天然气管道防腐层外检测评价技术的应用
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摘要：天然气管道的外防腐层完整性的检测与评价大部分采用管道外腐蚀直接评价方法（ECDA），是采用专业检测仪器对管道外防腐层状况进行检测，准确定位防腐层破损点，按照防腐层缺陷严重程度分类，确定防腐层缺陷的修复，确定防腐层缺陷的修复的优先级别，评价其完整性的情况。对天然气管道的外防腐层进行检测，通过检测结果对防腐层的破损点进行评价，确定其缺陷的严重度，为缺陷防腐层处理提供科学依据。
关键词：天然气管道；外防腐层；破损点；腐蚀活性；检测评价
中图分类号：TE988 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0062-02
1 概述
目前，埋地天然气输气钢制管道的腐蚀控制主要采用防腐层与施加阴极保护联合保护的方法进行腐蚀控制，管道防腐层通过将金属管体与土壤等腐蚀性介质隔离的方式，以达到防腐的目的，防腐层是管道防腐的第一道防线，在某种程度上对管道的寿命起着决定性作用，因此，采用先进的管道及其附属设施外防腐层检测技术对天然管道的完好性进行检测和评价尤为重要。
目前，一般采用直流电压梯度检测技术（DCVG）、密间隔电位测量仪器CIPS、防腐层RD-PCM电流测绘技术、交流电压梯度检测技术（ACVG）的方法进行检测。
2.1 埋地管道防腐层缺陷直流电压梯度检测技术（DCVG）
使用直流电位梯度仪器DCVG技术，对施加了阴极保护的管道防腐层进行检测，当防腐层出现破损，在破损点周围形成一个电压梯度场，DCVG检测主要通过检测地面的电位梯度的变化和集中情况来确定管道防腐层的
缺陷。
2.2 阴极保护有效性检测技术（CIPS）
使用密间隔电位测量仪器CIPS技术，对施加了阴极保护的管道进行密间隔（1～5米间隔检测一个点）检测，通过阴极保护系统电源按照一定周期的通、断来进行检测，通电位的变化来分析判断防腐层的完好状况，断电位变化来分析判断阴极保护是否有效。
2.3 防腐层RD-PCM电流测绘技术
使用RD-PCM仪器的发射机，给具有防腐层的管道上施加一个交变电流信号，沿管道使用便携式接收机采集电流信号，经过输入微机绘出管道各处的电流强度状态图，来分析管道沿线防腐层的完好情况。
2.4 埋地管道防腐层缺陷交流电压梯度检测技术（ACVG）
使用RD-PCM仪器的A字架是用来测量两固定金属地针之间的电位差，检测时向管道中施加特定频率交流信号，在管道上方地面将A字架电极插入地表（泥土中），依据接收机显示的箭头方向和dB值（或电流值）的大小来判断破损点的确切位置和大小。
2.5 直流电位梯度法（DCVG）
该测量技术适用于确定埋地管道外防腐层破损点位置，对破损点腐蚀状态进行识别；结合密间隔管地电位测量（CIPS）技术，可以对外防腐层的大小及严重度进行定性分类。埋地管道防腐层缺陷直流电压梯度检测技术（DCVG）、阴极保护有效性检测技术（CIPS）是一项较成熟的技术，设备简单，测量快速，可定位管道防腐层缺陷位置，定位偏差小。主要设备包括：DCVG/CIPS（管地电位及直流电位梯度）测量主机一套；GPS卫星同步断流器2台；探管仪；2根硫酸铜参比电极探仗；配套的测量轴线及连接导线。
2.6 交流地电位梯度法（ACVG）
采用埋地管道电流测绘系统（PCM）与交流地电位差测量仪（A字架）配合使用，通过测量土壤中交流地电位梯度的变化，用于埋地管道防腐层破损点的查找和准确定位。主要设备包括：发射机、接收机、交流地电位差测量仪（A字架）以及配套的电源设备、连接线、接地电极等。
3 天然气管道防腐层的外检测应用
目前，天然气管道的外防腐层完整性的检测与评价大部分采用管道外腐蚀直接评价方法（ECDA）。在具体实施过程中经常采用ACVG+PCM结合DCVG+CIPS的检测方法。对于一般管道段采用管道外腐蚀直接评价方法（ECDA），对于存在较强干扰的管段则作为特殊ECDA管段采用上述方法进行技术处理检测。管道外腐蚀直接评价方法（ECDA），包括以下三个方面：（1）管道防腐层外检测评价主要是管道外防腐层状况评价，准确定位防腐层破损点，按照防腐层缺陷严重程度分类，确定防腐层缺陷的修复优先级别，评价其完整性情况。（2）测试天然气场站、阀室绝缘接头绝缘性能及保端埋地管线、阀门防腐层的完好性，查明管道保端与非保端搭接短路异常情况，判断局部保护电位异常原因，提出问题整改建议及管道防腐层维修及监控管理方案。（3）防腐层破损处管体的腐蚀活性检验与评价，确定防腐层破损处管体的腐蚀活性，对其腐蚀程度给予评价。
在具体实际检测过程中，采用不同检测技术的组合，通过管道及其附属设施的管道沿线检测，结合相关资料的收集整合，优选采用如下方法：测试使用过程中，将DCVG技术和CIPS技术组合使用简称（DCVG+CIPS），用来测得管道阴极保护按照一定周期的通、断电位和直流电位梯度。将ACVG+PCM技术组合使用（简称ACVG+PCM），用来测得管道交流电流衰减情况并定位缺陷点的位置。使用ACVG+PCM组合检测，可以确定防腐层缺陷位置及缺陷的严重程度，并通过DCVG+CIPS对防腐层缺陷点测试判断其腐蚀活性，准确地确定管道防腐层的破损位置，具体成果见图1：
图1 管道防腐层DCVG+CIPS测试数据分布曲线
图2 管道防腐层进行ACVG+PCM测试的数据分布曲线
4 天然气管道防腐层的外检测问题
在具体实施过程中还存在一些需要注重的问题：（1）在使用DCVG+CIPS组合仅适用于外加电流阴极保护系统的长输管道，不适用地下管网。检测时由于受土壤的性质及杂散电流干扰的影响，为了保证监测的有效性，需要滤掉90%～95%的干扰。（2）使用DCVG+CIPS在检测过程中，要充分考虑带防腐层的钢套管穿越段的管道绝缘物造成电屏蔽的位置；河流穿越、沼泽测试不可到达的区域；铺砌路面、冻土、沥青路面，含有大量岩石回填物影响测量结果的准确性的因素。（3）ACVG+PCM组合抗干扰能力差，需要发射机与接收机配合使用，确定管线位置，然后才能通过接收机接收到管线泄漏点发出的信号，受发射功率的限制，精确检测最多可检测5千米；只能检测到管线上的漏点，不能对防腐层进行评级，检测结果很难用图表形式表示，缺陷的发现需要熟练的操作技艺，适用于集输管线及城市管网的防腐层漏点监测。（4）ACVG+PCM组合考虑处于钢套管、钢丝网加强的混凝土配重层（套管）内管道检测不适应及A字架距离发射机较近，测试受到区域限制的因素。（5）通过管道外防腐层的完整性评价可以准确了解防腐层绝缘性能以及防腐层缺陷点的位置、大小、严重程度等相应指标，需要有针对性地对防腐层的缺陷进行监控、修复，以保证防腐层的完整性，从而提高管道寿命。（6）根据已评价防腐层异常点按照等级进行相应处理，评价程度为重的异常点需要立即维修；评价程度为中的异常点安排维修计划；评价程度为轻的异常点要列入监控点，进行检测监控。
参考文献
[1] 董绍华.管道完整性技术与管理[M].北京：中国石化出版社，2012.
[2] 张清玉.油气工程实用防腐蚀技术[M].北京：中国石化出版社，2009.
作者简介：王鸿（1963-），男，供职于中石油管道公司大连输油气分公司。