浅谈长输天然气管道外检测综合技术研究及工程应用

董玉斌

摘 要：在长输天然气管道外检测评价过程中，单一的评价方式是不可取的，为了考虑到长输天然气的经济合理性，达到预期的检测效果，需要采用外检测综合技术，对现有的长输天然气管道外检测综合技术进行对比分析和研究，以克服不同检测方法的局限性，从而提供最优的检测技术综合方案，发挥其外检测的最大效应，以精准地判断出长输天然气管道的外防腐层破损点为基础，寻找检测技术与检测设备的最优整合点，确保外检测综合技术的安全与经济性。

关键词：长输天然气管道；外检测；综合技术；研究；应用

长输天然气管道的腐蚀防护工作关系天然气管道的安全运营状态，鉴于长输天然气管道的安全性和经济影响因素分析，长输天然气管道的外检测综合技术方案有其特定的价值和意义，合理的方案流程设计和可信度的检验数据，可以使长输天然气管道检测符合良好的定期检验要求，达到良好的工程应用效果。

1 长输天然气管道外检测综合技术原理阐述

我国对于长输天然气管道外检测综合技术尚缺乏具体的法规性标准为技术支撑，当前对于长输天然气管道外检测技术主要有：直流（交流）电位梯度法、直流电位（交流电流）衰减法、皮尔逊检测法、管中电流电压法、变频选频法、阴极保护电位分布测试法、密间隔电位测试法等，由于各种干扰因素的影响，现有的外检测设备和技术各有优缺点，有其特定的局限性，为了提高对长输天然气管道防腐层缺陷的检出率，需要确定长输天然气管道外防腐层的质量状况。

1.1 交流电位梯度检测法

它是运用雷迪PCM的A字架和皮尔逊法的防腐层检漏仪设备，测量出两个固定金属“地针”之间的电位差，这一具有特定频率的交流信号传送到天然气管道中，在金属“地针”插入土壤的过程中显示电位梯度的变化状态，并通过检测设备的db值用以判定天然气管道防腐层的电流影响因素，这些影响因素包括：电流大小、天然气管道防腐层破损面积大小、防腐层破损程度、管道埋深、土壤电阻率等。其主要技术原理是：通过检测设备对管道周围的土壤进行特定频率的交流信号检测，这个特定频率的交流信号可以准确地反映出管道外破损处泄漏的信号电流大小，从而产生交流电位的梯度变化，并根据电流变化方位和大小可以准确地判定天然气管道外防腐层破损的具体方位和破损程度。

1.2 皮尔逊法

它可以检测出天然气管道外防腐层局部连续或不连续破损点，通过测量天然气管道周围土壤中交流电位梯度的变化，来判定管道外防腐层的破损方位和大小。其应用原理，如图所示：

通过向天然气管道传送特定频率的交流信号，一旦天然气管道的外防腐层出现破损，则其会与周围的土壤形成一个有电压差的电位场，并呈现出管道破损点接近处的电压差越大的特性，采用地下管道防腐层探测与检漏仪设备可以检测到这一异常状况，从而根据“电位场”的信号确定管道外防腐层的破损方位和大小。这个方法借助于信号发射机进行交流信号的传递，根据电流信号的大小值和音频报警的声音大小判定破损方位。但是，它也有其弊端，即：对于天然气管道外防腐层破损点的检测方位与检测人员的经验密切相关，有经验的检测人员可以根据信号判定埋地管道的防腐层破损位，而经验欠缺的检测人员则易受到外来因素的干扰，对于复杂的地理环境的适应性较差，无法得出准确的判定结果。

1.3 交流衰减法

这是通过测量天然气管道特定频率的交流电流信号进行测定，根据天然气管道外防腐层的衰减变化来测定其平均质量和破损位置。其应用原理为：通过对天然气管道进行电流信号的施加，根据探地雷达等设备进行电流大小和衰减变化的接收，从而对管道破损情况进行判定，评价天然气管道的防腐整体质量。

1.4 变频选频法

这一技术的重点在于测量天然气管道外防腐层绝缘电阻率，其应用原理为：通过对天然气管道提供一个特定频率的电流信号，并被视为单线——大地信号通路，在这个信号通路的数学模型下，根据对交流电流信号衰减的情况，得出天然气管道外防腐层的绝缘电阻率信号频率、衰减量、土壤电阻率等。

1.5 直流电位梯度法

通过对天然气管道施加一定频率的电流信号，根据信号衰减的变化确定防腐层的缺陷位置和大小。其应用原理为：对天然气管道防腐层进行阴极保护，一旦外防腐层出现破损状况，其阴极保护电流将流向管道破损位，这使得土壤电阻产生了电压降低的趋势，形成一个直流电位梯度分布状态，从而判定天然气管道外防腐层破损点方位和大小。

2 长输天然气管道外防腐层检测工程应用研究

以安徽省某一长输天然气管道为例，由于长输天然气管道大多存在焊接缺陷与防腐层破损缺陷，长输天然气管道进入了安全事故高发期，因而，要开展长输天然气管道外防腐层检测技术的工程应用与全面检验。

2.1 管线概况

本项目是连接安徽两市的长输天然气管道工程，长约32km，为了对这段长输天然气管道进行检验，设计了一个连接信号源的中间阀室管道，以便于进行管道的检验测试工作。

2.2 管道外检测综合技术工程应用

①检查管道的敷设环境。包括地面装置的检查、管道的走向检查、管道埋深检查、土壤腐蚀检查。

②判定防腐层不开挖检测。要确定管道外防腐层绝缘性能及其质量状况等级，根据检测数据显示，该工程管道的绝缘特性参数为Rg=146252>10000，质量状况等级为一级，整体管道质量状态良好。

③管道阴极保护有效性检测。检测该管道的电绝缘性能、电连续性能、接地电阻、管道自然电位、阴极保护系统效果测试，采用密间隔电位测试法，得出该工程管道的检验结论：该管道的电位在-850mV～-1200mV之间，符合标准要求，判定该管道阴极保护有效。并应用该技术，测量得出该管道的外防腐层共有七处破损点。