埋地钢质管道外防腐层绝缘电阻检测技术

于晓波

(山东胜利通海集团东营天蓝节能科技有限公司 山东 东营 257000)

埋地钢质管道外防腐层绝缘电阻检测技术

于晓波

(山东胜利通海集团东营天蓝节能科技有限公司 山东 东营 257000)

本文介绍了对管道外防腐层进行无损检测的交流电流衰减法，使用设备RD-PCM+对管道外防腐层电阻率进行持续检测，并根据检测数据依据国标对所测的管道外防腐层质量状况进行等级评价。

埋地钢质管道；绝缘电阻；PCM；交流电流梯度法

一、目前油气管道外防腐层质量检测现状及检测方法简介

油气管道运输，是我国目前常用的一种油气输送方式，具有安全、方便、易管理、及时等特点。随着《管道保护法》的颁布与实施，各单位对油气管道腐蚀、破坏等隐患问题治理日益重视。也滋生了对管道外防腐层绝缘电阻率检测技术的需求。

据统计，目前，国内主流管道外防腐层质量检测方法有两种：一是“地面防腐层缺陷检测法”，二是“防腐层绝缘电阻检测法”。

管道外防腐层的绝缘电阻率的检测方法目前主要有直流电流法、交流变频选频法、交流电流衰减法等多种方法。直流电流法计算简单，结果准确，但检测时需要每30m有测试桩，否则则需挖开管道，临时接线。交流变频选频法指将发射机提供的交流变频信号接入管道，也需要对被测管道两端连线，也受到测试桩的影响，在没有测试桩的情况下，需要对管道开挖连线，造成破坏。交流电流衰减法，也称“多频管中电流法”，它引入了全新的检测模式，使用超大功率发射机和近直流的检测信号，对管道进行检测，检测时仅需在起始端将信号线连入管道，检测过程中无需再与管道进行物理连接，是最实用的一种方法。

二、交流电流衰减法的数学模型[1]

交流电流信号在沿导体传输时，信号大小发生非线性衰减。在交变正弦电流信号接入管地回路中时，交流电流信号在大地中的衰减幅度远大于传输线路，与理想传输线路相比较，管地回路中的损耗要大很多，因此可将回路视为特性阻抗的传输线，一般情况下，输入信号功率被管道负载全部吸收。由于可传输的距离不可无限延长，一般情况下,有效传输距离往往小于管道的长度。传输时电流遵守：

I=I0e-ex

(1)

α：衰减常数,满足：

(2)

在检测过程中管道接入的是正弦交流信号，回路中的电磁场为正弦电磁场。管道中检测到的等效电流值由安培转换成分贝电流后，电流与距离的-X曲线是一条倾斜的直线，其斜率Y与α成正比。当已知管中两点电流值时，即有：

(3)

由式(3)计算出管地回路的衰减常数α后，通过公式(2)可求出防腐层绝缘电阻Rg。根据国标《GBT19285-2014埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》附录K防腐层的质量状况也可用斜率Y来进行等级评价。

三、检测设备选择及使用

应用交流电流衰减法进行防腐层电阻率进行检测的设备，目前常用的是英国雷迪公司的RD-PCM+，RD-PCM+具有检测范围大、精度高、抗干扰强、耐用、无损检测等特点得到大量应用，适用于长输管道，也可进行管线的定位。RD-PCM+设备分为发射机和接收机两部分，检测时，由发射机端向管道上施加交流电流信号，接收机沿地面管道上方进行电磁信号接收。根据电磁感应定律，导体中的电流与导体的电阻率成一定的比例关系，电阻率越小，电流越大，反之则越小。接收机内有上下两个平行的垂直线圈，通过测定上下两线圈的感应电动势，从而可推算出管体内电流大小。利用交流电流衰减法对埋地管道外防腐层进行检测时，分段记录下管道上方检测点的管中等效电流值，再根据管道基本参数计算管道各分段的外防腐层绝缘电阻率，对电阻率值较低的区域进行标记，记为严重破损区域，并依据有关标准对管道进行防腐处理。

四、交流电流衰减法检测结果分析及等级评价

国标《GBT19285-2014埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》附录K规定：埋地钢质管道外防腐层电阻率分级评价如下：

防腐类型级别12343LPERg≥10020≤Rg<1005≤Rg<20Rg<5硬质聚氨酯泡沫防腐保温层和沥青防腐层Rg≥105≤Rg<102≤Rg<5Rg<2

注：本标准中Rg值是基于线传输理论计算所得；电阻率是基于标准土壤电阻率10Ω·m。

2015年，笔者所在的山东胜利通海天蓝公司对河口采油厂的30条油气管线进行了多次检测，检测里程合计376公里，检测到防腐层破损处321处，其中发现79个盗油(气)卡子。为了进行对比，笔者从其中选取了防腐质量不同的几段管道进行分析评价。

(一)检测管道基本信息

编号管道规格防腐类别初始电流检测长度建设年限样品Aφ219X7X7mm硬质聚氨酯泡沫防腐保温层300mA222m3年样品Bφ426X8X7mm硬质聚氨酯泡沫防腐保温层600mA254m30年样品Cφ219X7X7mm硬质聚氨酯泡沫防腐保温层300mA517m5年

(二)防腐层电阻计算结果与等级评价

样品A

X1(m)X2(m)管段长(m)Y(mB/M)Rg(KΩ∗m2)防腐层等级17．046．029．0-0．540≥10．0146．0144．098．00．073≥10．01176．0222．046．0-0．7948．72

样品B

X1(m)X2(m)管段长(m)Y(mB/M)Rg(KΩ∗m2)防腐层等级26．048．022．02．188≤0．1448．0146．098．0-0．300≥10．01146．0254．0108．01．0785．32

样品C

X1(m)X2(m)管段长(m)Y(mB/M)Rg(KΩ∗m2)防腐层等级15．0197．0182．00．394≥10．01197．0418．0221．00．356≥10．01418．0517．099．0-4．130≤0．14

(三)检测结果分析

从上述分析结果中可以看出，样品A防腐层等级多数处于级别1中，质量状况比较好；样品B个别管段已到了防腐层破损非常严重的地步，需要立即进行防腐处理；样品C前418m防腐层质量状况较好，后418-517m之间被破坏严重，防腐层质量等级处四级劣等，需修复。

五、进一步提高检测准确性的几种方法

综上所述，交流电流衰减法检测在实践中的应用效果良好。准确性，笔者总结了如下几条经验：1、检测信号大小的选择。选择施加检测信号的强度是以够用为原则，并非愈大愈好。2、检测间距大小的选择。一般选择50米左右的间距，对于防腐层较差的管线，要用30米以下的检测间距，在破损点或可疑点附近，应加密检测。3、要加强定期检测。了解腐蚀发展趋势，避免造成严重后果。

[1]林守江：埋地钢质管道腐蚀检测方法及管理模式《石油化工腐蚀与防护》2000年2期

于晓波 (1975.01-)，女，山东潍坊人，山东大学毕业，工程师。