在役埋地长输管道外防腐层检测与修复技术

戴世玉(沈阳检测技术分公司，辽宁 沈阳 110168)

0 引言

随着社会经济的不断发展，对于石油和天然气的需求量逐渐升高，但是石油和天然气的产地与加工使用地往往距离较远，这就需要进行长距离的运输。当前，石油和天然气的长距离运输主要采用了管道运输的方式，其不仅能够获得较高的运输效率，而且还能避免对周围环境造成污染。长输管道的敷设方式多为埋地敷设，但是管道的外防腐层在地下各种不利因素的长期影响下，会逐渐发生破损，也就无法为管道提供有效的保护，这就会给管道的安全运行造成不小的安全隐患。因此，为了确保长输管道的安全平稳运行，就要对其外防腐层进行系统全面的检测，进而能够尽早发现外防腐层的缺陷处，并采取有效的修复技术，恢复防腐层的保护能力，从而为长输管道提供有效的保护，避免其发生腐蚀。

1 埋地长输管道外防腐层检测技术

1.1 交流电流衰减法

交流电流衰减法是建立在电磁感应原理的基础上，其通过在长输管道上施加一交流电流，当电流在钢质管道中通过的过程中会产生一定大小的电磁辐射，设置在地面位置处的专门接收仪器就能探测到电磁辐射信号。接收到的电磁辐射信号强度就能反映出管道中信号电流的衰减变化情况，进而就能对长输管道的外防腐层进行科学合理的判定。

交流电流衰减法的优势主要有以下几方面：

(1)所需要的检测仪器操作相对简单，一个人就能完成整个检测工作，并且对操作人员的专业技术水平要求也不高；

(2)具有一定的检测精度，对于面积较大的局部破损能够准确的探测到；

(3)探测结果并不需要进行更进一步的处理，在现场就能得到初勘结果，进而就能对管道外防腐层的总体状况进行初步的评价；

(4)通过将电流衰减记录数据与之前的数据进行对比分析，能够对外防腐层的损坏速率进行一定的判定，进而为防腐层修复水平的不断提高建立良好的基础。

交流电流衰减法的不足主要有以下几方面：

(1)由于采用了电磁感应原理对防腐层的破损处进行探测，就会受到金属和交流电流的影响，而无法进行准确的检测，当长输管道设置在金属套管内或者位于高压交流输电线下，这都会给探测工作造成严重的不利影响；

(2)对于电阻率较大的地下土壤而言，会严重影响电磁辐射的传导，这就不利于外防腐层局部破损的有效检测，而导致漏测的发生；

(3)极易受到外界电性的干扰，在外界电性的影响下，电磁辐射的强度就会发生变化，也就难以对外防腐层的破损情况进行客观真实地反映。

1.2 电位梯度法

电位梯度法是通过检测地层中电压梯度的变化，进而对管道外防腐层的破损位置和破损程度进行有效的探测。通过在长输管道中施加一定的直流或交流电流，沿着管道径向或横向方向进行流动，当管道的外防腐层存在破损后，管道中的电流就会通过破损位置处进入到地层中，电流强度的大小受破损情况的影响。其中直流电位梯度法还能对防腐层的腐蚀活性高低进行一定的反馈，进而为外防腐层防腐性能的不断提高提供科学合理的指导。

电位梯度法的优势主要有以下几方面：

(1)直流和交流电位梯度法的检测结果比较直观，检测人员通过检测结果就能对外防腐层的缺陷处进行准确的判断，进而能够获得较高的检测效率；

(2)整个检测过程所需要的仪器设备相对简单，对操作人员的专业水平要求较低，只需要1～2人就能完成所有的检测工作；

(3)具有较高的适应性，尤其对于存在电流相互影响或非稳定的电位区域能够获得比较准确的检测结果；

(4)通过将电流电位梯度法与密间隔电位法进行有机结合，能够进一步提高电位梯度法的应用范围，可以用于对外防腐层的情况进行综合性的评价。

电位梯度法的不足主要有以下几方面：

(1)电位梯度法由于受到其检测原理的限制，对于金属套管内、上覆冻土以及水下管道的外防腐层无法进行有效的探测，在实际的应用过程中要予以充分的重视；

(2)对于硬质地面下管道的外防腐层也无法进行有效的检测，例如，混凝土和砂石地面，限制了其在更大的范围内进行推广应用；

(3)电流电位梯度法与密间隔电位法相结合的探测方法对进行探测的地形要求较高，并且电流电位梯度法在进行检测的过程中还会受到土壤性质和杂散电流的严重影响，还需要操作人员具备较高的专业水平，否则极易引入较大的误差，而影响最终的探测结果。

1.3 密间隔电位测量法

密间隔电位测量法主要用于评价阴极保护系统对长输管道的保护效果，通过其保护效果能够间接的判断外防腐层的保护效果，进而明确外防腐层是否发生破损。在密间隔电位测量法的实施过程中，沿着管道的径向方向每隔1.0～3.0m进行数据采集，并将所采集的数据绘制成连续的电位变化曲线图，通过曲线图上的电位变化就能进一步判断管道全线阴极保护电位情况。当长输管道的外防腐层发生破损后，就会导致该位置处的电流密度异常升高，进而引起保护电位发生一定程度的正向偏移。随着发生正向偏移位置数量的不断增加，当其达到一定的数量后，在地表就能检测到，而当检测到的电位低于-850mV时，就表明该位置处的管道已经发生腐蚀，即该位置处的外防腐层已经破损，无法为管道提供有效的保护，而导致长输管道发生腐蚀。

密间隔电位测量法是一种复杂、科学以及精度较高的检测方法，具有比较广泛的应用范围。只有长输管道中有一定大小的强制阴极保护电流时，才能采用该方法进行检测，而对于采用牺牲阳极保护方式的长输管道，则不可用该方法进行检测。密间隔电位测量法难以对较小的局部破损进行有效的检测，并且在检测过程中极易受到地层中杂散电流的影响，导致其所检测的OFF电位准确性较差。通常来说，很少单独采用密间隔电位测量法进行检测，往往需要与电流电位梯度法进行配合使用，发挥出最大的检测效果，并且对于长输管道的周围环境要求较高。另外，在砖石铺砌地面、混凝土表面、河流等区域的测量效果也不理想，在实际的检测过程中要予以充分的关注。

2 长输管道外防腐层的质量评价标准

长输管道外防腐层的质量评价根据其是否进行开挖可以分为直接检测评价和非直接检测评价两种不同的方式，在实际的评价过程中，要充分结合质量评价要求进行有针对性的选择。其中，直接检测评价需要将长输管道的检测区域进行开挖，将长输管道完全暴露，通过目测与电火花相结合的检测方式对外防腐层的完整性进行检测；而非直接检测则不需要进行土壤开挖，在地面上通过仪器设备对长输管道的外防腐层进行检测，进而能够对防腐层绝缘状态、破损点分布数量以及电流衰减率等参数进行系统全面的评价。

3 长输管道外防腐层修复方法

根据长输管道外防腐层的破损情况，可以选择有针对性的修复方法，目前常用的修复方法如下所示。

3.1 热熔胶加聚乙烯修补片

对于长输管道外防腐层长度小于30mm的破损处，可以选择热熔胶加聚乙烯修补片进行修复。在进行修补的过程中，首先需要对外防腐层的破损位置处进行彻底的打磨清洗，去除其表面上的铁锈和泥土，确保破损位置处的长输管道表面干净整洁；其次，将热熔胶进行充分的加热后均匀的涂抹在聚乙烯修补片表面上，再将修补片准确的贴附在清理干净的外防腐层破损位置，等待热熔胶完全冷却后，就完成了修复工作，将长输管道的覆土回填即可。

对于长输管道外防腐层长度超过30mm的破损处，按照上述的清理方式对外防腐层破损处进行彻底的清洁，并采用带有粘性的弹体防腐胶带与聚丙烯增强纤维胶对破损处进行修复，在缠绕的过程中，需要保持一定的拉力，并且连续进行，进而确保胶带牢固的覆盖在破损位置，完成相应的修复。

3.2 补口热收缩带

当具有补口热收缩带区域的外防腐层发生破损，需要对补口热收缩带的破损程度进行科学合理的评价，并选择有针对性的修复方式。当发生破损的位置为环焊缝时，为了确保修复质量，则需要选择30cm宽的粘弹体胶带。在缠绕胶带之前，需要对搭接位置进行PE涂层的涂覆，为了确保涂覆效果，需要将涂覆厚度控制在10cm左右，并按照顺时针的方向进行缠绕，同时，胶带之间的搭接长度不得低于10cm。当采用30cm宽度的粘弹体胶带进行缠绕时，胶带需要从另一端对应的位置处向破损处进行环向对包，胶带之间的搭接宽度需要控制在5～6cm的范围内，缠绕完成后，需要对其密封性能进行有效的检测，确保其满足修复的质量要求。

当密封性能经过检查合格后，为了提高修复层的强度，还要在粘弹体胶带上缠绕一定厚度的丙烯增强纤维胶带，进而提高修复处的整体强度，满足地下恶劣的工作环境要求。所选用的纤维胶带要为10cm宽的外护带，在修复位置处开始缠绕，需要先在起始位置处缠绕一周，并预留2～3mm宽度的粘弹体胶带不进行覆盖包裹，然后对修复处进行依次缠绕。为了确保外护带的缠绕效果，其搭接宽度不得低于5cm，当缠绕到终点位置处还要额外进行一周的缠绕，加强外护带的缠绕效果，同样，也需要预留2～3mm宽的粘弹体胶带不进行覆盖包裹。

完成长输管道外防腐层的修复处理后，需要对所有的修复位置进行系统全面的质量验收，通过外观、厚度以及密封性的检查，进而判断修复质量是否满足防腐需求。验收合格后，应对作业区域的管道进行回填，回填后确保地表土壤的平整。

4 结语

总而言之，外防腐层能够为埋地长输管道提供有效的保护，避免其受到地层中不利因素的影响，因此，确保外防腐层的完整性具有十分重要的现实意义。通过对长输管道的外防腐层进行系统全面的有效检测，并采取有针对性的修复技术，进而及时修复外防腐层的破损处，进而为长输管道提供系统全面的保护。