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1、在用埋地管道检测技术现状与发展陶管荣何仁洋沈功田( 中国特种设备检测研究中心，北京1 0 0 0 1 3 )摘蔓：本文论述了在用埋地管道腐蚀评价检测、位置走向勘测和泄漏检测监测技术的检测需求、技术特点、应用情况、发展建议等。关键词：埋地钢质管道；腐蚀防护系统；走向；管体腐蚀；泄漏；检测技术A d v a n c eo nI n s p e c t i o nT e c h n o l o g yo fU n d e r g r o u n dS t e e lP i p e l i n eT A OX u e r o n gH ER e n - - y a n gS H E NG o n g
2、- - f l a i l( C h i n aS p e c i a lE q u i p m e n tI n s p e c t i o n R e s e a r c hC e n t e r 。B e i j i n g1 0 0 0 1 3 )A b s t r a c t ：T h ea d v a n c e so nt h ei n s p e c t i o nt e c h n o l o g yo fu n d e r g r o u n ds t e e lp i p e l i n e s ，s u c ha s ，c o r r o s i o np r e v
3、e n t i o ns y s t e m ，e o r r o s i a ne n v i r o n m e n ti n v e s t i g a t i o n ，d e t e c t i n gp i p i n gl o c a t i o na n do r i e n t a t i o n ，s t e e lp i p ec o r r o s i o nc h e c k i n ga n dp i p el e a k i n gm o n i t o ra r ed i s c u s s e di nt h ep a p e r I na d d i t i
4、 o n ，s o m es u g g e s -t i o n so nt e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s ，e h a l a c t e r i s t i e s ，a p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n tf o rt h ei n s p e c t i o nt e e h n o l o 一时o fu n d e r g r o u n ds t e e lp i p e l i n e sa l ep r o p o s e d K e yw o r d s ：u n d e
5、I g r o u n ds t e e lp i p e l i n e ；p r e v e n t i n gc o r r o s i o ns y s t e m ；p i p ed e t e c t i o n ；p i p ec o r r o s i o n ；k a k ：i n s p e c t i o n1 前言埋地压力管道主要用于燃油、燃气、蒸汽和工业用危险介质的输送，是城市发展、能源供应、石油化工的基础设施和人民生活的基础条件，人们形象地称之为“城市生命线”。在用埋地管道的检验检测是保证“城市生命线”安全运行、延长“城市生命线”使用寿命的基本措施。近年来，中国特种
6、设备检测研究中心对国内外埋地管道检测技术发展和应用情况，进行了系统性调研，分析了国内外差距，提出了发展方向，为研究制定埋地管道安全科技发展规划奠定了坚实基础。下面按照腐蚀评价检测技术、位置走向勘测技术和泄漏检测监测技术三个方面，对检测需求、技术特点、应用情况、发展建议等进行概括性论述。2 腐蚀评价检测技术腐蚀评价检测是定期检验的核心。为了对埋地钢质管道进行腐蚀评价，需要进行的检测包括：外覆6 0 8 -盖层检测、阴保效果检测、腐蚀环境调查、管道本体腐蚀检测等。2 1 外覆盖层检测目前，我国埋地钢质管道的外覆盖层以石油沥青玻璃布、环氧煤沥青为主，也有聚乙稀( P E ) 胶带、夹克和二层、三层P
7、 E 等，石油沥青玻璃布施工麻烦、质量难以保证，而且存在环境污染，环氧煤沥青固化时间较长( 低温时更长) ，质量同样难以保证。P E 类外覆盖层克服了沥青类外覆盖层的缺点，但价格高于沥青类，是近来推荐使用的外覆盖层。国内外现有外覆盖层检测方法归纳起来有： P e a r s o n 法、交流电流衰减法、直流电位梯度法( D C V G ) 、管中电流电压法( 也称直流电流电压法) 、变频一选频法和密间隔电位法( c I P S ) 等6 种方法。其中：P e a m o n 法、交流电流衰减法、直流电位梯度法( D C V G ) 等3 种方法主要用于检测外覆盖层破损点，管中电流电压法( 也称
8、直流电流电压法) 、变频一选频法等2 种方法主要用于检测外覆盖层绝缘电阻，密间隔电位法( c w s ) 则是通过检测管道保护电位来闻接评价外覆盖层状况。这6 种方法皆通过向管道施加一额定交直流电信号，或借助管道的阴保电信号，并在管道正上方检测信号的变化情况，进而分析评判管道外覆盖层的状况。原理和特点见表1 。亵l 埋地钢质管道外覆盖层检测方法原理特点一览衰方法名称检测原理特点应用情况对管道施加交流电信号，通过沿线破损点定位精度和检测效率取决国内外已普遍应用，国产设备性能P e a r s o n 法检测交流电位梯度，当电位梯度大于检测间隔距离的大小，不能判断良好( 检测深度大于5 m ) ，
9、适合于 破损程度和剥离，检测结果的准确城市埋地管道外覆盖层破损点检于某值时，判定对应部位有破损性取决于操作者的经验。测交流电流对管道施加交流电信号。通沿线检破损点定位精度和检测效率取决P C b l 国内外都已普遍应用，国内衰减法测交流电位梯度，判断破损点位于检测间隔距离的大小，不能判断拥有C S C A N 的检验单位很少，P C M置，通过检测沿线电流推算绝缘破损程度和剥离，易受外界电流的无国产设备，P C M 适用于长输管 道、C S C A N 适用于城市埋地管C S C A N电阻。干扰。道的检测。直流电位借助管道阴保电流，通过沿线测量梯度法电位梯度，分析电位梯度场的形不受交流电干扰
10、，不需拖拉电缆，在我国的应用属于起步阶段，只有状，判断破损点的位置、估算破损受地貌影响小，操作简单受训练个别检验单位拥有此法检测能力 D C V G最步，准确度高，但不能判断剥离。无国产设备。点面积和形状等适合于人员与车辆较少的野外或 管中电流通过测量阴保电流的衰减和电位易受到客观条件( 如：杂散电流干郊区等易于开挖地段埋地管道的 电压法偏移，来计算外覆盖层绝缘电阻。扰、测试桩设置等) 的制约。检测，不适合于城市埋地管道的检 测。向管道发射一设定频率的电信号，具有一定的实用性，能快速普查整此方法由我国提出和建立，国外未变频一选频法接受其响应频率，通过频率差值计条管道外覆盖层绝缘电阻，但影响见应
11、用报道，国内对此方法也有争 议，基本不适合于城市埋地管道的算得到外覆盖层绝缘电阻因素多，误差较大。检测。密问隔通过检测阴保电位沿管道( 一般可给出缺陷位置、大小、和严重程在我国的应用属于起步阶段，只有 电位法每隔1 5 m 米测量一个点) 的变度，同时给出阴保效果和欠保护部 化大小来判断外覆盖层状况好坏，位( 此部位管道本体可能已发生个别检验单位拥有此项检测能力 C I P S无国产设备。变化小状况好、变化大状况差。腐蚀)上述方法都无法检出外覆盖层的剥离，而剥离对于发展前景很好的P E 外覆盖层来说是最主要的危害性缺陷，应研究探讨外覆盖层剥离缺陷的检测技术和方法。上述方法所用设备，多为进口设备
12、，其中的C S C A N 、D C V G 和C I P S 等新型检测设备价格昂贵，应尽快安排国产化。上述方法中的P e a r s o n 法和交流电流衰减法也常用于管道位置、走向的勘测。2 2阴保效果检测。为了延长埋地钢质管道的使用寿命、保证安全运行，一般都采取外覆盖层加阴极保护的联合保护方式，外覆盖层是最重要的第一道保护，但外覆盖层漏点难以避免，必需辅以阴极保护。阴保效果的评价准则全世界通用( 即通常情况下，阴保电位一8 5 0 m Y 有效，一1 2 5 0 m Y 时过保r l护， 一8 5 0 m Y 失效) ，要想准确评价阴保效果，关键是阴保电位的测试方法要能够消除或减少I
13、R 降的影响。具有工程适用性的阴保电位测试方法主要有地表参比法和近参比法，这两种方法都离不开预设的测试桩。密间隔电位法( C I P S ) 是一种能够检测管道糟线阴保电位分布的新方法，配合中断器的使用，还可检测到消除了由土壤产生的I R 降的阴保电位。我国标准中给出的地表参比法和近参比法，由于没有如何考虑I R 降的统一方法，一般检测人员都不考虑I R 降的影响，因此阴保效果评价的实际意义并不大，应尽快根据十五攻关研究成果对标准进行补充完善。对于密间隔电位法( C I P S ) 我国尚处于应用的起步阶段，由于价格昂贵，只有个别检验单位拥有此设备，应尽快安排国产化。2 3 腐蚀环境调查- 6
14、 0 9 当腐蚀防护系统失效时，应进行腐蚀环境调查。腐蚀环境调查包括：管道沿线周围环境变化( 主要是电缆接地点、构筑物等的变化) 的调查、土壤电阻率的测定、杂散电流的测定。我国已有相应标准给出了土壤电阻率和杂散电流的工程测定方法。近年来，国外开发的杂散电流测绘仪( S C M ) ，智能化程度高，可以沿着管道检测出管线上方直流干扰杂散电流的大小和方向，发现干扰源、确定管道上杂散电流的流入点和流出点，对于排除直流干扰、预防腐蚀泄漏很有意义。应该开展应用研究和设备国产化工作。2 4 管道本体腐蚀检测管道本体腐蚀检测包括：管道腐蚀率检测和管道本体腐蚀状况检测。关于管道腐蚀率检测，美国已经开发出了适用
15、于现场腐蚀速率快速检测的仪器，其核心技术是高灵敏极化电阻探头和大量的腐蚀数据，原理是通过现场检测工况条件下金属的极化电阻值，借助已有腐蚀数据，推算出工况条件下的腐蚀速率。该技术如果确实可行，对解决我国普遍缺乏、而工程检验中又非常需要的腐蚀速率数据问题，意义重大。应尽快开展应用研究。对于管道本体腐蚀状况检测，目前应用报道和检测设备的方法主要有适用于内检测的漏磁通检测法、超声波检测法和适用于局部开挖检测的低频超声导波法。漏磁通检测器的励磁部分为永久磁铁，其N 、S两极与管道内壁接触，在管壁内产生磁路。传感器装在两磁极之间，检测线圈接收由管壁缺陷造成的漏磁，用来反应管壁状况。适用于腐蚀深度为2 0
16、3 0 壁厚的腐蚀状况检测，通过对管壁的描述可以用来判断管道是否会发生泄漏。该方法要求传感器与管壁紧密接触，由于焊缝等因素的影响，管壁凹凸不平，使上述要求有时难于达到。此类检测设备价格昂贵，检测费用也较高。国内中国石油天然气管道局组织研制了多种口径的管内检测器，可以满足国内大多数长输管道内腐蚀的检测要求。超声波检测法利用超声波探头发射超声波。根据管道内外壁反射波的时间差来检测壁厚及腐蚀情况。由于从发射器到管壁之间需要均相液体作为声波传播媒介，所以用于天然气管道时，需要在一个液体段( 通常为凝胶) 的两端运行两个常规清管器，超声波检测器放人液体段中运行。日本钢管株式会社( Y q K K ) 研制的超声波检测清管器能再现管道壁厚6 1 0 和管道内壁表面的图象，探测焊缝腐蚀，检测腐蚀深度为管壁厚度的1 0 。该公司研制的不需要耦合剂( 即能用于天然气管线) 的轮式干耦合超声波检测器，试验中取得了满意效果，目前正在开发可用于长距离天然气管道的检测器。低频超声导波法通过自动发射、接受和分析低频超声沿被测管道传播过程的反射信号，来测
