李明陽，孔令昌，叢成龍

（廣東省珠海市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，珠海 519002）

我國(guó)現(xiàn)有油氣輸送管道10萬多公里，城市埋地燃?xì)夤艿?萬公里［1］。受運(yùn)行環(huán)境影響，埋地管道可能存在防腐層破損、剝離等問題，隨著時(shí)間推移，管道將腐蝕穿孔，發(fā)生泄漏事故，不但污染環(huán)境，甚至可能引發(fā)重大事故［2］。為防止事故發(fā)生，必須對(duì)埋地管道進(jìn)行外腐蝕檢測(cè)。受檢測(cè)技術(shù)限制，國(guó)內(nèi)仍有部分埋地管道未進(jìn)行過外腐蝕檢測(cè)，檢測(cè)過程中如何提高防腐層檢漏技術(shù)的精確性也始終是個(gè)難題。因此，繼續(xù)推廣埋地管道檢測(cè)技術(shù)，探索提高防腐層檢漏準(zhǔn)確度的方法，對(duì)確保管道長(zhǎng)周期安全運(yùn)行有著重要意義。

國(guó)內(nèi)外防腐層檢測(cè)方法有：Pearson法、C掃描、直流電位梯度法（DCVG）、管中電流電壓法、變頻－選頻法和密間隔電位法等。其中，Pearson法在國(guó)內(nèi)已普遍應(yīng)用，但檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性取決于操作者經(jīng)驗(yàn)；C掃描可用于評(píng)價(jià)部分管段的防腐層老化情況；密間隔電位法準(zhǔn)確性較高，但檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)；DCVG操作簡(jiǎn)單，但無法判斷剝離；管中電流電壓法和變頻－選頻法受環(huán)境因素影響較大［3］。埋地管道檢測(cè)時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)方法。

文章依據(jù)SY／T 0087.1—2006《鋼制管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)》，對(duì)珠海BP化工有限公司對(duì)二甲苯（PX）輸送埋地管道進(jìn)行外腐蝕檢測(cè)。該管道建于2001年，全長(zhǎng)15 848m，規(guī)格為φ323.9mm×8mm，設(shè)計(jì)壓力1.9MPa，工作壓力0.7MPa，設(shè)計(jì)溫度65℃，工作溫度30℃，材質(zhì)為普通碳鋼，外壁采用三層PE防腐層，管道采用強(qiáng)制電流法進(jìn)行陰極保護(hù)。檢測(cè)項(xiàng)目包括：敷設(shè)環(huán)境調(diào)查、土壤腐蝕性檢測(cè)、陰極保護(hù)檢測(cè)和防腐層檢測(cè)。防腐層檢測(cè)采用C掃描檢測(cè)防腐層整體情況，綜合運(yùn)用Pearson法和密間隔電位法確定防腐層破損點(diǎn)，并開挖檢查。

1 管線敷設(shè)環(huán)境調(diào)查

對(duì)埋地管進(jìn)行沿線調(diào)查，從敷設(shè)環(huán)境看，PX管道基本沿公路綠化帶敷設(shè)，管道沿線雜草叢生，管頂覆土無開挖痕跡，排除管道受第三方施工損傷的可能。部分管段敷設(shè)環(huán)境為沙地、填海造地多石方段，并采用箱涵溝槽填埋形式。從地面情況看，管道多處穿越公路，穿越公路段埋地管道長(zhǎng)期承受地面交變載荷，將其作為防腐層檢測(cè)重點(diǎn)部位。部分管段附近有平行、交錯(cuò)管道存在，且有高壓電線、地下電纜、變壓器等干擾源，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境較為困難。

2 土壤腐蝕性檢測(cè)

對(duì)管道沿線土壤進(jìn)行土壤電阻率和雜散電流檢測(cè)，并對(duì)腐蝕情況評(píng)級(jí)。使用ZC－8接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量土壤電阻率。使用雜散電流測(cè)試儀檢測(cè)管道雜散電流，檢測(cè)結(jié)果見表1。

由測(cè)試結(jié)果看出，管道全線土壤電阻率變化比較大，范圍為7.2～485.4Ω·m，海堤箱涵段土壤含水量較大，因此土壤電阻率較小。管道沿線直流雜散電流干擾范圍為0.2～8.9mV／m，海堤箱涵段周圍無用電設(shè)施，因此雜散電流較小。根據(jù)文獻(xiàn)［4］和［5］確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表1 管道沿線測(cè)量數(shù)據(jù)

表2 土壤腐蝕性、雜散電流分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表2對(duì)腐蝕情況評(píng)級(jí)，管線土壤腐蝕性除海堤箱涵段為“強(qiáng)”外，其它段為“弱”，說明土壤對(duì)于導(dǎo)電性離子傳輸，金屬的溶解及宏觀腐蝕電池的形成不會(huì)起到促進(jìn)作用。管線雜散電流除海堤箱涵段評(píng)價(jià)為“弱”外，其余段評(píng)價(jià)為“中”。管道沿線部分地區(qū)雜散電流仍有一定程度的腐蝕干擾影響，局部位置影響較大。雜散電流對(duì)管道的腐蝕主要集中于管道表面涂層的破損點(diǎn)，雜散電流影響較大的區(qū)域容易出現(xiàn)管道腐蝕穿孔。

3 陰極保護(hù)檢測(cè)

采用地表參比法檢測(cè)管道陰極保護(hù)電位，使用CSE參比電極和數(shù)字式電壓表，沿線進(jìn)行管地電位檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

文獻(xiàn)［6］規(guī)定，施加陰極保護(hù)后，使用CSE參比電極測(cè)得的極化電位至少達(dá)到－850mV或更低。

依據(jù)測(cè)試結(jié)果可推斷，管道全線的管地電位為［－1.498，－1.612］（CSE，V），管道全線得到有效的陰極保護(hù)。

4 C掃描檢測(cè)

C掃描檢測(cè)原理是，用信號(hào)發(fā)生器在被測(cè)管道上加載937.5Hz的純正弦波信號(hào)，用信號(hào)探測(cè)器的多組陣列天線測(cè)量地面場(chǎng)強(qiáng)，間接測(cè)量管線波動(dòng)電流強(qiáng)度和管道埋深，每隔一段距離測(cè)量一次從而確定防腐層絕緣電阻率，并完成管線GPS定位［7］。

應(yīng)用C掃描埋地管線防腐檢測(cè)儀對(duì)PX輸送埋地管道防腐層情況進(jìn)行檢測(cè)，每間隔約25m檢測(cè)一組數(shù)據(jù)。對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，管頂埋深在0.65～3.41m范圍內(nèi)，平均埋深為1.11m，穿越公路管段埋深約1.5m，滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)NACE管道防腐層評(píng)價(jià)指標(biāo)分析所得防腐層老化情況見表3［8］。

表3 C掃描檢測(cè)結(jié)果評(píng)級(jí)

5 Pearson法檢測(cè)及C掃描密間隔電位測(cè)量

Pearson法檢測(cè)原理是，利用一個(gè)發(fā)射機(jī)將一個(gè)交流信號(hào)加在金屬管道上，沿管道傳播，如果管道防腐層有破損，電流便會(huì)從破損點(diǎn)泄漏到土壤中，以破損點(diǎn)為中心形成一個(gè)球形電位場(chǎng)，且電位梯度較大。檢測(cè)人員在地面上通過對(duì)該電位場(chǎng)的電位梯度進(jìn)行檢測(cè)，確定電位場(chǎng)的中心，從而找到破損點(diǎn)的位置。如果管道防腐層完整，則管線附近電位梯度極?。?］。該方法對(duì)破損點(diǎn)位置定位準(zhǔn)確，但對(duì)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，且極易受外界因素干擾。為彌補(bǔ)這一缺陷，提高檢驗(yàn)準(zhǔn)確率，擬運(yùn)用C掃描密間隔電位測(cè)量法進(jìn)行復(fù)檢。

C掃描密間隔電位測(cè)量法原理是，在管線上加載的恒流波動(dòng)電流沿管線傳遞，電流向土壤泄漏而逐漸衰減。用C掃描信號(hào)探測(cè)器測(cè)量管線波動(dòng)電流強(qiáng)度，如果管道防腐層完好，則電流衰減量與電流沿管線傳播距離成對(duì)數(shù)關(guān)系，如管道防腐層存在破損、剝離、減薄等情況，在破損點(diǎn)的電流衰減量將明顯增大。在檢測(cè)過程中，沿管線每間隔較小距離測(cè)量一次管線電流強(qiáng)度，通過分析電流強(qiáng)度與電流沿管線傳播距離關(guān)系圖，確定破損點(diǎn)位置。密間隔電位測(cè)量法缺點(diǎn)在于耗費(fèi)時(shí)間和人力較大，因此僅對(duì)Pearson法檢測(cè)中確認(rèn)為可疑破損點(diǎn)的位置進(jìn)行密間隔電位測(cè)量。

Pearson法檢測(cè)時(shí)采用SL－2098型埋地管道外防腐層狀況檢測(cè)儀，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道防腐層可疑破損點(diǎn)4個(gè)。Pearson法檢測(cè)抗干擾能力弱，檢測(cè)結(jié)果容易受管道走向、周圍設(shè)施及地面交通狀況等因素影響，例如彎頭部位存在防腐層減薄、附近存在干擾信號(hào)，均可能造成誤判。經(jīng)分析，有1個(gè)可疑破損點(diǎn)周圍無干擾因素，稱其為1號(hào)可疑破損點(diǎn)。3個(gè)可疑破損點(diǎn)存在干擾因素，其中2號(hào)在彎頭及道路附近，3號(hào)附近有電纜干擾，4號(hào)在彎頭附近。采用C掃描密間隔電位測(cè)量法對(duì)2，3，4號(hào)位置進(jìn)行復(fù)檢，測(cè)量這三個(gè)可疑破損點(diǎn)前、后各25m管段的電流值，每隔5m測(cè)量一次，觀察電流衰減情況，檢測(cè)結(jié)果見圖1。圖中距離為25m處為可疑破損點(diǎn)位置，如果距離25m處電流有較大衰減，則判斷防腐層有破損。

由圖中可以看出，2號(hào)點(diǎn)處電流未衰減反而上升。彎頭處電流衰減屬正?，F(xiàn)象，這是由于管道彎頭處防腐層比直管段差，而電流在道路處有較大衰減是由周圍環(huán)境引起，判斷2號(hào)點(diǎn)處防腐層未破損。3，4號(hào)點(diǎn)處電流有明顯的衰減現(xiàn)象，表明3，4號(hào)存在破損點(diǎn)。

6 開挖檢查

圖1 密間隔電位測(cè)量結(jié)果

對(duì)四個(gè)可疑破損點(diǎn)進(jìn)行開挖檢查，開挖位置包括Pearson法檢漏位置和密間隔電位測(cè)量中電流衰減位置，發(fā)現(xiàn)2號(hào)無明顯缺陷，1，3，4號(hào)管道外防腐層均有破損。

1號(hào)有一個(gè)長(zhǎng)40mm、寬3mm、深3mm的條狀破損點(diǎn)，破損深度未達(dá)管道本體，見圖2。

圖2 1號(hào)開挖點(diǎn)

3號(hào)管道防腐層表面共有5個(gè)破損點(diǎn)，管頂、管側(cè)及管底均有破損點(diǎn)，最大破損點(diǎn)長(zhǎng)52mm、寬8mm、深3mm，管道頂部防腐層曾被修復(fù)過，修復(fù)層表面也有破損點(diǎn)，見圖3。

4號(hào)管道防腐層表面共6個(gè)破損點(diǎn)，其中3個(gè)破損點(diǎn)深度約3mm，表層PE防腐層已被磨掉，最大破損點(diǎn)長(zhǎng)70mm、寬40mm、深4mm，管道本體無腐蝕跡象，見圖4。

開挖確認(rèn)后，對(duì)所有破損位置進(jìn)行防腐層修復(fù)處理，并對(duì)1，3，4號(hào)開挖點(diǎn)附近土壤進(jìn)行土壤電阻率和雜散電流檢測(cè)，見表1。結(jié)果表明，1，3號(hào)開挖點(diǎn)土壤腐蝕性為“弱”，4號(hào)為“中”，三個(gè)開挖點(diǎn)雜散電流影響均為“中”。如防腐層破損點(diǎn)得不到及時(shí)修復(fù)，管道將被腐蝕穿孔。

7 結(jié)論

（1）根據(jù)PX管道敷設(shè)環(huán)境和C掃描測(cè)量管道埋深情況，確定管道埋深滿足要求，管道受地面交變載荷影響較小。管道沿線無開挖痕跡，初步排除管道受第三方破壞的可能。

（2）土壤腐蝕性檢測(cè)結(jié)果表明，管道周圍土壤腐蝕性較弱，僅有海堤箱涵段較強(qiáng)，部分地區(qū)受雜散電流干擾影響較大。陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行良好，能夠有效減緩管道腐蝕。

（3）C掃描檢測(cè)結(jié)果表明，管道全線防腐層狀況良好，防腐層老化較輕的管道約占93%，防腐層老化較嚴(yán)重可能存在剝離現(xiàn)象的管道占7%。

（4）運(yùn)用Pearson法對(duì)管道進(jìn)行全線檢測(cè)，找到防腐層可疑破損點(diǎn)四個(gè)。為降低環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，采用C掃描儀對(duì)可疑破損點(diǎn)進(jìn)行密間隔電位測(cè)量，最終排除一個(gè)可疑破損點(diǎn)。開挖后發(fā)現(xiàn)用密間隔電位測(cè)量排除的可疑破損點(diǎn)防腐層完好，而另外三個(gè)可疑破損點(diǎn)存在防腐層破損的情況，驗(yàn)證了該組合檢測(cè)方法能夠高效、準(zhǔn)確地找到防腐層破損點(diǎn)，解決了用單一方法難以在檢測(cè)準(zhǔn)確性和高效性上同時(shí)取得突破的難題。

［1］沈功田，劉時(shí)風(fēng)，王瑋.基于聲波的管道泄漏點(diǎn)定位檢測(cè)儀的開發(fā)［J］.無損檢測(cè)，2010，32（1）：53－56.

［2］沈功田，景為科，左延田.埋地管道無損檢測(cè)技術(shù)［J］.無損檢測(cè)，2006，28（3）：137－141.

［3］張煒強(qiáng)，郭曉男，陳圣乾，等.埋地管道外防腐蝕層檢測(cè)技術(shù)［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2010，27（3）：52－55.

［4］SY／T 0007—1999 鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］SY／T 0087.1—2006 鋼制管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)［S］.

［6］GB／T 21448—2008 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］李英杰，賈向煒，章海林.C掃描儀器在燃?xì)夤艿婪栏瘷z測(cè)的應(yīng)用［J］.煤氣與動(dòng)力，2005，25（11）：24－25.

［8］SY／T 5918—2004 埋地鋼質(zhì)管道外防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)范［S］.