埋地管道防腐层检测技术

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。

缺点就是:设备价格较贵、测量工作劳动强度大,须配合定位仪使用;由于电极与地面直接接触,因此当地面介质导电性差时,测量结果不稳定;通常仅适用于有外加电流阴极保护系统的管线,对于那些没有阴保系统的管线可通过直流发电机建立临时阴极保护系统完成检测;不同的土壤环境会对检测信号产生一定的影响。

3)皮尔逊法(人体电容法)

也属于地面电场法的范畴,目前国产检测仪器多采用该方法。其工作原理就是:给埋地管道发送特定频率的交流电信号,当管道防腐层有破损点时,在破损处形成电流通路,产生漏电电流,向地面辐射,并在漏点上方形成地面电场分布。用人体做检漏仪的传感元件,检测人员在漏点附近时,检测仪的声响与表头都开始有反应,在漏点正上方时,仪器反应最强,从而可准确地找到防腐层的破损点。

该类仪器的优点就是:设备体积小,价格较低;使用方便,对操作人员要求不高;现场简单时准确率较高;其缺点就是:抗干扰性能差,当地下管网较复杂时,容易产生错误判断;针对检测管道及埋设环境的具体情况,设置检测的灵敏度。检测过程很大程度上依赖使用者的工程经验。灵敏度设置过低会漏掉破损点,灵敏度过高,会产生误报漏点。此外,国内早先生产的仪器发射机功率较小,测量范围受到一定限制,最近厂家加大了发射机功率情况有一定的改善;须同时使用定位仪与检漏仪;不能定量地判定防腐层老化程度。

4)密间隔电位法(CIPS)

为国外评估阴极保护系统与管道保护水平的标准方法之一。通过比较沿管线上测得的地面电位,评价管道的CP 系统性能。通常用于评价CP性能的数据包括:沿管线测得的电位、电位的变化值、不同距离点上的通/断、去极化电位,及其它的信号特征。其原理就是:将一个参比电极放置于地面与电压表相连,表的另一端与管道相连,读取管地电位。在外加电流保护的管道中,通过测得的管地电位分布,即可得出管道的保护程度。该方法的优点就是:适用于复杂的地表情况,甚至可水下作业;测量点多,数据较为准确;无须另配发射机;缺点就是:测量程序复杂,对人员要求高;测量中要求间隔较小,工作量过大;须与定位仪同时使用;通常至少要三个人参加测量,一人管道定位,一人负责数据采集, 第三人负责回收导线。

5)杂散电流检测技术

杂散电流干扰给管道与设施造成的危害已得到了重视与研究,我国也制定了一系列行业标准,给出了解决电性腐蚀的方案,技术要求也相当明确与完整。由于当时在检测设备方面尚未有适用现场作业的测定专用设备,一般就是在电工等通用仪表中选择使用,检测手段也较为单一与缺乏效率,直接影响了治理方案的有效实施。近年推出的杂散电流检测仪RD SCM 就是一个不错的选择。SCM 能够检测出管道上阴极保护电流分布状况,也能精确测量出管道杂散电流的流入/流出点,对于检测与评定管线上保护电流给其它管线造成的干扰及找出治理杂散电流干扰方案就是一个即安全又有效的方法。

1、2交变电流梯度法(多频管中电流法)及其应用

1.3.1、交变电流梯度法简介

早在1996年,天津嘉信技术工程公司提出了埋地管道防腐层检测的多频管中电流法,并推出相应的检测系统及配套软件,在全国石化系统已有数百套系统进行应用。为用户的管线检测提供了实用有效的检测手段,取得了良好的应用效果。该方法列入了石油天然气公司的《SY/T5918-2004埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》。在2003年4月推出全新的埋地管道防腐层数据处理软件,版本为GDFFW xp 1、3。这就是一个在新的防腐层评价模型(交变电流梯度法)基础上,开发研制的全新软件,运行于当前流行的Windows各通用系统平台上。新版本继承了嘉信公司多年对埋地管道防腐层评价技术的研究经验,以及对防腐层评价模型及评价方法最新研究成果。当前的最新版本为 xp 2、1,增加了一些方便用户的辅助功能。

新软件的新增功能为:

* 推荐应用单一频率信号对埋地管道进行检测,软件自动根据管道埋设条件自动给出评价模型的参数,彻底解决了用户应用软件时参数选择的难题。