【正文】 信號電流， 在地面上沿管道路由記錄管道中各測點流過的電流值；觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件處理即得出檢測結(jié)果。 * 全新評價的模型考慮了伴行管道對防腐層計算的影響。新版本繼承了嘉信公司多年對埋地管道防腐層評價技術(shù)的研究經(jīng)驗，以及對防腐層評價模型及評價方法最新研究成果。 為用戶的管線檢測提供了實用有效的檢測手段，取得了良好的應(yīng)用效果。由于當(dāng)時在檢測設(shè)備方面尚未有適用現(xiàn)場作業(yè)的測定專用設(shè)備，一般是在電工等通用儀表中選擇使用，檢測手段也較為單一和缺乏效率，直接影響了治理方案的有效實施。 其原理是 ：將一個參比電極放置于地面與電壓表相連，表的另一端與管道相連，讀取管地電位。此外，國內(nèi) 早先生產(chǎn)的儀器 發(fā)射機(jī)功率較小，測量范圍受到一定限制，最近廠家加大了發(fā)射機(jī)功率情況有一定的改善；須同時使用定位儀和檢漏儀；不能 定量地 判定防腐層老化程度。用人體做檢漏儀的傳感元件，檢測人員在漏點附近時，檢測儀的聲響和表頭 都開始有反應(yīng)，在漏點正上方時，儀器反應(yīng)最強(qiáng)，從而可準(zhǔn)確地找到防腐層的破損 點。并且也能對防腐層破損的形狀進(jìn)行判斷。當(dāng)電極 接近破損點時，電壓差會增大，而遠(yuǎn)離該點時，壓差又會變小，在破損點正上方時，電壓差應(yīng)為 零 值，以此便可確定破損點位置。 2） 直流電壓梯度 （ DCVG） 技術(shù) 直流電壓梯度技術(shù)的代表儀器 是 加拿大 CathTech 公司生產(chǎn)的 DCVG。 下面，就 簡要介紹 國內(nèi)使用較多的檢測方法及應(yīng)用儀器： 1) 變頻 — 選頻法 上世紀(jì) 90 年末，東北輸油管理局與郵電部第五研究所結(jié)合我國 輸油行業(yè)的管理模式，完成了 長輸管線上 以測量單元管段防腐絕緣電阻、評價防腐層 完好 狀況方法的研究。國內(nèi)生產(chǎn)的儀器 在抗干擾能力、測量精度及儀器穩(wěn)定性上 近些年有了長足的進(jìn)步，通過不斷地 改進(jìn)和提高 ，相信一定能夠在不遠(yuǎn)的將來趕上或超過國外的產(chǎn)品 。 目前，國內(nèi)外相應(yīng)的測量方法和儀器有多種，各種檢測方法和機(jī)理各有異同，在實際應(yīng)用中所表現(xiàn)出的優(yōu)缺點也很明顯。盡管防腐層破損點處的管體不一定發(fā)生腐蝕，但是 可以說， 發(fā)生管體腐蝕處的防腐層一定失效。 對埋地鋼質(zhì)管道 腐蝕與防護(hù) 狀況的檢測及 評價 ，涉及多種檢測方法、多種檢測技術(shù)和設(shè)備，需要從事這項工程的單位具有很強(qiáng)的技術(shù)能力、多方面的技術(shù)人員及設(shè)備、業(yè)主單位 也要 花費較大的經(jīng)濟(jì)投入。我國早期的管道有的已經(jīng)運行了二三十年，管道已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)入老齡期； 而近年大批新建管道正處于幼年期，這兩個階段都是事故高發(fā)階段。在投產(chǎn)初期，管道諸多方面的不足逐一暴露出來，因此事故率較高。新疆油田防腐保溫培訓(xùn)班資料（七）之 一 埋地鋼質(zhì)管線 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 2020年 2月 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 埋地管線防腐檢測技術(shù) 培訓(xùn)教材 1 一、 埋地管道腐蝕評價與防腐層檢測技術(shù) 、 管道腐蝕與防腐層檢測 金屬材料發(fā)生腐蝕是一個自發(fā)的、不可避免的漸變過程。隨著運行時間的延續(xù)，各方面不斷完善，事故率逐步下降至較低的水平，該階段稱之為投產(chǎn)初期，通常為半年到兩年。因而管道行業(yè)面臨的安全形 勢十分嚴(yán)峻。此外，受當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平的限制，諸如管體 剩余壁厚的 檢測等項目還要進(jìn)行開挖檢測 ，除了費用很高之外 ，勢必會對管道造成一定的不良影響。這就為通過管道的外防腐層漏點的檢測，進(jìn)而找出管道管體的腐蝕點提供了技術(shù)上的可能 性 。 、 防腐 層 檢測 技術(shù)及 儀器的現(xiàn)狀 當(dāng)前，國內(nèi)外防腐層檢測采用的多為電磁法，原理上大體可分為電壓梯度法和電流梯度法兩種。 天津市嘉信技術(shù)工程公司的 交變電流梯度法（ 多頻管中電流法 ） 為防腐層檢測提供了經(jīng)濟(jì) 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 埋地管線防腐檢測技術(shù) 培訓(xùn)教材 2 有效的檢測手段。該方法是將一可變頻率電信號施加到待測管道的一端，從另一端檢測信號的衰減幅度，通過調(diào)節(jié)信號的頻率使信號衰減達(dá)到一定范圍 （ 23dB） 時，根據(jù)信號頻率的高低來推斷防腐層絕緣電阻值， 因此稱 為 “ 變頻 — 選頻法 ” 。 它可對有陰極保護(hù)系統(tǒng)的管道防腐層破損點進(jìn)行檢測。再根據(jù)破損點處 IR 降可以推算出破損點面積。 缺點是：設(shè)備價格較貴、測量工作勞動強(qiáng)度大，須配合定位儀使用 ；由于電極與地面直接 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 埋地管線防腐檢測技術(shù) 培訓(xùn)教材 3 接觸，因此當(dāng)?shù)孛娼橘|(zhì)導(dǎo)電性差時，測量結(jié)果不 穩(wěn)定；通常僅適用于有 外加電流 陰極保護(hù)系統(tǒng)的管線 ，對于 那些 沒有陰保系統(tǒng)的管線可通過直流發(fā)電機(jī)建立臨時陰極保護(hù)系統(tǒng)完成檢測 ；不同的土壤環(huán)境會對檢測信號產(chǎn)生一定的影響。 該類儀器的優(yōu)點是：設(shè)備體積小，價格較低；使用方便，對操作人員要求不高；現(xiàn)場簡單時準(zhǔn)確率較高；其缺點是：抗干擾性能差，當(dāng)?shù)叵鹿芫W(wǎng)較復(fù)雜時，容易產(chǎn)生錯誤判斷； 針對檢測管道及埋設(shè)環(huán)境的具體情況 ， 設(shè)置 檢測的 靈敏度 。 4） 密間隔電位法 （ CIPS） 為國外評估陰極保護(hù)系統(tǒng)和管道保護(hù)水平的標(biāo)準(zhǔn)方法之一 。在外加電流保護(hù)的管道中，通過測得的管地電位分布，即可得出管道的保護(hù)程度。近年推出的雜散電流檢測儀 RD SCM 是一個不錯的選擇。 該方法 列入 了 石油天然氣公司的《 SY/T59182020 埋地鋼質(zhì)管道外防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)范》 。 當(dāng)前的最新版本為 xp ，增加了一些方便用戶的輔助功能。 * 全面對軟件的功能進(jìn)行了重新設(shè) 計，改進(jìn)了用戶界面。圖形結(jié)果可直接顯示破損點位置，也可定性地判斷各段防腐層的老化狀況。其原理是：管道的防腐層和大地之間存在著分布電容耦合效應(yīng)，且防腐層本身也存在著弱而穩(wěn)定的導(dǎo)電性，使信號電流在管道外防腐層完好時的傳播過程中呈指數(shù)規(guī)律衰減，當(dāng)管道防腐層破損后，信號電流便由破損點流入大地，管中電流會有明顯異常衰減，引發(fā)地面的磁場強(qiáng)度的急劇減小，由此可對防腐層的破損點進(jìn)行定位。交變電流梯度法就是根據(jù)這樣的原理完成對管道防腐層的檢測及評價。圖中 : R 表示管道的縱向阻抗， L表示管道電感， Gs 表示土壤的內(nèi)阻抗， G 表示為管道防腐層橫向漏電導(dǎo)納， C 表示管道的分布電容。由于信號的傳輸距離有限，大部分情況下管道的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有效傳輸距離，都可以看成是無限長的。當(dāng)已知某二點的管中電流值時，即有： 12 12lnln6 8 5 xx IIY amam ???? ? （ 3） 在式 (2)中， G 即為包含著能反映防腐層狀況的絕緣電阻 Rg，當(dāng)由式 (3)計算出管－地回路的衰減常數(shù) ?后， Rg 即可被求出。同時，經(jīng)實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，三頻反演得到的電容、電感數(shù)值其合理性值得懷疑。 經(jīng)過多年應(yīng)用和研究，全新評價模型改進(jìn)了原方法存在的主要缺陷是： 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 埋地管線防腐檢測技術(shù) 培訓(xùn)教材 6 1)“多頻法”評價管道防腐層所依據(jù)的是“線傳輸函數(shù)”模型，要通過縱向電阻 R、電感 L、電容 C 的參數(shù)輸入來求解防腐層絕緣電阻 Rg。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，檢測中的管 地回路應(yīng)為有 耗線傳輸模型，信號的傳輸距離有限，大多數(shù)情況下傳輸線處于匹配狀態(tài)，由于反射波不存在，除未竣工管道或靠近絕緣法蘭的管段等特殊情況外，通過入射波傳輸?shù)墓β嗜勘回?fù)載吸收，大部分情況下管道的長度遠(yuǎn)大于檢測信號的有效傳輸距離，都可以看成是無限長的。管材電磁參數(shù)受管徑、壁厚以及管體成型方法（無縫 、直縫、螺旋焊縫）的制約相當(dāng)明顯；管道運行時間越長，其有效電磁參數(shù)與初始埋設(shè)時的差別也就越大。 4) 伴行管道的影響不可忽略 管道的埋地環(huán)境千差萬別，目標(biāo)管線附近存在伴行管線的情況并不少見。 、 方法的特點： 1) 對 埋地 金屬電纜管 道 的精確定位。 5) 多頻率發(fā)射檢測信號，非接觸式測量，無須開挖。 二、電磁法檢測設(shè)備 、 系統(tǒng)配置 MF 系列產(chǎn)品主要 有以下幾種型號： 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 埋地管線防腐檢測技術(shù) 培訓(xùn)教材 7 MF4 埋地管道防腐層檢測系統(tǒng) 組成： RD4000PXL、防腐軟件、外接電源。 MF6 埋地管道防腐層檢測系統(tǒng) 組成： RDPCM(FF)、 A 型架、防腐軟件、外接電源。 應(yīng)用其他檢測方法（如： DCVG、 SCM）時，要使用管線定位功能測量管線的路由。通過測定被保護(hù)管道上的電流分布 區(qū)線 ，檢測 過程 是應(yīng)用天津嘉信 公司的交變電流梯度法，并在管道防腐 數(shù)據(jù)處理 軟件 GDFFW xp 的支持下完成資料的整理與解釋工作 ， 來評定管線的陰極保護(hù)的有效性 。 如果管道 (或電纜 )外皮絕緣層有破損，給管道施加的電流信號泄漏于周圍土壤中，并且在地面上產(chǎn)生散發(fā)性的電場分布，這時用 A 型架，將探針插入地面 便能測量到這種電場，并能追蹤到破損點的位 置 ，這就是地面電場法的原理。128 4amp。640 表中 P 方式是測定 50Hz 市電的信號，它不需要發(fā)射機(jī)發(fā)送信號； PDL 接收機(jī)的 f1 是專門選定的 100Hz 信號，用以測定陰極保護(hù)站發(fā)出的整流后的電流諧波，并能測定其電流大小，又稱之為 CPS 功能。 PCM 發(fā)射機(jī)可發(fā)射三種頻率的組合： ELF、 LF↑↓ 、 ELF↑↓ 分別是 4 amp。 8 amp。 使用儀器時，在頻率選擇上應(yīng)注意： 1) 對導(dǎo)電良好的管道 /電纜盡可能采用低的頻率，以利于信號電流的遠(yuǎn)距離傳輸。 4) 發(fā)射機(jī)接收機(jī)頻率要互相對應(yīng)，與測量的要求相對應(yīng)。較大 信號強(qiáng)度會縮短電源的工作時間。 2) 零值測量方式是用垂直線圈測量電磁場的垂直分量，它在管線上方有一零值 (或極小值 )，兩側(cè)各有一個高峰。當(dāng)峰零偏差超過 20cm 時，會嚴(yán)重影響直讀測深或電流值測定精度。 (PCM 無此功能 ) 這時，建議首先用接收機(jī)的動力電方式對整個區(qū)域進(jìn)行初測，對地下 的管線分布有個大概的了解之后，應(yīng)用感應(yīng)法給待測的管線施加信號 ，就可逐步探測出地下管線。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)同處在一條管線上時，接收機(jī)就會在峰值測量時有信號顯示，從而確定出管線的位置及走向。其工作原理是當(dāng)把發(fā)射機(jī)放在壓制管線的正上方 ,且使發(fā)射線圈的中心線與管線垂直，這樣就可以使感應(yīng)到這一管線上的信號最小，而僅使鄰近管線上有很強(qiáng)的信號，從而能有選擇地探測臨近的管線。 4) 接收機(jī)檢測到的信號應(yīng)逐漸減少，一直到發(fā)射機(jī)放置要壓制管線的正上方時，此時接收機(jī)響應(yīng)值最小。 由于用感應(yīng)方法給檢測管道供入信號時，發(fā)射機(jī)附近的管線都帶有信號，所以這方法不適用對專一管線的跟蹤及識別，另外，當(dāng)管線埋深超過 3 米時，很難向管 線施加信號，同時在地面上分辨管線的能力大為降低，以致無法取得理想觀測結(jié)果。 3) 定工作頻率后，檢查該頻率是否存在干擾，若干擾太強(qiáng)應(yīng)該另選一頻率。實際的管線在靠近峰值的一側(cè) ,且是在峰零值間距一半 (靠近峰值一側(cè) )的位置上。方法是：旋轉(zhuǎn)接收機(jī) 90 度，距離管線 3 米外進(jìn)行搜索，即可找到支管上的信號，從而確定出支管的位置。 、測定管線的埋深 、直讀測深 在管道位置準(zhǔn)確定位后，將接收機(jī)置于地面上，機(jī)身垂直指向管道中心，且與管道的走向垂直。 、測深時 應(yīng)注意事項 上述測深方法只能在一定條件下進(jìn)行，即： 1) 該管段 (前后三倍埋深范圍內(nèi) )是一直管，管段上檢測讀數(shù)是平穩(wěn)的。若不注意上述條件，測深的結(jié)果可能會有很大的誤差甚至錯誤。 k 值根據(jù)土壤濕度取值 一般 在 之間，土壤濕度越大，校正系數(shù) k 的取值越小。 、電流測量的工作方法 電流測量的檢測方法，與直讀測深方法大致相同 , 只須按電流鍵，這時將顯示管中檢測信號的等效電流。如果用雙頻觀測，應(yīng)同時留有記錄兩個頻率電流 的 位置。 3) 接地極一般打在垂直 管道方向 3050 米 以外 的 地方，地極不能接在其他管道 或 金屬構(gòu)架之上，但適于放入水溝或池塘之中。如果干擾太大，則要改變所選信號頻率。不熟練的操作人員，建議采用往返兩次讀數(shù)，這 樣 即可降低讀數(shù)誤差以提高讀數(shù)精度。軟件的應(yīng)用平臺是中文 WIN 9x 以上的中文操作系統(tǒng) ，該軟件對電腦的要求較低，只要能夠平穩(wěn)運行Windows 軟件的電腦 一般都能良好地支持 GDFFW 軟件的運行 。 使用其電流方向 (CD)功能，接收機(jī)面板上的箭頭可直觀指示出漏點的方向這使得故障定位檢測變得很容易。 應(yīng)用 PCM 時的操作過程 ：連接發(fā)射機(jī)，打開電源開關(guān)，使用帶電流方向的 ELF或 LF 信號方式（ 4 和 8Hz）頻率方式。液晶顯示面板還將顯示“ FF”。 PCM 接收機(jī)將自動調(diào)節(jié)信號水平，計算電流方向以及毫 安 分貝 (dBmA 簡記為 dB)讀數(shù)。方便起見，此時箭頭指示的就是漏點的方向。用戶可以使用數(shù)據(jù)記錄功能，記錄最多 199 個 A 型架的檢測結(jié)果。如果以前的位置給出的方向箭頭是向前的，而新位置箭頭方向是向后的，則此時操作者已經(jīng)跨過了故障點。此時可以肯定故障點就在 A 型架的中點位置。方法是： 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用