输油管道外防腐层破损缺陷识别及开挖验证*

(南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏 南京 210019)

国家石油和天然气发展“十三五”规划统计表明，“十三五”期间，国内将新建原油管道约 5 000 km，新增一次输油能力1.2×108t/a；新建成品油管道1.2×104km，新增一次输油能力0.9×108t/a；新建天然气主干及配套管道4.0×104km[1]。到2020年，累计建成原油管道3.2×104km，成品油管道3.3×104km，天然气管道10.4×104km。

油气管道的安全运行对国民经济和社会发展至关重要。油气输送管道在建设、安装和运行过程中，受施工和地下环境等各种因素的影响，容易发生腐蚀失效、第三方破坏等事故，需要进一步加强腐蚀检查，严格控制防腐层质量。

1 外防腐层检测与评价方法

1.1 管道探测定位

管道的埋深和走向是管道后续检验的基础，只有确定管道的位置才能保障后续检验工作的顺利进行。管道走向和埋深采用管线定位仪(PCM X)进行探测，其设备包含发射机和接受机两大单元，发射机在管道和大地之间施加某一频率的正弦电压，向待检测的管道发射检测信号电流，管道中电流产生交变磁场，在地面上检测交变磁场的强度，即可确定管道的走向和埋深。

1.2 外防腐层检测数据分析与评价

1.2.1 破损点查找

按文献[2]和文献[3]中的要求，采用电位梯度法对埋地管道外防腐层进行检测。该方法根据信号电流的不同分为直流电位梯度(DCVG)法和交流电位梯度(ACVG)法。电位梯度法的基本原理：当向管道施加特定频率信号电流时，如果防腐层出现破损，信号电流就会从破损点处流出，并以破损处为中心形成一个球形电位场(如图1所示)，在地面上通过对这个电位场地面投影的电位梯度进行检测，确定出电位场的中心，即可检测出破损点的位置。

图1 防腐层破损点周围形成的电位场

1.2.2 数据处理

该次检测使用PCM X设备，采用ACVG方法进行，随着距离的加大，得出接收电流的变化规律，再采用埋地管线外防腐层状况综合检测评估ESTEC分析软件，输入管道外径φ，管壁厚度P，测量频率f，每米管道防腐层电容C，每米管道防腐层电感L共 5 个参数，其中φ(管径)、P(壁厚)为管道参数，检测频率是在现场取数据时确定，C(电容)、L(电感)由软件推荐。对采集的距离、电流等数据进行综合分析，计算出管道防腐层绝缘电阻率Rg。

1.2.3 防腐层质量评价

根据 GB/T 19285—2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》附录K，以外防腐层绝缘电阻率Rg为评价指标对防腐层进行分级和评价，见表1。

表1 外防腐层分级和评价 kΩ·m2

2 输油管道外检测工程应用

2.1 管道参数

对某公司φ323.9 mm的原油输送管道进行外检测应用，管道参数见表2。

表2 输油管道参数

2.2 检测数据分析

利用PCM X设备配合A字架对该管道进行检测，信号输入点位于第092号测试桩，测量频率128 Hz，加载电流1 A，选取其中360 m的数据，利用分析软件进行防腐层质量状况评估，距离起始点285 m处，ACVG出现异常信号，为1处防腐层破损点，分析见图2。

选取防腐层分布电容C：0.003 μF/m,分布电感L：0.036 mH/m，利用软件计算整段平均绝缘电阻值为7.5 kΩ·m2，防腐层总体评价等级为2级，见表3。其中1级的长度270 m，4级的长度90 m。

图2 防腐层质量评估

表3 防腐层级别计算

3 开挖验证直接检测

3.1 防腐层外观检查

开挖后，对防腐层进行检查，观察防腐层表面比较平整、搭接均匀，表面无气泡，但存在明显的破损和划痕，如图3所示。测量防腐层缺陷面积为100 mm×45 mm。

图3 开挖验证防腐层破损

3.2 防腐层厚度检测

按照SY/T 0066—1999《钢管防腐层厚度的无损测量方法(磁性法)》，采用涂层测厚仪进行测量。测3个部位，沿圆周方向均匀分布上、下、左、右4个点，依次测量各部位防腐层厚度，数据见表4。由表4可知，防腐层厚度满足最薄点0.72 mm。

表4 防腐层厚度测量 mm

3.3 电火花检漏检测

按SY/T 0063—1999《管道防腐层检漏试验方法的要求》，根据防腐层的类型和厚度计算电压，采用电火花检漏仪对除破损点外的管段进行检测，采用型号为DC30的电火花检测仪，检测电压为 5 kV。检查时，探头接触防腐层表面，探头移动速度不超过0.3 m/s。检测结果显示无漏点、无异常。

4 结 语

(1)外防腐层按照GB/T 21447—2018《钢质管道外腐蚀控制规范》进行选择，充分考虑管道所处的土壤环境、地形地貌状况、施工及运行条件，选取合适的防腐层材质和结构。

(2)防腐层的质量评价内容主要有防腐层破损点，防腐层整体状况评估、壁厚测定和电火花检测等。

(3)开挖验证检查发现，异常信号处存在防腐层破损，与信号分析结果一致，验证了检测的准确性。