摘　要：結(jié)合宜興市埋地鋼管防腐系統(tǒng)完整性檢測(cè)的實(shí)際案例，介紹埋地燃?xì)怃摴芊栏到y(tǒng)完整性檢測(cè)的主要內(nèi)容，列出每項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容的判別、評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了防腐層破損點(diǎn)的修復(fù)原則。

關(guān)鍵詞：完整性檢測(cè)；  防腐；  腐蝕控制

Integrity Detection of City Gas Buried Steel Pipe Anti-corrsion System

Abstract：Combined with the actual case in Yixing City，the main contents of integrity detection of buried gas steel pipe anti-corrosion system are introdueed，the judgment and evaluation indexes of each detection content are listed，and the principle for repairing the damaged points on the anti-corrosion coating is proposed．

Keywords：integrity detection；anti．corrosion；corrosion Control

1　概述

宜興市于1995—2002年建設(shè)城區(qū)埋地中低壓燃?xì)夤艿兰s75.5km，中壓設(shè)計(jì)壓力為0.2MPa，管材為鋼管，管道公稱直徑為50～250mm，施以加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧煤瀝青防腐層，2006—2007年追加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。

為了全面掌握管道的防腐系統(tǒng)狀況，制定合理、科學(xué)的維護(hù)管理方案，2011年對(duì)城區(qū)埋地中低壓燃?xì)夤艿肋M(jìn)行了防腐系統(tǒng)完整性檢測(cè)。

2　防腐系統(tǒng)完整性檢測(cè)的概念

埋地燃?xì)怃摴芊栏到y(tǒng)的完整性檢測(cè)^[1]是通過(guò)對(duì)埋地管道防腐層檢測(cè)、陰極保護(hù)狀況檢測(cè)、土壤腐蝕性檢測(cè)、雜散電流檢測(cè)綜合考慮，對(duì)外防腐層損傷程度和陰極保護(hù)水平全面評(píng)價(jià)，并按照不同評(píng)價(jià)指標(biāo)確定相應(yīng)管道等級(jí)，能有效評(píng)價(jià)埋地鋼質(zhì)管道外防腐層的質(zhì)量狀況，并對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，為管道安全運(yùn)行提供理論依據(jù)，同時(shí)科學(xué)指導(dǎo)管道的維修計(jì)劃制訂和安全運(yùn)行管理。

3　檢測(cè)工作的主要內(nèi)容

3.1　防腐層檢測(cè)

采用多頻管中電流法(PCM)對(duì)埋地鋼管防腐層進(jìn)行全面檢測(cè)^[2]，包括防腐層的平均絕緣電阻率、防腐層破損點(diǎn)位置和破損嚴(yán)重程度。PCM儀器主要包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、A字架。其基本原理是：通過(guò)發(fā)射機(jī)施加多頻信號(hào)電流在管道上，接收機(jī)檢測(cè)信號(hào)電流在管道上的衰減率，計(jì)算出管道防腐層的平均絕緣電阻率，同時(shí)確定出電流信號(hào)衰減異常的管段。對(duì)于異常管段，使用接收機(jī)配合A字架來(lái)進(jìn)一步確定。A字架通過(guò)多針連接線和接收機(jī)前側(cè)附件插孔連接，將A字架的地針插入管道上方的土壤中，沿接收機(jī)箭頭指示方向查找破損點(diǎn)。當(dāng)A字架距離破損點(diǎn)足夠近時(shí)，此時(shí)接收機(jī)顯示的箭頭為兩個(gè)方向，同時(shí)顯示電位梯度對(duì)數(shù)值(以mV為單位的電位梯度值取以10為底的對(duì)數(shù)值)最小；將A字架旋轉(zhuǎn)90°復(fù)測(cè)，A字架的兩個(gè)位置的交點(diǎn)就是防腐層破損點(diǎn)的位置。此時(shí)接收機(jī)顯示電位梯度對(duì)數(shù)值反映破損的嚴(yán)重程度。防腐層檢測(cè)方法依據(jù)GB／T 21246—2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》中5．12節(jié)所述方法測(cè)量。

3.2　陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

采用標(biāo)準(zhǔn)管地電位檢測(cè)法^[3]對(duì)管道陰極保護(hù)電位進(jìn)行測(cè)量，全面掌握陰極保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，對(duì)管道是否獲得全面、合適的陰極保護(hù)進(jìn)行測(cè)量。其基本原理是：采用萬(wàn)用電表測(cè)試接地Cu／CuSo。參比電極(以下簡(jiǎn)稱CSE)與管道金屬表面某一點(diǎn)之間的電位，通過(guò)電位一距離曲線了解電位分布情況，用以確定當(dāng)前電位與以往電位的差別，可用來(lái)了解陰極保護(hù)系統(tǒng)的狀況。其特點(diǎn)是能在陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，沿管道測(cè)量測(cè)試樁處及開(kāi)挖點(diǎn)處的管地電位。管道陰極保護(hù)電位測(cè)量方法依據(jù)GB／T21246—2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》中5．3節(jié)所述方法。

3.3　土壤腐蝕性檢測(cè)

采用ZC-8接地電阻測(cè)量?jī)x對(duì)管道周圍土壤進(jìn)行腐蝕性調(diào)查。其基本原理是采用溫特四電極法測(cè)試土壤的電阻率。ZC-8接地電阻測(cè)量?jī)x主要由手搖發(fā)電機(jī)、相敏整流放大器、電位器、電流互感器、檢流計(jì)、探針等構(gòu)成。土壤腐蝕性檢測(cè)方法依據(jù)GB／T 21246—2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》第11章所述方法測(cè)量。

3.4　雜散電流檢測(cè)

管道上雜散電流檢測(cè)主要為交流干擾檢測(cè)和直流干擾檢測(cè)。

①交流干擾檢測(cè)

通過(guò)測(cè)量管道附近交流干擾電壓來(lái)判斷是否存在交流雜散電流干擾，對(duì)確認(rèn)存在交流雜散電流干擾的管段進(jìn)行交流電流密度檢測(cè)，判斷交流干擾對(duì)管道腐蝕性影響程度。交流干擾電壓測(cè)量、交流電流密度檢測(cè)采用SY／T 0032—2000《埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A中所述方法測(cè)量。

②直流干擾檢測(cè)

通過(guò)測(cè)量管地電位較自然電位正向偏移值來(lái)判定直流雜散電流干擾程度。當(dāng)管地電位較自然電位正向偏移值難以測(cè)取時(shí)，可采用測(cè)量土壤電位梯度來(lái)判定直流雜散電流干擾程度。管地電位測(cè)量、土壤電位梯度測(cè)量采用SY／T 0017—2006《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A中所述方法測(cè)量。

4　檢測(cè)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

4.1　防腐層檢測(cè)

①管道外防腐層平均絕緣電阻率

通過(guò)管道測(cè)試樁施加多頻信號(hào)電流在管道上，根據(jù)每段檢測(cè)管道的長(zhǎng)度不同，輸入信號(hào)電流大小不同?，F(xiàn)場(chǎng)每50m左右設(shè)1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)得電流值，把數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，用PCM檢測(cè)數(shù)據(jù)分析處理軟件分析處理后，得到每段檢測(cè)管道防腐層絕緣電阻率，計(jì)算得到整條管道防腐層平均絕緣電阻率為9000W·m²。衡量埋地管道防腐層質(zhì)量好壞的重要參數(shù)為埋地管道防腐層絕緣電阻率，絕緣電阻率越高，則表明防腐層質(zhì)量越好。按SY／T 5918—2004《埋地鋼質(zhì)管道防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)：絕緣電阻率在6000～10000W·m²范圍時(shí)質(zhì)量等級(jí)為良，則宜興市城區(qū)埋地中低壓燃?xì)怃摴芊栏瘜涌傮w平均質(zhì)量等級(jí)屬于“良”級(jí)別。

②管道防腐層破損點(diǎn)

本次共檢測(cè)出防腐層破損點(diǎn)530處，平均破損點(diǎn)密度7處／km。

結(jié)合本次檢測(cè)段的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證狀況，對(duì)PCM的電位梯度對(duì)數(shù)值檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到防腐層破損程度與電位梯度對(duì)數(shù)值初步判據(jù)：電位梯度對(duì)數(shù)值在40以下時(shí)，一般無(wú)破損點(diǎn)，防腐層破損程度等級(jí)為“輕”；電位梯度對(duì)數(shù)值為40～60時(shí)，存在破損點(diǎn)，防腐層破損程度等級(jí)為“中”；電位梯度對(duì)數(shù)值為60以上時(shí)，較為嚴(yán)重，防腐層破損程度等級(jí)為“嚴(yán)重”。從而得出，在檢測(cè)的75.5km管道防腐層中：“嚴(yán)重”等級(jí)破損點(diǎn)48處，“中”等級(jí)破損點(diǎn)339處，“輕”等級(jí)破損點(diǎn)143處。

4.2　陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

本工程埋地燃?xì)怃摴懿捎脿奚?yáng)極陰極保護(hù)。根據(jù)CJJ 95—2013《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》中第4．4．2條規(guī)定：“正常情況下，施加陰極保護(hù)后，使用銅／飽和硫酸銅參比電極測(cè)得的管道極化電位應(yīng)達(dá)到或負(fù)于-850mV。測(cè)量電位時(shí)，應(yīng)考慮IR降的影響。”

測(cè)得530處防腐層破損點(diǎn)管道電位分布情況是：261處防腐層破損點(diǎn)極化電位為-950～-850mV，達(dá)到最小保護(hù)電位要求(-850mV)，破損點(diǎn)陰極保護(hù)電位達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

4.3　土壤腐蝕性檢測(cè)

本次土壤腐蝕性檢測(cè)，利用ZC-8接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)試土壤的電阻率。管道周圍土壤電阻率在20.0～75.2W·m范圍。按照CJJ 95—2013《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》中土壤電阻率腐蝕性評(píng)價(jià)指標(biāo)的劃分(見(jiàn)表2)，埋地燃?xì)怃摴苤車寥栏g性在輕、中級(jí)別。

4.4　雜散電流干擾檢測(cè)

①管道交流干擾檢測(cè)

GB／T 50698—2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第3．0．5條規(guī)定：“當(dāng)管道上的交流干擾電壓不高于4V時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施；高于4V時(shí)，應(yīng)采用交流電流密度進(jìn)行評(píng)估。”高于4V時(shí)的交流干擾程度的判斷指標(biāo)參照GB／T 50698—2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中3．0．6條(見(jiàn)表3)。

本次檢測(cè)的管道交流干擾電壓在8.2～343.0mV范圍，遠(yuǎn)小于4V的標(biāo)準(zhǔn)，管道交流干擾較小，可不采取交流干擾防護(hù)措施。

②管道直流干擾檢測(cè)

SY／T 0017—2006《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第3．0．1條規(guī)定：“處于直流電氣化鐵路、陰極保護(hù)系統(tǒng)及其他直流干擾源附近的管道，應(yīng)進(jìn)行干擾源側(cè)和管道側(cè)兩方面的調(diào)查測(cè)試。當(dāng)管道任意點(diǎn)上的管地電位較自然電位偏移20mV或管道附近土壤電位梯度大于0.5mV／m時(shí)，確認(rèn)為直流干擾。”第3．0．2條規(guī)定，管道直流干擾程度一般按管地電位較自然電位正向偏移值按表4所列指標(biāo)判定；當(dāng)管地電位較自然電位正向偏移值難以測(cè)取時(shí)，可采用土壤電位梯度按表5所列指標(biāo)來(lái)判斷雜散電流的強(qiáng)弱程度。

通過(guò)對(duì)各測(cè)試點(diǎn)處通電電位的連續(xù)監(jiān)測(cè)，管道電位波動(dòng)較小(偏移量小于20 mV)，整體較平穩(wěn)，保護(hù)狀況良好，無(wú)直流干擾。

5　宜興市埋地燃?xì)怃摴芊栏到y(tǒng)的修復(fù)

通過(guò)上述檢測(cè)結(jié)果可以認(rèn)為，管道周圍的土壤腐蝕性不強(qiáng)，雜散電流干擾程度較輕。防腐系統(tǒng)的修復(fù)主要根據(jù)防腐層破損程度、破損點(diǎn)處陰極保護(hù)電位，并結(jié)合管道周圍土壤腐蝕性來(lái)制定宜興市燃?xì)饴竦劁摴芊栏到y(tǒng)修復(fù)原則。

SY／T 5918—2011《埋地鋼質(zhì)管道外防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)范》中第4．1條中規(guī)定：“經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)，埋地管道外防腐層發(fā)生龜裂、剝離、殘缺破損，有明顯的腐蝕和防腐層老化跡象，不能滿足業(yè)主運(yùn)行管理的安全質(zhì)量要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行防腐層修復(fù)。”結(jié)合試驗(yàn)段開(kāi)挖的情況，對(duì)于本次檢測(cè)出的530處防腐層破損點(diǎn)，制定的修復(fù)原則根據(jù)防腐層破損點(diǎn)破損程度、破損點(diǎn)處保護(hù)電位是否達(dá)標(biāo)分為3個(gè)等級(jí)：

①防腐層破損點(diǎn)等級(jí)為“嚴(yán)重”，且該處保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)(通電電位正于-850mV)的破損點(diǎn)，為“優(yōu)先修復(fù)”級(jí)別。對(duì)“優(yōu)先修復(fù)”的破損點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)后，在破損處(附近)增加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。

②防腐層破損點(diǎn)等級(jí)為“嚴(yán)重”，但該處保護(hù)電位達(dá)標(biāo)的破損點(diǎn)(通電電位負(fù)于-850mV)，以及防腐層破損點(diǎn)等級(jí)為“中”的破損點(diǎn)，為“計(jì)劃修復(fù)”級(jí)別。對(duì)“計(jì)劃修復(fù)”的破損點(diǎn)，按破損點(diǎn)陰極保護(hù)電位、破損嚴(yán)重程度、土壤腐蝕性進(jìn)行排序，結(jié)合城市道路改造情況，按計(jì)劃修復(fù)，對(duì)電位不達(dá)標(biāo)且不具備修復(fù)條件的破損點(diǎn)，應(yīng)在其附近合適位置追加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。

③防腐層破損點(diǎn)等級(jí)為“輕”，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，應(yīng)逐漸進(jìn)行修復(fù)。在現(xiàn)場(chǎng)條件不允許的情況下，下一次檢測(cè)周期繼續(xù)檢測(cè)。

6　結(jié)語(yǔ)

①對(duì)于新管道的檢測(cè)，有必要在陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行前分段測(cè)試管道自然電位。新建管道應(yīng)檢測(cè)防腐層絕緣電阻率，便于日后檢測(cè)的對(duì)比。

②外腐蝕是埋地管道失效的主要原因，基于防腐層檢測(cè)、陰極保護(hù)狀況檢測(cè)、土壤腐蝕性檢測(cè)、雜散電流檢測(cè)的埋地燃?xì)怃摴芊栏到y(tǒng)的完整性檢測(cè)是全面評(píng)價(jià)管道腐蝕狀況的有效手段。正確評(píng)價(jià)管道的腐蝕狀況，有計(jì)劃地維修，可提高管道安全可靠性。

③鋼管防腐系統(tǒng)的完整性檢測(cè)是埋地管道運(yùn)行管理不可或缺的，隨著管道服役時(shí)間的增長(zhǎng)，其地位會(huì)越來(lái)越重要。

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本文作者：儲(chǔ)強(qiáng)  宋桂平  錢建君  王湘寧

作者單位：大豐港華燃?xì)庥邢薰?span lang="EN-US">

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