劉旭文

（中央制塑（天津）有限公司，天津 300392）

0 引言

隨著油田開發(fā)時(shí)間的延長，埋地金屬管道腐蝕狀況日趨嚴(yán)重，穿孔泄漏事故屢有發(fā)生，給油田日常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響。而輸油管道一般都會(huì)途經(jīng)復(fù)雜的地貌，穿越河流、大壩等，穿越河流輸油管道在長距離輸油管道工程中占有相當(dāng)比例[1]，處于環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的安全監(jiān)測(cè)成為了當(dāng)務(wù)之急。

現(xiàn)有的埋地金屬管道腐蝕檢測(cè)手段，如電位梯度法、變頻選頻法、多頻管中電流法等[2,3]，其檢測(cè)對(duì)象主要是針對(duì)金屬管體外防腐層破損情況，而且只適應(yīng)于常規(guī)的埋深較淺的管道，不能對(duì)穿跨越河流的管道進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于管體本身腐蝕狀況的檢測(cè)，常規(guī)做法是將管道挖開后去除防腐保溫層，用金屬測(cè)厚儀測(cè)量管道剩余壁厚。開挖檢測(cè)屬抽樣檢測(cè)方法，對(duì)管道運(yùn)行有一定的破壞性，檢測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、評(píng)價(jià)結(jié)論的可靠性受開挖點(diǎn)數(shù)及其分布范圍的影響。同時(shí)，開挖檢測(cè)的成本和對(duì)環(huán)境造成的破壞往往也是難以接受的。還可以用管道內(nèi)壁智能檢測(cè)器來測(cè)量管道剩余壁厚，但必須停產(chǎn)后將管道內(nèi)壁清理干凈（除垢）等，需要的費(fèi)用比較高，且測(cè)量的長度有限。

傳統(tǒng)的單一的方法已經(jīng)不能滿足環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的全面檢測(cè)評(píng)價(jià)，鑒于此，綜合考慮了各種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，將不開挖檢測(cè)外防腐層破損和不開挖測(cè)管體壁厚結(jié)合起來，在管道不開挖、地面環(huán)境較復(fù)雜、不破壞防腐層、在線運(yùn)行的情況下，對(duì)管道外防腐層破損程度及管體腐蝕壁厚進(jìn)行全面檢測(cè)，可有效提高管道隱患檢測(cè)定位的精準(zhǔn)性與針對(duì)性，為管道維護(hù)及更換提供科學(xué)依據(jù)。

本文通過綜合的檢測(cè)方法，在某油田儲(chǔ)運(yùn)銷售公司的埋地管道檢測(cè)中進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)某段15公里的埋地管道進(jìn)行了全面的檢測(cè)評(píng)價(jià)。

1 檢測(cè)方法及原理

根據(jù)對(duì)埋地管道的各種檢測(cè)方法比對(duì)分析,以及試驗(yàn)結(jié)果分析，結(jié)合工程實(shí)際檢測(cè)以及埋地管道安全運(yùn)行管理的需要，本文提出了針對(duì)腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的重點(diǎn)檢測(cè)要素為：管道位置與走向、外覆蓋層總體狀況、破損點(diǎn)大小和嚴(yán)重程度、陰保效果、管體本身的腐蝕狀況、管道土壤環(huán)境等關(guān)鍵項(xiàng)目，從而形成了埋地管道不開挖檢測(cè)組合技術(shù)，將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測(cè)方法取長補(bǔ)短，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的不開挖全面檢測(cè)評(píng)價(jià)。

1.1 人體電容法

通過向管道施加電流后在管道周圍形成磁場(chǎng)，通過接收磁場(chǎng)信號(hào)來確定管道的位置、走向（即通過建立發(fā)射機(jī)-目標(biāo)管線-大地-發(fā)射機(jī)電流回路，輸出交變電流信號(hào)，產(chǎn)生單線-大地回路的地下管線檢測(cè)電磁場(chǎng)，接收機(jī)接收該磁場(chǎng)信號(hào)從而確定管道的位置、走向、深度）而防腐層如果有破損，破損點(diǎn)正上方為中心呈現(xiàn)平面圓形分布，其周圍電位分布呈等距離等電位。利用人體電容即可檢出防腐層破損點(diǎn)位置并判斷防腐層破損點(diǎn)大小。其最大的特點(diǎn)是可以在深埋、穿跨越河流、硬化路面及凍土等復(fù)雜條件下進(jìn)行檢測(cè)，并且抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)深度可達(dá)30m。

1.2 多頻管中電流法

多頻管中電流法是通過發(fā)射機(jī)在管道和大地之間施加低頻的正弦電壓，給待檢測(cè)的管道發(fā)射檢測(cè)信號(hào)電流，在地面上沿路由檢測(cè)管道電流產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)強(qiáng)度及變化規(guī)律。采用這種方法不但可找管定位，還在很大程度上排除了大地的電性和雜散電流的干擾，具有很好的實(shí)用性。

1.3 瞬變電磁法（TEM）

腐蝕會(huì)引起埋地金屬管道電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的變化，通過在管道正上方發(fā)射與接收瞬變電磁信號(hào)，并利用專門的解析軟件。從接收到的反射瞬變電磁信號(hào)中解析埋地管道腐蝕后的金屬腐蝕損失情況，確定管道腐蝕部位并對(duì)腐蝕程度進(jìn)行評(píng)估。

全覆蓋瞬變電磁檢測(cè)方法采用連續(xù)移動(dòng)式瞬變電磁響應(yīng)信號(hào)的采集分析技術(shù)方法[4]，覆蓋整個(gè)被檢管段，可檢測(cè)金屬腐蝕以及制管、機(jī)械、焊接、應(yīng)力變形等全方位管體缺陷的問題，滿足實(shí)際情況的需要。其最大的優(yōu)勢(shì)在于可以不開挖檢測(cè)埋地管道管體腐蝕程度和壁厚，但其必須在已經(jīng)明確管道位置的前提下進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。

通過以上三種方法綜合使用，可以對(duì)埋地管道外防腐層和管體本身的腐蝕做到全面檢測(cè)評(píng)價(jià)，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

（1）該套檢測(cè)技術(shù)可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復(fù)雜地面環(huán)境下對(duì)埋地管道防腐層、管體腐蝕進(jìn)行全面的檢測(cè)評(píng)價(jià)；

（2）與常規(guī)埋地管道檢測(cè)方法相比，不僅能定位防腐層破損位置，還能不開挖在地面檢測(cè)管體本身腐蝕程度，這是通常檢測(cè)方法做不到的，而且檢測(cè)成本較低；

（3）可以對(duì)埋地管道外防腐層老化程度、管體本身腐蝕程度進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。可根據(jù)其檢測(cè)評(píng)價(jià)的嚴(yán)重程度級(jí)別來決策下一個(gè)檢測(cè)周期，尤其對(duì)于不易開挖的區(qū)域（如石方區(qū)、瀝青路面、凍結(jié)地面、鋼筋混凝土地面），如果是輕微的腐蝕，可以暫時(shí)不開挖，間隔一定周期再檢測(cè)其腐蝕趨勢(shì)，待其達(dá)到非常必要修復(fù)處理時(shí)再進(jìn)行開挖。如此可減少管道開挖維修更換的盲目性，節(jié)約生產(chǎn)成本。

2 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

通過對(duì)某油田一段15公里的埋地管道進(jìn)行了全面的檢測(cè)評(píng)價(jià)。此管道途經(jīng)水田、溝渠及穿越大壩等，屬典型的環(huán)境敏感區(qū)埋地輸油管道，所檢測(cè)管道基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示。

表1 所檢測(cè)埋地管道的基礎(chǔ)參數(shù)

2.1 檢測(cè)步驟

（1）首先采用地下金屬管道檢漏儀（如圖1所示）對(duì)埋地管道進(jìn)行全程定位、測(cè)深，加密查找防腐層破損點(diǎn)，尤其對(duì)深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土等復(fù)雜地面環(huán)境下的埋地管道外防腐層進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)；

（2）然后采用交流電流衰減法PCM（如圖2所示）復(fù)核驗(yàn)證其管道位置、埋深及破損點(diǎn)情況；

圖2 交流電流衰減法PCM

（3）最后采用瞬變電磁法TEM（如圖3所示）不開挖檢測(cè)管道本體腐蝕情況，并選擇重點(diǎn)位置加密檢測(cè)（即破損點(diǎn)兩側(cè)各5m的管段）管體腐蝕情況，從而確定腐蝕嚴(yán)重部位。

圖3 瞬變電磁法TEM

2.2 檢測(cè)結(jié)果

（1）管道走向及整體外防腐層狀況

此段輸油管道外防腐層整體狀況良好。外防腐層評(píng)價(jià)為優(yōu)和良的管線占90%，差的僅占6.5%。共發(fā)現(xiàn)24處防腐層破損點(diǎn)，其中有20個(gè)嚴(yán)重破損點(diǎn)、3個(gè)中等破損點(diǎn)及1個(gè)輕微破損點(diǎn)。管道走向及破損點(diǎn)分布圖（如圖4所示）；

（2）管線陰極保護(hù)情況

此輸油管道采用強(qiáng)制電流保護(hù)，整體保護(hù)狀況良好，但測(cè)試樁故障點(diǎn)嚴(yán)重。在本次檢測(cè)區(qū)域共有15個(gè)測(cè)試樁，其中有9個(gè)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。各測(cè)試樁保護(hù)電位示意圖（如圖5所示）；

圖5 測(cè)試樁保護(hù)電位示意圖

（3）管體壁厚檢測(cè)情況

此輸油管道管體整體減薄情況輕微。210個(gè)壁厚測(cè)點(diǎn)中88%減薄情況為輕度，只有26處評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。但其中有6處壁厚減薄超過7.5%，分別位于11675、11800、11950、11975、13600、13675m，位置較集中,平均壁厚最低處達(dá)到了6.35mm。另外全覆蓋壁厚檢測(cè)，13處數(shù)據(jù)異常部位中3處為封堵法蘭、7處為錨固墩、1處由其它管道交叉、2處由焊接異常引起。說明全覆蓋TEM除了可判斷防腐層破損處是否發(fā)生腐蝕外，還可作為判斷管道附件的輔助手段；

（4）開挖驗(yàn)證情況

對(duì)檢測(cè)所發(fā)現(xiàn)的破損點(diǎn)進(jìn)行開挖驗(yàn)證及修改處理，檢測(cè)結(jié)果符合率達(dá)到了100%。開挖后發(fā)現(xiàn)管道防腐層損壞較嚴(yán)重（管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞，如圖6所示），并且通過本次檢測(cè)還發(fā)現(xiàn)了測(cè)試樁線與管道焊接位置處理不當(dāng)造成漏電故障，個(gè)別測(cè)試樁已經(jīng)從中斷掉（陰保測(cè)試樁線與管道焊接處理不當(dāng)，如圖7所示、測(cè)試樁被破壞，如圖8所示）。對(duì)于防腐層破損采用聚氨酯發(fā)泡劑及熱縮帶進(jìn)行修復(fù)處理，對(duì)于測(cè)試樁線故障，將測(cè)試樁線切斷，采用填充泡沫、后包上熱縮帶方法進(jìn)行修復(fù)處理。

圖6 管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞

圖7 陰保測(cè)試樁線與管道焊接處理不當(dāng)

圖8 測(cè)試樁被破壞

通過對(duì)此輸油管道的全面檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重外防腐層破損點(diǎn)20處，中等破損點(diǎn)3處，輕微破損點(diǎn)1處，發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)測(cè)試樁故障點(diǎn)9處（總共15處），發(fā)現(xiàn)管體壁厚減薄超過7.5%的部位6處。在檢測(cè)的同時(shí)對(duì)部分檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了開挖驗(yàn)證，管道外防腐層的檢測(cè)結(jié)果符合率達(dá)到了100%，TEM管體壁厚檢測(cè)結(jié)果與開挖后超聲波壁厚檢測(cè)結(jié)論一致。

3 結(jié)語

（1）該組合埋地管道檢測(cè)技術(shù)將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測(cè)方法取長補(bǔ)短，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的不開挖全面檢測(cè)評(píng)價(jià)；

（2）該組合埋地管道檢測(cè)技術(shù)可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復(fù)雜地面環(huán)境下對(duì)埋地管道防腐層、管體腐蝕進(jìn)行全面的檢測(cè)評(píng)價(jià)；

（3）該組合埋地管道檢測(cè)技術(shù)，在油田一段輸油管道進(jìn)行應(yīng)用，通過對(duì)所檢測(cè)出的破損點(diǎn)進(jìn)行開挖，管道防腐層損壞較嚴(yán)重，對(duì)所發(fā)現(xiàn)的故障點(diǎn)進(jìn)行了及時(shí)修復(fù)處理，避免了泄漏事故的發(fā)生；管道外防腐層的檢測(cè)結(jié)果符合率達(dá)到了100%，TEM管體壁厚檢測(cè)結(jié)果與開挖后超聲波壁厚檢測(cè)結(jié)論一致，說明此組合技術(shù)能全面檢測(cè)埋地管道，而且提高了精確度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下埋地管道的檢測(cè)。