水等降低接地电阻的方法，以求降低回路电阻。

由于发射机给管线施加了电流，根据电流磁效应原理，管线周围的空间将产生以管线为中心线的圆形磁场。

根据法拉第电磁感应现象，接收机内置的闭合回路线圈会产生感应电流，由于线圈配置方向不同，管线定位原理被分为峰值法和零值法。

峰值法是当接收机内的水平线圈轴线与通电管线垂直且处于通电导线正上方时，水平线圈信号最强。

零值法是当接收机内的垂直线圈与通电管线垂直且处于导线正上方时，垂直线圈信号最弱。

2 防腐层破损检测原理在具有防腐层的埋地管道上施加某一特定频率或多个频率的电流信号，电流信号自发射点开始将沿管道向两侧传输，所施加的电流信号强度沿管道随着距离的增长呈缓慢的指数衰减趋势。

利用管道上方接收机能准确地探测到经管道传送的电流信号，通过跟踪和采集该信号，测试并记录管道各处的电流强度。

一、埋地管道腐蚀评价与防腐层检测技术1、1防腐层检测技术及仪器的现状1) 变频—选频法上世纪90年末,东北输油管理局与邮电部第五研究所结合我国输油行业的管理模式,完成了长输管线上以测量单元管段防腐绝缘电阻、评价防腐层完好状况方法的研究。

该方法就是将一可变频率电信号施加到待测管道的一端,从另一端检测信号的衰减幅度,通过调节信号的频率使信号衰减达到一定范围(23dB)时,根据信号频率的高低来推断防腐层绝缘电阻值,因此称为“变频—选频法”。

此方法被列入石油天然气公司的SY/T5919-94标准,为我国管道防腐层评价的后续工作奠定了基础。

变频-选频测量方法特点就是:适合于长输管道的检测,具有使用简便,检测费用较低等优点;但该方法对操作人员要求较高,在使用之前需设定一些参数,较为复杂;所需与测量仪配合的设备较多;只能对单元管道(通常为1km)及有测试桩的管道进行绝缘电阻测量,无法判断破损点位置;当管段中有支管、阳极时须通过开挖检测点来分段检测。

2)直流电压梯度(DCVG)技术直流电压梯度技术的代表仪器就是加拿大Cath-Tech公司生产的DCVG。

它可对有阴极保护系统的管道防腐层破损点进行检测。

其原理就是:在管道中加入一个间断关开的直流电信号,当管段有破损点时,该点处管道上方的地面上会有球面的电场分布。

DCVG使用毫伏表来测量插入地表的两个Cu/CuSO4电极之间的电压差。

当电极接近破损点时,电压差会增大,而远离该点时,压差又会变小,在破损点正上方时,电压差应为零值,以此便可确定破损点位置。

再根据破损点处IR 降可以推算出破损点面积。

破损点形状可用该点上方土壤电位分布的等位线图来判断。

仪器优点:(1)灵敏度很高,可以精确地定位防腐层破损点;(2)采用了非对称的交变信号,消除了其她管中电流、土壤杂散电流的干扰,测量准确率很高;(3)可以区别管道分支与防腐层的破损点;(4)可以准确估算出防腐层面积。

并且也能对防腐层破损的形状进行判断。

刘珍河南汇龙合金材料有限公司管道防腐层地面检测技术介绍管道检测是在不进行大面积地面开挖，不破坏原有防腐层，通过一种先进的检测仪器对埋地金属管道防腐层破损、防腐层状况及管道阴极保护系统进行快速、准确、有效评估的一种检测技术。

管道检测不仅可以尽早排除安全隐患，避免对环境的污染，而且还能合理制定管道维护方案，减少不必要的经济损失，以利于管道安全高效运行。

该技术可以广泛用于输油、输水、输气、给排水、污水、化工、动力、电力等埋地金属钢质管道。

管道检测技术在全国各油、水、气公司已经广泛应用，其检测技术和效果已得到了认可，定期对管道进行检测，对它的防腐层进行评估，对腐蚀严重的管道的及时修复或禁用，或给管道进行阴极保护，这样就可以减少资源浪费和环境保护，大大增加管道的使用寿命，同时还可以有效的控制了偷盗资源现象。

管道检测技术是通过发射机在管道和大地之间施加低频的正弦电压，给待检测的管道发射检测信号电流，在地面上沿路由检测管道电流产生的交变电磁场强度及变化规律。

采用这种方法不但可找管定位，还在很大程度上排除了大地的电性和杂散电流的干扰，具有很好的实用性。

同时，通过管道上方地面的磁场强度换算出管中的电流变化，可以判断出管道的支线位置或破损缺陷等。

其原理是：管道的防腐层和大地之间存在着分布电容耦合效应，且防腐层本身也存在着弱而稳定的导电性，使信号电流在管道外防腐层完好时的传播过程中呈指数衰减规律，当管道防腐层破损后，管中电流便由破损点流入大地，管中电流会明显衰减，引发地面的磁场强度的急剧减小，由此可对防腐层的破损进行定位。

在得到检测电流的变化情况后，根据评价模型可推算出防腐层的性能参数值Rg。

然而，这是一个相对比较的过程，该过程受到不同检测频率、管道结构等因素的影响。

为消除包括管道规格、防腐结构、土壤环境等因素的影响，将均匀传输线理论应用于管-地回路，建立相应的数学模型，可以有效地分析及消除上述影响，定量地对管道的防腐层质量进行综合评价。

地下管道防腐层破损检测的意义及技术原理管道腐蚀是管道主要危险因素之一，也是管道保护工作中为数不多的可控因素。

随着时间的推移，有些管段防腐层会出现老化、发脆、剥离、脱落。

管道防腐层破坏的安全隐患：由于施工质量、外力破坏、长期使用及地下环境等因素造成的管道防腐层破损、老化,使其防腐能力降低甚至失去保护作用。

管道的防腐层由于埋地时间长久而出现老化、发脆、剥落和脱落。

从而造成管道的腐蚀和穿孔，引起泄漏。

腐蚀问题可防可控，在非开挖的情况下，定期或针对性地进行管道防腐层检测，及时发现管道泄漏点，找出管道防腐层破损点，对管道防腐层的防腐性能做出综合评价，加强管道防腐层的维护，是保证管道正常运行的有效方法。

地下管道防腐层检测意义1、准确定位防腐层漏损点，并记录其坐标、相对位置、埋深等属性信息；2、按防腐层漏损点严重程度分类，确定防腐层漏损点的修复优先级别；3、检测外防腐层绝缘电阻、评价防腐层防护性能、判别防腐层老化程度。

4、根据外腐蚀缺陷尺寸评价每个外腐蚀缺陷等级，根据外腐蚀缺陷等级评价管道外腐蚀整体状况。

管道防腐层检测原理发射机向埋地管道施加一定的电流信号，电流强度会随着管道距离的增加而衰减，在管径、管材、土壤环境不变的情况下，管道防腐层对地绝缘越好，施加在管道上的电流损失越少，衰减亦越小；如果管道防腐层存在破损，电流信号将埋地管道防腐层破损点处与大地形成回路，会导致管道上的电流自破损点处漏失,并在破损点形成球形电场信号，且在破损点正上方时电场强度最强。

因外界电磁环境复杂，管道腐蚀并不是一种方法或一种仪器可以检测出来的。

金马管道安全卫士,为您保驾护航金马公司凭借多年的管道外防腐层检测经验，将多种检测方法相结合，总结出一套专有的外防腐层检测技术,可以在非开挖、不影响管道正常工作的情况下,采用先进的仪器和技术对外防腐层及管道本体上存在的缺陷进行全面系统检测，精准定位破损点，对管道风险、完整性及运行现状进行评估，分析管道腐蚀原因并提出修复建议，及时修补管道破损的防腐层，针对局部腐蚀严重管段进行维护和维修，延长管道寿命，在石化企业得到了广泛应用。

埋地管线防腐层破损原因分析及检测方法- 76 -故障诊断石油和化工设备2019年第22卷埋地管线防腐层破损原因分析及检测方法陈鑫（大庆油田有限责任公司采气分公司，黑龙江大庆 163000）[摘要] 埋地管线防腐层破损将严重影响管线的使用寿命，本文对埋地管线防腐层破损原因进行了分析，对其检测方法进行了介绍，以便有效地避免管线穿孔及泄漏情况发生。

[关键词] 埋地管线；防腐层检测；破损原因；检测方法作者简介：陈鑫（1987—），男，黑龙江大庆人，本科学历，助理工程师，在大庆油田有限责任公司采气分公司从事产能协调工作。

油气资源的运输大多数是通过管道实现的，管道输送是最为安全和经济的方法之一。

但埋地管线防腐层受到破坏的影响因素比较多，主要有外力破坏、施工质量、地下环境影响等，都会对埋地管线防腐层形成损坏，造成管道防腐层失去防腐性能，进而造成埋地管线腐蚀，出现穿孔、裂缝，管线内的石油、水、气体等出现泄漏，给企业带来巨大经济损失，对管道周围的环境造成破坏。

因此需要对埋地管线防腐层的破损点进行检测，找到影响防腐层破损的因素，进行分析和研究。

1 影响埋地管线防腐层破损的原因分析1.1 管线外防腐层老化破损（1）施工中的缺陷在施工过程中防腐层可能出现因法兰三通、弯头等硬物发生划伤和破损的情况，埋地管线之间也可能出现挤压造成变形和磨损，在一些埋地比较浅的地区，管线可能因为长时间的阳关照射出现老化现象，也会因为温差之间的变化造成腐蚀情况出现。

（2）第三方破坏埋地管线附近很可能因为改造出现道路等设施施工，新项目的建设必然会对埋地管线产生一定影响，造成防腐层被破坏。

（3）管理观念缺失埋地管线施工过程中一般比较重视管线的维修工作，而对防腐层的保护工作有所忽略，比较容易发生在对埋地管线进行维修和更换时，未能及时对被破坏的涂层进行防腐层涂刷，反而增加了日后的维修成本，造成埋地管线防腐程度的进一步加大。

（4）防腐层选取不当目前市场上防腐层的种类比较多，要根据实际使用环境进行合理的选择。