在役埋地長(zhǎng)輸管道外防腐層檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)

戴世玉(沈陽(yáng)檢測(cè)技術(shù)分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110168)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于石油和天然氣的需求量逐漸升高，但是石油和天然氣的產(chǎn)地與加工使用地往往距離較遠(yuǎn)，這就需要進(jìn)行長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。當(dāng)前，石油和天然氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸主要采用了管道運(yùn)輸?shù)姆绞?，其不僅能夠獲得較高的運(yùn)輸效率，而且還能避免對(duì)周圍環(huán)境造成污染。長(zhǎng)輸管道的敷設(shè)方式多為埋地敷設(shè)，但是管道的外防腐層在地下各種不利因素的長(zhǎng)期影響下，會(huì)逐漸發(fā)生破損，也就無(wú)法為管道提供有效的保護(hù)，這就會(huì)給管道的安全運(yùn)行造成不小的安全隱患。因此，為了確保長(zhǎng)輸管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行，就要對(duì)其外防腐層進(jìn)行系統(tǒng)全面的檢測(cè)，進(jìn)而能夠盡早發(fā)現(xiàn)外防腐層的缺陷處，并采取有效的修復(fù)技術(shù)，恢復(fù)防腐層的保護(hù)能力，從而為長(zhǎng)輸管道提供有效的保護(hù)，避免其發(fā)生腐蝕。

1 埋地長(zhǎng)輸管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)

1.1 交流電流衰減法

交流電流衰減法是建立在電磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，其通過(guò)在長(zhǎng)輸管道上施加一交流電流，當(dāng)電流在鋼質(zhì)管道中通過(guò)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定大小的電磁輻射，設(shè)置在地面位置處的專門(mén)接收儀器就能探測(cè)到電磁輻射信號(hào)。接收到的電磁輻射信號(hào)強(qiáng)度就能反映出管道中信號(hào)電流的衰減變化情況，進(jìn)而就能對(duì)長(zhǎng)輸管道的外防腐層進(jìn)行科學(xué)合理的判定。

交流電流衰減法的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面：

(1)所需要的檢測(cè)儀器操作相對(duì)簡(jiǎn)單，一個(gè)人就能完成整個(gè)檢測(cè)工作，并且對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)水平要求也不高；

(2)具有一定的檢測(cè)精度，對(duì)于面積較大的局部破損能夠準(zhǔn)確的探測(cè)到；

(3)探測(cè)結(jié)果并不需要進(jìn)行更進(jìn)一步的處理，在現(xiàn)場(chǎng)就能得到初勘結(jié)果，進(jìn)而就能對(duì)管道外防腐層的總體狀況進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)；

(4)通過(guò)將電流衰減記錄數(shù)據(jù)與之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能夠?qū)ν夥栏瘜拥膿p壞速率進(jìn)行一定的判定，進(jìn)而為防腐層修復(fù)水平的不斷提高建立良好的基礎(chǔ)。

交流電流衰減法的不足主要有以下幾方面：

(1)由于采用了電磁感應(yīng)原理對(duì)防腐層的破損處進(jìn)行探測(cè)，就會(huì)受到金屬和交流電流的影響，而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，當(dāng)長(zhǎng)輸管道設(shè)置在金屬套管內(nèi)或者位于高壓交流輸電線下，這都會(huì)給探測(cè)工作造成嚴(yán)重的不利影響；

(2)對(duì)于電阻率較大的地下土壤而言，會(huì)嚴(yán)重影響電磁輻射的傳導(dǎo)，這就不利于外防腐層局部破損的有效檢測(cè)，而導(dǎo)致漏測(cè)的發(fā)生；

(3)極易受到外界電性的干擾，在外界電性的影響下，電磁輻射的強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生變化，也就難以對(duì)外防腐層的破損情況進(jìn)行客觀真實(shí)地反映。

1.2 電位梯度法

電位梯度法是通過(guò)檢測(cè)地層中電壓梯度的變化，進(jìn)而對(duì)管道外防腐層的破損位置和破損程度進(jìn)行有效的探測(cè)。通過(guò)在長(zhǎng)輸管道中施加一定的直流或交流電流，沿著管道徑向或橫向方向進(jìn)行流動(dòng)，當(dāng)管道的外防腐層存在破損后，管道中的電流就會(huì)通過(guò)破損位置處進(jìn)入到地層中，電流強(qiáng)度的大小受破損情況的影響。其中直流電位梯度法還能對(duì)防腐層的腐蝕活性高低進(jìn)行一定的反饋，進(jìn)而為外防腐層防腐性能的不斷提高提供科學(xué)合理的指導(dǎo)。

電位梯度法的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面：

(1)直流和交流電位梯度法的檢測(cè)結(jié)果比較直觀，檢測(cè)人員通過(guò)檢測(cè)結(jié)果就能對(duì)外防腐層的缺陷處進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，進(jìn)而能夠獲得較高的檢測(cè)效率；

(2)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程所需要的儀器設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的專業(yè)水平要求較低，只需要1～2人就能完成所有的檢測(cè)工作；

(3)具有較高的適應(yīng)性，尤其對(duì)于存在電流相互影響或非穩(wěn)定的電位區(qū)域能夠獲得比較準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果；

(4)通過(guò)將電流電位梯度法與密間隔電位法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠進(jìn)一步提高電位梯度法的應(yīng)用范圍，可以用于對(duì)外防腐層的情況進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)。

電位梯度法的不足主要有以下幾方面：

(1)電位梯度法由于受到其檢測(cè)原理的限制，對(duì)于金屬套管內(nèi)、上覆凍土以及水下管道的外防腐層無(wú)法進(jìn)行有效的探測(cè)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中要予以充分的重視；

(2)對(duì)于硬質(zhì)地面下管道的外防腐層也無(wú)法進(jìn)行有效的檢測(cè)，例如，混凝土和砂石地面，限制了其在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用；

(3)電流電位梯度法與密間隔電位法相結(jié)合的探測(cè)方法對(duì)進(jìn)行探測(cè)的地形要求較高，并且電流電位梯度法在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中還會(huì)受到土壤性質(zhì)和雜散電流的嚴(yán)重影響，還需要操作人員具備較高的專業(yè)水平，否則極易引入較大的誤差，而影響最終的探測(cè)結(jié)果。

1.3 密間隔電位測(cè)量法

密間隔電位測(cè)量法主要用于評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)輸管道的保護(hù)效果，通過(guò)其保護(hù)效果能夠間接的判斷外防腐層的保護(hù)效果，進(jìn)而明確外防腐層是否發(fā)生破損。在密間隔電位測(cè)量法的實(shí)施過(guò)程中，沿著管道的徑向方向每隔1.0～3.0m進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將所采集的數(shù)據(jù)繪制成連續(xù)的電位變化曲線圖，通過(guò)曲線圖上的電位變化就能進(jìn)一步判斷管道全線陰極保護(hù)電位情況。當(dāng)長(zhǎng)輸管道的外防腐層發(fā)生破損后，就會(huì)導(dǎo)致該位置處的電流密度異常升高，進(jìn)而引起保護(hù)電位發(fā)生一定程度的正向偏移。隨著發(fā)生正向偏移位置數(shù)量的不斷增加，當(dāng)其達(dá)到一定的數(shù)量后，在地表就能檢測(cè)到，而當(dāng)檢測(cè)到的電位低于-850mV時(shí)，就表明該位置處的管道已經(jīng)發(fā)生腐蝕，即該位置處的外防腐層已經(jīng)破損，無(wú)法為管道提供有效的保護(hù)，而導(dǎo)致長(zhǎng)輸管道發(fā)生腐蝕。

密間隔電位測(cè)量法是一種復(fù)雜、科學(xué)以及精度較高的檢測(cè)方法，具有比較廣泛的應(yīng)用范圍。只有長(zhǎng)輸管道中有一定大小的強(qiáng)制陰極保護(hù)電流時(shí)，才能采用該方法進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)方式的長(zhǎng)輸管道，則不可用該方法進(jìn)行檢測(cè)。密間隔電位測(cè)量法難以對(duì)較小的局部破損進(jìn)行有效的檢測(cè)，并且在檢測(cè)過(guò)程中極易受到地層中雜散電流的影響，導(dǎo)致其所檢測(cè)的OFF電位準(zhǔn)確性較差。通常來(lái)說(shuō)，很少單獨(dú)采用密間隔電位測(cè)量法進(jìn)行檢測(cè)，往往需要與電流電位梯度法進(jìn)行配合使用，發(fā)揮出最大的檢測(cè)效果，并且對(duì)于長(zhǎng)輸管道的周圍環(huán)境要求較高。另外，在磚石鋪砌地面、混凝土表面、河流等區(qū)域的測(cè)量效果也不理想，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中要予以充分的關(guān)注。

2 長(zhǎng)輸管道外防腐層的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

長(zhǎng)輸管道外防腐層的質(zhì)量評(píng)價(jià)根據(jù)其是否進(jìn)行開(kāi)挖可以分為直接檢測(cè)評(píng)價(jià)和非直接檢測(cè)評(píng)價(jià)兩種不同的方式，在實(shí)際的評(píng)價(jià)過(guò)程中，要充分結(jié)合質(zhì)量評(píng)價(jià)要求進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。其中，直接檢測(cè)評(píng)價(jià)需要將長(zhǎng)輸管道的檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行開(kāi)挖，將長(zhǎng)輸管道完全暴露，通過(guò)目測(cè)與電火花相結(jié)合的檢測(cè)方式對(duì)外防腐層的完整性進(jìn)行檢測(cè)；而非直接檢測(cè)則不需要進(jìn)行土壤開(kāi)挖，在地面上通過(guò)儀器設(shè)備對(duì)長(zhǎng)輸管道的外防腐層進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而能夠?qū)Ψ栏瘜咏^緣狀態(tài)、破損點(diǎn)分布數(shù)量以及電流衰減率等參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)全面的評(píng)價(jià)。

3 長(zhǎng)輸管道外防腐層修復(fù)方法

根據(jù)長(zhǎng)輸管道外防腐層的破損情況，可以選擇有針對(duì)性的修復(fù)方法，目前常用的修復(fù)方法如下所示。

3.1 熱熔膠加聚乙烯修補(bǔ)片

對(duì)于長(zhǎng)輸管道外防腐層長(zhǎng)度小于30mm的破損處，可以選擇熱熔膠加聚乙烯修補(bǔ)片進(jìn)行修復(fù)。在進(jìn)行修補(bǔ)的過(guò)程中，首先需要對(duì)外防腐層的破損位置處進(jìn)行徹底的打磨清洗，去除其表面上的鐵銹和泥土，確保破損位置處的長(zhǎng)輸管道表面干凈整潔；其次，將熱熔膠進(jìn)行充分的加熱后均勻的涂抹在聚乙烯修補(bǔ)片表面上，再將修補(bǔ)片準(zhǔn)確的貼附在清理干凈的外防腐層破損位置，等待熱熔膠完全冷卻后，就完成了修復(fù)工作，將長(zhǎng)輸管道的覆土回填即可。

對(duì)于長(zhǎng)輸管道外防腐層長(zhǎng)度超過(guò)30mm的破損處，按照上述的清理方式對(duì)外防腐層破損處進(jìn)行徹底的清潔，并采用帶有粘性的彈體防腐膠帶與聚丙烯增強(qiáng)纖維膠對(duì)破損處進(jìn)行修復(fù)，在纏繞的過(guò)程中，需要保持一定的拉力，并且連續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而確保膠帶牢固的覆蓋在破損位置，完成相應(yīng)的修復(fù)。

3.2 補(bǔ)口熱收縮帶

當(dāng)具有補(bǔ)口熱收縮帶區(qū)域的外防腐層發(fā)生破損，需要對(duì)補(bǔ)口熱收縮帶的破損程度進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，并選擇有針對(duì)性的修復(fù)方式。當(dāng)發(fā)生破損的位置為環(huán)焊縫時(shí)，為了確保修復(fù)質(zhì)量，則需要選擇30cm寬的粘彈體膠帶。在纏繞膠帶之前，需要對(duì)搭接位置進(jìn)行PE涂層的涂覆，為了確保涂覆效果，需要將涂覆厚度控制在10cm左右，并按照順時(shí)針的方向進(jìn)行纏繞，同時(shí)，膠帶之間的搭接長(zhǎng)度不得低于10cm。當(dāng)采用30cm寬度的粘彈體膠帶進(jìn)行纏繞時(shí)，膠帶需要從另一端對(duì)應(yīng)的位置處向破損處進(jìn)行環(huán)向?qū)Π?，膠帶之間的搭接寬度需要控制在5～6cm的范圍內(nèi)，纏繞完成后，需要對(duì)其密封性能進(jìn)行有效的檢測(cè)，確保其滿足修復(fù)的質(zhì)量要求。

當(dāng)密封性能經(jīng)過(guò)檢查合格后，為了提高修復(fù)層的強(qiáng)度，還要在粘彈體膠帶上纏繞一定厚度的丙烯增強(qiáng)纖維膠帶，進(jìn)而提高修復(fù)處的整體強(qiáng)度，滿足地下惡劣的工作環(huán)境要求。所選用的纖維膠帶要為10cm寬的外護(hù)帶，在修復(fù)位置處開(kāi)始纏繞，需要先在起始位置處纏繞一周，并預(yù)留2～3mm寬度的粘彈體膠帶不進(jìn)行覆蓋包裹，然后對(duì)修復(fù)處進(jìn)行依次纏繞。為了確保外護(hù)帶的纏繞效果，其搭接寬度不得低于5cm，當(dāng)纏繞到終點(diǎn)位置處還要額外進(jìn)行一周的纏繞，加強(qiáng)外護(hù)帶的纏繞效果，同樣，也需要預(yù)留2～3mm寬的粘彈體膠帶不進(jìn)行覆蓋包裹。

完成長(zhǎng)輸管道外防腐層的修復(fù)處理后，需要對(duì)所有的修復(fù)位置進(jìn)行系統(tǒng)全面的質(zhì)量驗(yàn)收，通過(guò)外觀、厚度以及密封性的檢查，進(jìn)而判斷修復(fù)質(zhì)量是否滿足防腐需求。驗(yàn)收合格后，應(yīng)對(duì)作業(yè)區(qū)域的管道進(jìn)行回填，回填后確保地表土壤的平整。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，外防腐層能夠?yàn)槁竦亻L(zhǎng)輸管道提供有效的保護(hù)，避免其受到地層中不利因素的影響，因此，確保外防腐層的完整性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)輸管道的外防腐層進(jìn)行系統(tǒng)全面的有效檢測(cè)，并采取有針對(duì)性的修復(fù)技術(shù)，進(jìn)而及時(shí)修復(fù)外防腐層的破損處，進(jìn)而為長(zhǎng)輸管道提供系統(tǒng)全面的保護(hù)。