常见埋地管道外检测技术原理及应用范围

知识点：交流电位梯度法

管道是大量输送石油、气体等能源的的主要方式，在化工中应用十分广泛。像所有的工程设备一样，管道也可能发生故障。在管道的制造、敷设及运行等各个阶段都可能产生缺陷，及时检测管道缺陷可以降低管道的维护成本。

 

    （一）密间隔电位法（CIPS）

 

    密间隔电位法（CIPS）用于检测埋地钢制管线阴极保护有效水平。

 

 

    工作原理

 

 

    该技术使用CIPS密间隔电位检测系统，沿管线以小间隔测量管—地电位，这样可测出管道上任意点的保护电位，进而得到整个管线上的保护电位分布图，分析管线的阴极保护效果。

 

    CIPS法沿管道以间隔1-1.5m采集数据，绘制连续的开/关管地电位曲线图，反映管道全线阴极保护电位情况，当防腐层某处存在缺陷时，该处电流密度增大，使保护电位正向偏移，当这种偏移达到一定数量，在地表就可检测到，当VOFF低于-850mV（铜/硫酸铜参比电极）时，管道就会发生腐蚀。

 

    特点及功能

    可以测量管线任意一点真实保护电位（消除IR降后的保护电位），配合专业静态数据记录仪可以完成管道电位的静态测量，长时间记录电位波动情况；

    采用卫星同步断流装置，测试管线各点的通电电位和断电电位；

    生成管道距离—电位缺陷，分析管道阴极保护薄弱区域，为管道阴极保护系统的处理方案提供数据支持；

    矫正时间次序和消除时间的漂移，可以精确记录下时间和GPS坐标；

    卫星同步断流装置具有不同的时间通断顺序，既可以满足密间隔管地电位检测仪的检查，也可以满足直流电压梯度检测系统的检测；

    密间隔管地电位检测仪测量主机屏幕上可以显示监测到脉冲的形状，可以看到阴极和阳极的波峰、AC干扰、以及断流器的开/关引起的小脉冲；

    密间隔管地电位检测仪测量主机可以存储管线检测中的特征（例如穿路、穿河、测试桩等），便于数据的分析；

    密间隔管地电位检测仪测量主机具有直流电压梯度检测系统电子测量功能，可以测量直流电压梯度检测系统的通电电位和断电电位。

 

    该方法也有局限性，其准确率较低，依赖于操作者经验，易受外界干扰，有的读数误差达200～300mV。

 

    （二）电位梯度法

 

    电位梯度法根据信号的不同分为直流电位梯度（DCVG）和交流电位梯度（ACVG）。

 

    1 直流电位梯度法（DCVG）

 

 

    该技术使用DCVG直流电压梯度检测系统，沿管线测量阴极保护直流电压梯度，进而得到整个管线上的电压梯度分布图，找出防腐层破损点。

 

    工作原理

 

    将直流信号施加于管道上 , 然后通过一对相距 10 m 的参比电极来测试管道沿线的电位梯度 , 数据要沿整条管道测取。

 

    当管道的防腐层有破损点时 , 信号电流就会从该点流出 , 在管道周围的土壤中形成以破损点为中心的电场 , 两极电位差有明显差别 （ 直流电位梯度曲线出现陡坡） ,以此推断破损点的位置 , 根据电位降的百分比来计算涂层缺陷的大小。

 

 

    应用范围

 

    直流地电位梯度法（DCVG）测量技术适用于埋地管道外防腐层破损点的查找和准确定位；对破损点腐蚀状态进行识别；结合密间隔管地电位测量（CIPS）技术可对外防腐层破损点的大小及严重程度进行定性分类。

 

    对套管内破损点未被电解质淹没的管道不适用，另外下列情况会使本方法测量结果的准确性受到影响或应用困难：

 

    剥离防腐层下或绝缘物造成电屏蔽的位置，如破损点处外包覆或衬垫绝缘物的管道；

    测量不可到达的区域，如河流穿越；

    外防腐层导电性很差的管段，如铺砌路面、冻土、沥青路面、含有大量岩石回填物。

 

    2 交流电位梯度法（ACVG）

 

    交流地电位梯度法（ACVG）可采用PCM与交流地电位差测量仪（A字架），通过测量土壤中交流地电位梯度的变化，查找和定位管道防腐层破损点。

 

 

    应用范围

 

    本方法不适用于未与电解质（土壤、水）接触破损点的查找，另外下列情况会使本方法应用困难或测量结果的准确性受到影响：

 

    A字架距离发射机较近；剥离防腐层或绝缘物造成电屏蔽的位置；测量不可到达的区域，如河流穿越；管段处覆盖层导电性很差，如铺砌路面、冻土、沥青路面、含有大量岩石回填物。

 

    （三）交流电流衰减法（PCM）

 

    电流衰减法是通过在管道和大地之间施加某一频率的激励信号，给管道发射检测信号，检测电流在管道中传输的衰减速率，定量地对管道外覆盖层质量进行综合评价。

 

    若电流衰减异常，说明该段外覆盖层有破损点，外覆盖层绝缘性能的下降使电流信号从破损部位泄漏，出现电流的异常衰减段。

 

    对于同一条管道，电流衰减率越小，外覆盖层的绝缘性能就越好，反之，外覆盖层绝缘性能就差。以电流衰减率为原理开发的仪器主要有RD400-PCM和C-SCAN系列仪器。

 

 

    （四）超声波检测法

 

    工作原理

 

    超声波检测技术是利用超声波匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性，进行管道探伤检测的。检测器在管内运行时由检测器探头发射的超声波分别在管道内外表面反射后被检测器探头接收。

 

    检测器的数据处理单元便可通过计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波传播的速度，得出管道的实际壁厚。

 

    应用范围

 

    由于超声波的传导必须依靠液体介质，且容易被蜡吸收，所以超声波检测器不适合在气管线和含蜡很高的油管线进行检测，具有一定的局限性。

 

    （五）漏磁检测法

    工作原理

 

    漏磁式管道腐蚀检测的工作原理是利用设备自身携带的磁铁，在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场。

 

    如果管壁没有缺陷，则磁力线囿于管壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁有缺陷，则磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线还将穿出管壁之外而产生所谓漏磁。

 

    漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的探头检测到，并产生相应的感应信号，这些信号经过滤波、放大、模数转换等处理后被记录到检测器的海量存储器中，检测完成后，在通过专用软件对数据进行回放处理、识别判断。

 

    应用范围

 

    目前，磁漏检测技术被广泛地应用在长输管道、油田集输管网、炼厂管网、城市管网和海底管线的检测上。

 

    管道检测技术综合使用情况

 

 

    为克服单一检测技术的局限性，综合几种检测方法对涂层缺陷进行检测，可以弥补各项技术的不足。

 

    对于有阴极保护的管道，可先参考日常管理记录中的（P/S）测试值，然后利用CIPS技术测量管道的管地电位，所测得的断电电位可确定阴极保护系统效果。

 

    在判断涂层可能有缺陷后，利用DCVG技术确定每一缺陷的阴极和阳极特性，最后利用DCVG确定缺陷中心位置，用测得的缺陷泄漏电流流经土壤造成的IR降确定缺陷的大小和严重性，以此作为选择修理的依据。

 

    对于未施加阴极保护的管道，可先用PCM测试技术确定电流信号漏失较严重的管段，然后在使用PCM的“A”字架或皮尔逊检测技术精确定位涂层破损点，确定涂层破损大小。

 

    PCM测试技术也可用于具有阴极保护的管道，其检测精度略低于DCVG技术。

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