摘要：對某次高壓燃氣管道進行外防腐檢測，內(nèi)容包括：管道陰極保護電位檢測，防腐層平均絕緣電阻率調(diào)查，管道防腐層缺陷點定位，管道沿線土壤腐蝕性檢測，管道沿線雜散電流檢測。檢測結(jié)果：管道陰極保護狀態(tài)良好；防腐層狀態(tài)良好，僅幾段管道防腐層絕緣電阻率為“可”和“良”，其余均為“優(yōu)”；發(fā)現(xiàn)7個漏電點，分析判斷4個是犧牲陽極，3個是防腐層破損點。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃氣管道；  陰極保護；  外防腐檢測；  完整性評價

External Anti-corrosion Inspection of a Sub-high Pressure Gas Pipeline

Abstract: The external anti-corrosion inspection of a sub-high pressure gas pipeline is conducted. The inspection contents include pipeline cathodic protection potential，average resistivity of anti-corrosive coating， failure location of anti-corrosive coating，soil corrosivity and stray current. The results show that the pipeline cathodic protection and the coating are all excellent. There are only several pipe lengths with “fair” and “good” resistivity，and the other pipe lengths have “excellent” resistivity. There are seven electric leakage points，four of which are sacrificial anodes，and the other three are anti-corrosive coating failures.

Key words: city gas pipeline；cathodic protection；external anti-corrosion inspection；integrity assessment

1 概述

某燃氣公司的某次高壓燃氣管道于2008年投入運行。該管道長23 km，靠近海邊，施工時條件極其惡劣，工人只能在海水落潮的時候搶時間施工，對保證施工質(zhì)量提出了很大的挑戰(zhàn)。故該燃氣公司希望對此管道進行外防腐檢測，并根據(jù)檢測情況，對管道的外防腐層和犧牲陽極進行相應(yīng)維護，以保證燃氣管道的安全運行。2012年5-6月，丹陽奧恩能源科技發(fā)展有限公司與該燃氣公司合作，對該管道進行了外防腐檢測。

2 管道定位

采用金屬管道和電纜測位器PL-960以及英雷迪公司的PCM+兩種儀器對管位和埋深進行了探測^[1]。探測結(jié)果表明，對埋深4 m以內(nèi)的管道，兩種儀器給出的埋深數(shù)據(jù)相對誤差在5％以內(nèi)。檢測中繪制了詳細的管道平面走向圖，發(fā)現(xiàn)很多管道標志樁標示位置有偏差。

另外，在該市轟轟烈烈的植樹造林活動中，管道上方種植了很多樹，這些樹的根會深入到管道的防腐層中，破壞防腐層，從而引起管道腐蝕，應(yīng)該移除這些樹木。

3 管道陰極保護電位檢測

檢測管地電位是監(jiān)控管道陰極保護效果的一種重要方法，但它不能確定缺陷大小、位置以及是否存在涂層剝離^[2]。由于該管道未設(shè)檢測樁，故采用閥門井作為測試設(shè)備接入點，對10處閥門井的管地電位進行檢測。檢測發(fā)現(xiàn)管道陰極保護狀態(tài)良好，管地電位都負于-0.85 V，因此管道陰極保護狀態(tài)評價為“優(yōu)”級。建議加設(shè)檢測樁，對保護電位進行常態(tài)化檢測，以便掌握管道陰極保護的一手資料。

4 管道防腐層平均絕緣電阻率調(diào)查

采用英國雷迪公司的PCM+儀器，配備相應(yīng)的電阻率計算軟件，計算管段的平均絕緣電阻率。這種方法可長間距快速探測整條管道的防腐層狀況，能定性定量評估防腐層老化情況，也可縮短間距對破損點進行定位；屬于非接觸地面測量，可在各類地表透過各種土壤檢測，操作簡便。但在檢測中發(fā)現(xiàn)，該方法在城市管道的檢測中，受地面情況的干擾非常多，有時一輛汽車經(jīng)過都會對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

筆者對此管道的防腐層絕緣電阻率進行了詳細調(diào)查，并列出了每段管道(根據(jù)信號加入點情況以及測量情況將此管道分為10段)的電阻率計算表。調(diào)查結(jié)果表明，管道防腐層狀態(tài)良好，僅幾段管道防腐層絕緣電阻率為“可”和“良”，其余均為“優(yōu)”。因此管道防腐層保護狀態(tài)評價為“優(yōu)”級。

5 管道防腐層缺陷點定位

防腐層缺陷點定位對管道保護非常重要。為了提高準確性，檢測過程中采用了直流交流電流衰減法(PCM)和直流電位梯度測試技術(shù)(DCVG)兩種方法定位管道防腐層缺陷點。前述用PCM+儀器檢測管道防腐層電阻率時，PCM+儀器與交流電位梯度技術(shù)(ACVG)聯(lián)合使用，可以精確判斷防腐層破損點的位置。該方法向管道中施加的是交流電，在城鎮(zhèn)燃氣管道的檢測中，易受管道周圍電線、金屬雜物等的干擾。相比較而言，DCVG方法檢測速度比較慢，但該方法向管道中施加的是直流電，在城鎮(zhèn)燃氣管道復(fù)雜的周圍環(huán)境中不易受到干擾。

在檢測過程中，通過檢測管地電位的IR降可以進一步判斷防腐層缺陷的大小。在陰極保護過程中，外加電流在管道上形成的電位差見式(1)。

式中 V_T——管道到遠方大地的電位差，mV

     V₁——管道通過防腐層到周圍土壤的電位差，mV

     V_S——管道周圍土壤到遠方大地的電位差，mV

采用DCVG進行檢測時，V_T為管道的斷電電位V_off(單位為mV)與通電電位V_on(單位為mV)之差，V_s可由DCVG的高靈敏度毫伏表直接讀取。IR降的計算見式(2)。

式中 R_IR——IR降

IR降越大，陰極保護程度越低，即埋地管道防腐層缺陷面積越大，可見DCVG能夠較準確地預(yù)測防腐層缺陷的面積，并能對整個管道的陰極保護效果做出客觀的判斷。IR降與防腐層破損情況的關(guān)系見表1。

在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)了7處漏電點。城市燃氣管道普遍采用犧牲陽極進行管道保護。在采用DCVG和PCM定位防腐層破損點技術(shù)中，管道漏電可能是由防腐層破損引起，也可能是由犧牲陽極引起。燃氣公司對該管道犧牲陽極的埋設(shè)位置不很清楚，這給防腐層破損點的判斷增加了困難，這也是目前防腐層破損點判斷中存在的一個技術(shù)難題。我們在前期的管道完整性評價工作中，總結(jié)了判斷犧牲陽極的方法^[3]。在這些漏電點中，漏電位置離管道非常近，通過漏電位置來判斷是否是犧牲陽極很困難。此處采用計算R_IRC的方法對漏電點是否是犧牲陽極進行判斷，R_IRC的定義如下：

式中 V_nc——犧牲陽極的開路電位，mV，對鎂陽極為-l 500mV

如果R_IRC大于等于0.6，則可判斷此處金屬表面防腐層的電阻很小，預(yù)測為犧牲陽極；如果R_IRC＞1，則不排除此處管道上伴隨有防腐層破損情況；如果R_IRC小于0.6，則表明此處金屬表面防腐層的絕緣電阻還比較大，可以判斷為防腐層破損。此處的0.6是一個經(jīng)驗性數(shù)值，按此判斷是否精準，還需要更多的實踐來證實。根據(jù)此方法，對7處漏電點的判斷結(jié)果見表2。

6土壤腐蝕性檢測

土壤腐蝕性檢測包括土壤腐蝕性現(xiàn)場檢測與土壤采樣檢測?，F(xiàn)場選取了l2處采樣點，采用土壤腐蝕性檢測儀CMS-140B對土壤電阻率、土壤氧化還原電位及土壤腐蝕速率等進行檢測。同時對這l2處土壤進行采樣，遞交華南理工大學(xué)傳熱強化與過程節(jié)能教育部重點實驗室進行土壤酸堿度、含鹽量及電解失重等的檢測。綜合各檢測結(jié)果得知，管道經(jīng)過的某河道內(nèi)土壤電阻率較小，土壤的腐蝕性較強，岸上土壤電阻率較大，土壤的腐蝕性較小?？亢５牟课煌寥离娮杪瘦^小，土壤含鹽量偏高，腐蝕性較強。管道經(jīng)過的綠化帶內(nèi)，園林部門定期澆水導(dǎo)致管道周圍土壤含水量周期性增減，會加速管道的腐蝕。

7 雜散電流檢測

雜散電流檢測采用沈陽中科院金屬所研制的SCM200C雜散電流測量儀。檢測原理及方法主要依據(jù)SY／T 0017-2006《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護技術(shù)標準》提供的檢測方法^[4]。在此管道上選取7處懷疑雜散電流比較嚴重的地區(qū)，通過對雜散電流的檢測發(fā)現(xiàn)，除某段與鐵路相交的管道受到雜散電流的影響稍大以外，其他管段受雜散電流的影響較弱。

8 結(jié)論及建議

①復(fù)核了23 km次高壓燃氣管道的管位，測量了埋深。在定位過程中對沿途標志樁進行了校正，確保樁樁在位，見樁知管。在定位的基礎(chǔ)上繪制了管道平面走向圖，為該管道管理提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。

②對該次高壓管道的可測閥門井進行了管地電位檢測，管地電位都負于-0.85 V，因此管道陰極保護狀態(tài)評價為“優(yōu)”級。

③建議加設(shè)檢測樁，巡線人員對保護電位進行常態(tài)化檢測，以便掌握管道陰極保護的一手資料。

④對該次高壓燃氣管道進行了詳細的防腐層絕緣電阻率調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明管道防腐層狀態(tài)良好，僅幾段管道防腐層絕緣電阻率為“可”和“良”，其余均為“優(yōu)”。因此管道防腐層保護狀態(tài)評價為“優(yōu)”級。

⑤在防腐層缺陷點的定位和防腐層平均絕緣電阻率的檢測過程中，某些管段未探測到有犧牲陽極保護管道，建議增加犧牲陽極。

⑥檢測過程中發(fā)現(xiàn)7個漏電點，經(jīng)過分析判斷，懷疑其中4個是犧牲陽極，另外3個是防腐層破損點。因為漏電點的數(shù)量不多，且明確犧牲陽極的位置對管道的運行也很有意義，建議在條件許可的情況下，對所有的漏電點都進行開挖驗證。

參考文獻：

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本文作者：門偉 曹慧平 畢洪波 程京木 吳魁 解東來