燃气管道外防腐层完整性检测探讨

上海金山天然气有限公司 朱 强

中国石化上海石油化工股份有限公司 李新芝

燃气管道外防腐层完整性检测探讨

上海金山天然气有限公司 朱 强

中国石化上海石油化工股份有限公司 李新芝

利用交流电位梯度法(ACVG)检测埋地管道防腐层有关参数和数据，按照《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》(GB/T 19285—2014)规定对燃气管道防腐层整体质量状况进行分级评价及给出管理建议。

埋地管道 防腐层 检测 电位梯度法

0 前言

埋地管道的腐蚀控制工程是由管道的外防腐层与阴极保护联合组成，管道外防腐层是管道腐蚀控制的第一道防线，而阴极保护则是管道防腐层防护的完善和补充。这是因为：任何埋地的防腐管，无论是在防腐预制厂的防腐层的施加过程还是防腐管的下沟和回填过程中，都不可能做到100%的无缺陷和100%的无漏点，而且，在管道埋地后，防腐层在土壤溶液的作用下，也会逐步老化、变质，逐步丧失其原有的绝缘和防护性能。那么，对于这些管道施工过程中造成的防腐层的缺陷或隐患处，一旦遭受到土壤溶液的作用，这些漏铁点必然会产生腐蚀，从而造成管壁的腐蚀、穿孔、和泄漏，引发管道事故的产生。为了防止由于防腐层的缺陷造成金属管壁的腐蚀泄漏，就需要对管道实施阴极保护，通过给管道施加阴极极化电流的方法，使管道防腐层漏点表面管壁的电位阴极极化到电化学热力学上的稳定态，这就是阴极保护的防护作用原理，也就是埋地管道为什么一定要实施防腐层与阴极保护联合防护的原因。

根据管道腐蚀控制原理，阴极保护就是用于那些覆盖层已经产生漏铁点处的钢基底的腐蚀防护。NACE1993年年会第17号论文指出：正确涂敷的涂层应该为埋地构件提供99%的保护需求，而余下的 1%才由阴极保护提供。也就是阴极保护要求管道防腐层的质量比较高，漏点的面积小，这样腐蚀控制工程的成本才是最经济合理的，即阴极保护的电流的大小，与防护效果与管道外防腐层质量的优劣密切相关。

因此，管道外防腐层的完整性关系到埋地管道腐蚀控制的成本、经济性与效果。按照相关腐蚀控制的专业规范要求，埋地管道外防腐层的完整性状况的检测与调查，在埋地管道的施工、运行管理的过程中，始终是最为关键和重要的管理内容。

1 埋地管道外防腐层的状况与检测方法

埋地管道外防腐层在调查时，可分为如下几种状况：

(1)防腐层无缺陷、漏点，且与管壁粘结良好。

(2)防腐层表面有局部漏铁点。

(3)防腐层表面无缺陷，但与管壁之间无附着力，且已产生剥离，该种情况下，由于任何防腐层的透水透气性会产生涂层下的腐蚀，从而造成管壁的腐蚀破坏。

对于第一种和第二种情况，可以通过地上的间接检测技术，进行检测和判定；而对于第三种状况，虽然对管道存在很大的风险与隐患，却不能通过一般的地上的间接检测技术检测出来，只有通过直接开挖来获得防腐层真实状况。

2 埋地管道外防腐层间接检测技术

所谓间接检测技术是指不开挖的地面检测技术，这些检测技术往往都是通过专用的仪器设备，给埋地管道施加电信号，再由专业的技术人员，在埋地管道的上方，通用接收设备或测量仪器接收从管道中反馈出的电信号，从而了解和评价埋地管道的外防腐层的缺陷和质量、以及阴极保护的状况。常用于管道防腐层检漏的检测技术有：皮尔逊(Pearson)音频信号检漏技术、交流电流衰减法(PCM)和电流电位梯度法(DCVG，ACVG)。

本次调查和评估，主要使用了交流电流衰减法(PCM)与电流电位梯度法(ACVG)。

2.1 交流电流衰减法(PCM)

2.1.1 检测原理

PCM(Pipeline Current Mapper)交流电流衰减法，又称多频管中电流法，它采用等效电流原理，评价防腐层绝缘电阻。它是通过在管道和大地之间施加某一频率的正弦电压，给待检测的管道发射检测信号电流，在地面上沿路由检测由管道电流产生交变电磁场的强度及变化规律；并通过管道上方地面的磁场强度换算出管中的电流变化，同时还可以判断出管道的支线位置或破损缺陷等。

该测试方法的理论依据是“线传输函数”，将信号输入管道，理论上可视为单线一大地回路，电流沿管道纵向逐渐衰减，衰减率与防腐层质量优劣有关。该方法通过测取感应电流(代替管中电流)沿管线纵向传输系统的衰耗计算出管道电流衰减率，来判断管道外防腐层的好坏。

2.1.2 检测方法

(1)根据管道定位检测结果，结合管道附属设施(弯头、三通、固定墩和套管等)以及管道附近电力、通讯电缆分布情况等数据，确定现场数据采集点位置，避免其对检测数据产生影响。

(2)结合以上基本检测结果，应用 RD-PCM检测仪现场采集管道防腐层检测有关参数、数据。

(3)利用分析软件，结合各种检测结果，处理、分析检测数据，最终对被检测管道防腐层质量状况进行综合评价。

2.2 交流地电流梯度法(ACVG)

2.2.1 检测原理

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缺陷点。本方法不适用于未与电解质(土壤、水)接触缺陷点的查找，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：

(1)A字架距离发射机较近。

(2)剥离防腐层或绝缘物造成电屏蔽的位置。

(3)测量不可到达的区域，如河流穿越。

(4)管段处覆盖层导电性很差，如铺砌路面、冻土、沥青路面和含有大量岩石回填物。

2.2.2 检测方法

(1)按交流电流衰减法的测量步骤将发射机接线连接好，并用接收机对管道定位。

(2)按仪器的使用说明书连接好 A字架，将 A字架的两个电极插入地面靠近发射机的接地极附近，A字架的指示箭头应显示远离信号接入点方向。

(3)沿 A字架箭头指示方向查找缺陷点。当 A字架正好位于缺陷点正上方时，显示的箭头为两个方向，同时显示的dB值读数最小；A字架旋转90°复测，两条连线的交点位置就是缺陷点的正上方。确定缺陷点准确位置后，记录缺陷点位置并做好地面标志。

(4)A字架探测间距<5 m；最大检测距离<3 km(小于发射机有效信号传输距离)。

3 检测依据与检测结果

3.1 管道外防腐层破损点检测依据及结果

本次调查防腐层破损点检测采用交流电位梯度法(ACVG)检测定位和检测。根据《钢制管道及储罐腐蚀评价标准 埋地钢质管道外腐蚀直接评价》(SY/T 0087.1―2006)相关规定进行评定，规范中表4.0.7对间接检测结果的评价等级划分，见表1。

表1 间接检测结果的评价等级划分

规范中的评价指标是相对而言的通用指标，不是绝对指标。防腐层破损点大小判定依据：根据现场ACVG法检测的dB值和我公司多年实际工作经验进行判定，判定依据见表2。

表2 防腐层破损点大小判定依据

上海金山输气管道专项检验项目全长356 m，共检测出破损点总计 42个，评价为“严重”的破损点数量5个，占破损点总数的11.90%；评价为“中等”的破损点数量30个，占破损点总数的71.43%；评价为“轻”的破损点数量7个，占破损点总数的16.67%。

3.2 管道电流衰减法测试依据及结果

本次采用PCM电流测绘法进行管道电流衰减率测试，现场测试时每20 m采集一组电流数据、管道埋深，采集数据经内业计算机整合后采用软件进行分析，计算防腐层电流衰减率，按照《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》(GB/T 19285―2014)相关规定对管道防腐层整体质量状况进行分级评价。

3.3 防腐层质量分类汇总

对检测结果经过处理、分析，计算出被检测管道防腐层质量状况一级防腐层长度为163 m，占这段总长的45.79%；二级防腐层长度为86 m，占这段总长的24.16%；三级防腐层长度为75 m，占这段总长的21.07%；质量为四级防腐层长度为32 m，占这段总长的8.98%。防腐层质量降低的主要原因是防腐层存在破损点。

3.4 导致防腐层质量下降原因分析

一般情况下造成管道外防腐层破损的主要原因有几点：

(1)管道施工时机械损伤管道外防腐层。

(2)管道回填时硬物砸伤。

(3)管道回填时，周围没有覆盖细土，大量碎石挤压。

(4)环氧煤沥青防腐施工时厚度不均或粘接力不良导致防腐层剥离、进水。

(5)管道建成时间较长，防腐层自然老化、脱落。

(6)第三方修路或建房时造成的损坏。

4 管理建议

(1)评价为“严重/立即维修”的破损点，建议一年内进行修复。

(2)评价为“中等/计划维修”的防腐层破损点，建议二年内修复；其余的防腐层破损点建议三年内修复。

(3)建议对防腐层质量综合评价为三级、四级的管段，尽快进行维修。

(4)若管道计划进行打压试验，应先进行开挖直接检测，通过对管壁剩余厚度及腐蚀缺陷大小的测量来判断管道实际情况，发现超标缺陷应进行安全评定，评定不合格的管段应进行补强或换管。

Discussion on Integrity Detection of Gas Pipeline Anticorrosive Coating

Shanghai Jinshan Natural Gas CO., Ltd. Zhu Qiang

Sinopec Shanghai Petroleum&Chemical Corporation Li Xinzhi

This paper checks the relative parameters and datum of anticorrosive layer of buried pipelines by ACVG, grades and evaluates the integral quality of anticorrosive coating of gas pipelineaccording to “Project acceptance of anticorrosive project on buried steel pipelines”. Then some management advices are given.

buried pipelines, anticorrosive coating, detection, ACVG