埋地鋼質(zhì)管道外防腐層絕緣電阻檢測技術(shù)

于曉波

(山東勝利通海集團(tuán)東營天藍(lán)節(jié)能科技有限公司 山東 東營 257000)

埋地鋼質(zhì)管道外防腐層絕緣電阻檢測技術(shù)

于曉波

(山東勝利通海集團(tuán)東營天藍(lán)節(jié)能科技有限公司 山東 東營 257000)

本文介紹了對管道外防腐層進(jìn)行無損檢測的交流電流衰減法，使用設(shè)備RD-PCM+對管道外防腐層電阻率進(jìn)行持續(xù)檢測，并根據(jù)檢測數(shù)據(jù)依據(jù)國標(biāo)對所測的管道外防腐層質(zhì)量狀況進(jìn)行等級評價。

埋地鋼質(zhì)管道；絕緣電阻；PCM；交流電流梯度法

一、目前油氣管道外防腐層質(zhì)量檢測現(xiàn)狀及檢測方法簡介

油氣管道運輸，是我國目前常用的一種油氣輸送方式，具有安全、方便、易管理、及時等特點。隨著《管道保護(hù)法》的頒布與實施，各單位對油氣管道腐蝕、破壞等隱患問題治理日益重視。也滋生了對管道外防腐層絕緣電阻率檢測技術(shù)的需求。

據(jù)統(tǒng)計，目前，國內(nèi)主流管道外防腐層質(zhì)量檢測方法有兩種：一是“地面防腐層缺陷檢測法”，二是“防腐層絕緣電阻檢測法”。

管道外防腐層的絕緣電阻率的檢測方法目前主要有直流電流法、交流變頻選頻法、交流電流衰減法等多種方法。直流電流法計算簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，但檢測時需要每30m有測試樁，否則則需挖開管道，臨時接線。交流變頻選頻法指將發(fā)射機(jī)提供的交流變頻信號接入管道，也需要對被測管道兩端連線，也受到測試樁的影響，在沒有測試樁的情況下，需要對管道開挖連線，造成破壞。交流電流衰減法，也稱“多頻管中電流法”，它引入了全新的檢測模式，使用超大功率發(fā)射機(jī)和近直流的檢測信號，對管道進(jìn)行檢測，檢測時僅需在起始端將信號線連入管道，檢測過程中無需再與管道進(jìn)行物理連接，是最實用的一種方法。

二、交流電流衰減法的數(shù)學(xué)模型[1]

交流電流信號在沿導(dǎo)體傳輸時，信號大小發(fā)生非線性衰減。在交變正弦電流信號接入管地回路中時，交流電流信號在大地中的衰減幅度遠(yuǎn)大于傳輸線路，與理想傳輸線路相比較，管地回路中的損耗要大很多，因此可將回路視為特性阻抗的傳輸線，一般情況下，輸入信號功率被管道負(fù)載全部吸收。由于可傳輸?shù)木嚯x不可無限延長，一般情況下,有效傳輸距離往往小于管道的長度。傳輸時電流遵守：

I=I0e-ex

(1)

α：衰減常數(shù),滿足：

(2)

在檢測過程中管道接入的是正弦交流信號，回路中的電磁場為正弦電磁場。管道中檢測到的等效電流值由安培轉(zhuǎn)換成分貝電流后，電流與距離的-X曲線是一條傾斜的直線，其斜率Y與α成正比。當(dāng)已知管中兩點電流值時，即有：

(3)

由式(3)計算出管地回路的衰減常數(shù)α后，通過公式(2)可求出防腐層絕緣電阻Rg。根據(jù)國標(biāo)《GBT19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗》附錄K防腐層的質(zhì)量狀況也可用斜率Y來進(jìn)行等級評價。

三、檢測設(shè)備選擇及使用

應(yīng)用交流電流衰減法進(jìn)行防腐層電阻率進(jìn)行檢測的設(shè)備，目前常用的是英國雷迪公司的RD-PCM+，RD-PCM+具有檢測范圍大、精度高、抗干擾強(qiáng)、耐用、無損檢測等特點得到大量應(yīng)用，適用于長輸管道，也可進(jìn)行管線的定位。RD-PCM+設(shè)備分為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分，檢測時，由發(fā)射機(jī)端向管道上施加交流電流信號，接收機(jī)沿地面管道上方進(jìn)行電磁信號接收。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻率成一定的比例關(guān)系，電阻率越小，電流越大，反之則越小。接收機(jī)內(nèi)有上下兩個平行的垂直線圈，通過測定上下兩線圈的感應(yīng)電動勢，從而可推算出管體內(nèi)電流大小。利用交流電流衰減法對埋地管道外防腐層進(jìn)行檢測時，分段記錄下管道上方檢測點的管中等效電流值，再根據(jù)管道基本參數(shù)計算管道各分段的外防腐層絕緣電阻率，對電阻率值較低的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，記為嚴(yán)重破損區(qū)域，并依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對管道進(jìn)行防腐處理。

四、交流電流衰減法檢測結(jié)果分析及等級評價

國標(biāo)《GBT19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗》附錄K規(guī)定：埋地鋼質(zhì)管道外防腐層電阻率分級評價如下：

防腐類型級別12343LPERg≥10020≤Rg<1005≤Rg<20Rg<5硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層和瀝青防腐層Rg≥105≤Rg<102≤Rg<5Rg<2

注：本標(biāo)準(zhǔn)中Rg值是基于線傳輸理論計算所得；電阻率是基于標(biāo)準(zhǔn)土壤電阻率10Ω·m。

2015年，筆者所在的山東勝利通海天藍(lán)公司對河口采油廠的30條油氣管線進(jìn)行了多次檢測，檢測里程合計376公里，檢測到防腐層破損處321處，其中發(fā)現(xiàn)79個盜油(氣)卡子。為了進(jìn)行對比，筆者從其中選取了防腐質(zhì)量不同的幾段管道進(jìn)行分析評價。

(一)檢測管道基本信息

編號管道規(guī)格防腐類別初始電流檢測長度建設(shè)年限樣品Aφ219X7X7mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層300mA222m3年樣品Bφ426X8X7mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層600mA254m30年樣品Cφ219X7X7mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層300mA517m5年

(二)防腐層電阻計算結(jié)果與等級評價

樣品A

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級17．046．029．0-0．540≥10．0146．0144．098．00．073≥10．01176．0222．046．0-0．7948．72

樣品B

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級26．048．022．02．188≤0．1448．0146．098．0-0．300≥10．01146．0254．0108．01．0785．32

樣品C

X1(m)X2(m)管段長(m)Y(mB/M)Rg(KΩ?m2)防腐層等級15．0197．0182．00．394≥10．01197．0418．0221．00．356≥10．01418．0517．099．0-4．130≤0．14

(三)檢測結(jié)果分析

從上述分析結(jié)果中可以看出，樣品A防腐層等級多數(shù)處于級別1中，質(zhì)量狀況比較好；樣品B個別管段已到了防腐層破損非常嚴(yán)重的地步，需要立即進(jìn)行防腐處理；樣品C前418m防腐層質(zhì)量狀況較好，后418-517m之間被破壞嚴(yán)重，防腐層質(zhì)量等級處四級劣等，需修復(fù)。

五、進(jìn)一步提高檢測準(zhǔn)確性的幾種方法

綜上所述，交流電流衰減法檢測在實踐中的應(yīng)用效果良好。準(zhǔn)確性，筆者總結(jié)了如下幾條經(jīng)驗：1、檢測信號大小的選擇。選擇施加檢測信號的強(qiáng)度是以夠用為原則，并非愈大愈好。2、檢測間距大小的選擇。一般選擇50米左右的間距，對于防腐層較差的管線，要用30米以下的檢測間距，在破損點或可疑點附近，應(yīng)加密檢測。3、要加強(qiáng)定期檢測。了解腐蝕發(fā)展趨勢，避免造成嚴(yán)重后果。

[1]林守江：埋地鋼質(zhì)管道腐蝕檢測方法及管理模式《石油化工腐蝕與防護(hù)》2000年2期

于曉波 (1975.01-)，女，山東濰坊人，山東大學(xué)畢業(yè)，工程師。