当前位置： 水泥 >> 水泥优势 >> 论文精选城镇埋地燃气管道防腐层不开挖
作者：印军华、张俊
作者单位：上海派普诺管道检测科技发展有限公司摘自：《中文科技期刊数据库-工程技术》年9月刊
摘要：随着城镇燃气管网的大力推广，部分燃气管道的逐渐老化，燃气管道事故频发，加强城镇燃气管道防腐层不开挖检测势在必行。本文针对城镇燃气管道的特殊性，结合多年来检测评价的实践，对城镇埋地燃气管道防腐层不开挖检测和评价技术进行探讨。介绍了城镇埋地燃气管道防腐层不开挖检测方法、影响检测结果的主要因素、数据分析评价和检测应用，着重分析了检测中异常的识别和处置、破损点检测结果的修正和应用。
关键词：城镇燃气；埋地管道；防腐层；不开挖检测；检测评价一、引言埋地管道防腐层的检测，目前在长输管道中已经比较成熟，并得到广泛开展。对于城镇燃气管道的防腐检测，由于长期以来受技术、仪器设备、城市敷设环境和检测成本等因素影响，开展较晚。随着国家“智慧城市、智慧燃气”建设的推进，各地已纷纷开展。本文针对城镇燃气管道的特殊性，结合多年来检测评价的实践，对城镇埋地燃气管道防腐层不开挖检测和评价进行探讨。城镇埋地燃气管道与长输油气管道相比有着其特殊性：（1）管网相互交叉，检测信号分流现象严重；（2）周边电线、网线、轨道交通多，对检测形成干扰；（3）多敷设于水泥/沥青路面下，将设备插入泥土中采集信号比较困难；（4）阴保方式大多采用牺牲阳极法；（5）管道多处于人口密集、交通繁忙区域，一旦发生事故，后果极为严重。二、检测方法埋地管道防腐层不开挖检测项目主要有防腐层整体状况检测和防腐层破损点定位检测。GB/T-《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》中规定：防腐层整体状况检测方法有交流电流衰减法和电流-电位法。防腐层破损点定位检测方法有交流地电位差法、Pearson法和直流电位梯度法。由于城镇埋地燃气管道阴极保护方法多采用牺牲阳极法，且分支较多、路面状况为硬质，难以实施电流-电位法和直流电位梯度法。通常采用交流电流衰减法进行防腐层整体状况检测，交流地电位差法和Pearson法进行防腐层破损点定位检测。1.1交流电流衰减法依据“线传输函数”理论，将信号输入管道，理论上可视为单线—大地回路，电流沿管道纵向逐渐衰减，衰减率与防腐质量优劣有关。通过测取感应电流（代表管中电流）沿管线纵向传输系统的衰减来定性判断管道外防腐层的好坏。该方法采用特定的信号发射接受技术，电磁干扰可以得到抑制，不受路面状况的影响。1.2交流地电位差法采用埋地管道电流测量系统与交流地电位测量仪（A字架），通过测量土壤中交流地电位梯度的变化，从而对埋地管道防腐层破损点进行查找和定位。接受机显示和记录的是电位差分贝数（dB），同条件下，dB值越大，破损面积越大。影响dB值的因素除破损程度外，还有测量处管中电流大小、管道埋深、土壤电阻率等，以dB值来判断破损程度时，应考虑它们的影响。1.3Pearson法发射机向管道发送高频调制信号，在防腐层破损处向地面辐射，破损点正上方辐射信号最强。检测时以人体作为感应元件，走到漏点附近时，仪器检测到感应信号，开始有反应；走到漏点正上方时，仪器反应最强，从而可找到防腐层破损点。Pearson法采用人体电容，无需探针与地面有效接触，对沥青和水泥路面下管道检测较为方便。但Pearson法与交流地电位差法相比，Pearson法准确率较低，易受外界电流及地电场干扰，对人员经验依赖较多，易产生漏检和误检。实际检测时，一般多采用交流地电位差法，对于沥青和水泥路面下管道可采用Pearson法作为辅助方法。三、影响检测结果的主要因素结合几年来检测情况，影响检测结果的主要因素有：（1）管道埋深：管道中心埋深不同，电位的分布不同。（2）土壤：电位分布与土壤介质均匀程度、土壤电阻率密切相关。（3）电磁场干扰：埋地城镇燃气管道周围存在杂散电流影响，总有各种频率成分的电磁干扰信号，对检测结果造成影响。（4）阴极保护：城镇燃气管道一般采用牺牲阳极法，检测过程中当不能断开阴极保护线时，会有检测电流从接线处流出，容易影响检测结果。（5）相邻破损点：在现场检测中经常遇到管道的两破损点距离很近，尤其是间距小于2倍埋深时，其异常响应常“混为一体”，区分和定位较为困难，稍不注意会造成漏检。四、数据分析和评价3.1防腐层整体状况数据分析和评价可采用防腐层电阻率（Rg值）法和电流衰减法（Y值）法。3.1.1防腐层电阻率（Rg值）法检测电流在沿管道传送的过程中，电流的逐渐衰减变化与管道防腐层的绝缘电阻率有关，反映绝缘电阻率与电流衰减变化的关系式（1）（2）采用设备配套软件，可计算Rg值。GB/T-表k.1规定了按防腐层电阻率（Rg）进行防腐层等级评价的指标。3.1.2电流衰减法（Y值）法电流变化率Y由式（3）表示:Y=(Idb1-Idb2)/(X2-X1)（3）其中：Idb对数转换后以分贝（db）表示的电流值。采用设备配套软件，可计算Y值。GB/T-表K.2规定了按Y值进行防腐层等级评价的指标。3.1.3异常的识别和处置在检测中，牺牲阳极、支管、凝水缸、阀门、杂散电流干扰等会引起检测电流的畴变，影响检测评价结果。（1）异常的识别：电流畴变分为电流突然下降和电流突然升高然后逐渐降低两种情况。①电流突然下降主要发生在牺牲阳极、支管、未加防腐的凝水缸、阀门等处。在检测中应结合路由图和沿线地面装置、标识等识别。对于埋地牺牲阳极，可结合A字架对防腐层破损点检测时，破损点指向不在管道上进行识别；对支管可通过对管道的定位进行识别。②电流突然升高然后逐渐降低主要发生在有杂散电流和异常电磁场干扰处。应对管道可能存在的杂散电流和异常电磁场进行方析和识别。必要时，可通过改变发射机发射频率。（2）异常的处置发现异常时，应在异常点附近进行加密检测，尽量缩小异常区域的范围，并在记录中注明。数据分析时去除异常区域管段。3.2破损点3.2.1数学模式检测信号沿管道传播并逐渐衰减，当防腐层出现破损导致管体金属与土壤介质连通时，信号电流将从破损处流出管道。以流出点为中心，在管道周围形成“点源”电场和磁场。检测中，A字架两探针间的电位差为：（4）仪器中显示的是电位差的分贝数（常称为DB值），设仪器读数为β，则β的数值与△U的关系为：（5）式中U0为仪器设定参考电压。从上式可以看出，防腐层破损点的分贝值，不仅与防腐层的缺陷点的衰减电流有关，还与土壤电阻率、管道的埋深h、破损点的分布等有关。检测中各个因素都在变化，因此仅仅使用读取的分贝值来对防腐层破损情况进行描述是不科学的。3.2.2数据修正当管道长度很长而管道直径较小时，交角对梯度电压影响不大，假定防腐层破损点分布在管道正上方，公式（4）可简化为：（6）设定修正基准埋深为1米，破损点前电流为mA，土壤电阻率30Ω.m；待修正点埋深为h，破损点前电流为I，土壤电阻率ρ。则修正值计算公式：（7）从上式可以看出：修正值包括电流修正、电阻率修正和埋深修正三个部分，修正时通过图1~3修正曲线查得各自的DB修正值。图1电流修正DB值曲线图2埋深修正DB值曲线图3土壤电阻率修正DB值曲线3.2.3评价破损状况评价包括破损程度评价和管线整体破损点密度评价。3.2.3.1破损程度评价结合检测工作经验，依据校正后DB值可按表1进行评价。表1防腐层破损点评价3.2.3.2破损点密度评价依据GB/T-附录K，破损点密度评价按表2进行。表2防腐层破损点密度P值（处/m）分级评价五、检测应用4.1防腐层整体质量检测上海某天然气中压管线，阴保方式为牺牲阳极法，防腐层材质为3LPE。采用交流电流衰减法，防腐层电阻率检测和评价结果如表3。表3防腐层电阻率检测和评价结果表3中第6、15点为三通处，电流部分流入支管，第9、13、20点为牺牲阳极埋设处，电流部分由牺牲阳极流入大地，第23、24点电流存在异常升高，可能由于干扰引起，这些点的数据可视为异常数据，分析时不进行评价。第26~27点防腐层质量评定为3级和4级，对其开挖发现防腐层粘结力差、有剥离和破损现象。4.2防腐层破损点检测上述管线长Km，对检出破损点进行DB值修正和破损面积测量。图4表示DB值与破损面积统计分析结果。从图中可以看出：未经修正的DB值难以反映防腐层破损面积大小；除个别点外，经修正后DB值基本能反映防腐层破损面积大小。DB值修正前DB值修正后
图4DB值与破损面积统计分析六、结论1.结合城镇燃气管道的特点，防腐层不开挖检测可以采用交流电流衰减法对整体防腐质量检测，采用交流电位梯度法对防腐层破损点检测，Pearson法可作为辅助方法。2.检测时，由于城镇燃气分布比较复杂，应充分考虑管道埋深、土壤、电磁场干扰、阴极保护、相邻破损点等对检测结果的影响。3.进行检测结果评价时，除按标准规范进行外应：（1）结合检测环境，对非缺陷异常点进行识别和剔除，防止误检；（2）破损点DB值大小，与电流、埋深和土壤电阻率有关，应进行修正；（3）修正后DB值基本反映破损程度。