【正文】 是無限長的。 圖 1 管－地回路的微段等效電路 、 交變電流梯度法的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)電磁學(xué)理論分析可知，當(dāng)將一交變正弦檢測信號(hào)由發(fā)射機(jī)供入管－地回路中時(shí)，信號(hào)的衰減幅度遠(yuǎn) 大于專用傳輸線。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。實(shí)際上，可以把管－地回路看成一個(gè)分布參數(shù)電路 ，基本參數(shù)可歸結(jié)為縱向分量阻抗和橫向分量導(dǎo)納。交變電流梯度法就是根據(jù)這樣的原理完成對(duì)管道防腐層的檢測及評(píng)價(jià)。為消除包括管道規(guī)格、防腐結(jié)構(gòu)、土壤環(huán)境等因素，將均勻傳輸線理論應(yīng)用于管－地回路，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)，可以有效地分析或消除上述影響。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(hào)電流在管道外防腐層完好時(shí)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(hào)電流便由破損點(diǎn)流入大地，管中電流會(huì)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(duì)防腐層的破損點(diǎn)進(jìn)行定位。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。圖形結(jié)果可直接顯示破損點(diǎn)位置，也可定性地判斷各段防腐層的老化狀況。 * 增加統(tǒng)計(jì)表導(dǎo)出功能 ,可導(dǎo)出到共享區(qū)、記事本文件、 MS word 文檔 。 * 全面對(duì)軟件的功能進(jìn)行了重新設(shè) 計(jì)，改進(jìn)了用戶界面。 * 軟件評(píng)價(jià)的模型考慮了土壤的埋設(shè)條件對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。 當(dāng)前的最新版本為 xp ，增加了一些方便用戶的輔助功能。這是一個(gè)在新的防腐層評(píng)價(jià)模型（ 交變電流梯度法 ） 基礎(chǔ)上，開發(fā)研制的全新軟件，運(yùn)行 于當(dāng)前流行的 Windows 各通用系統(tǒng)平臺(tái)上。 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》 。 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 4 、 交變電流梯度法（ 多頻管中電流法 ） 及其應(yīng)用 、 交變電流梯度法簡介 早在 1996 年， 天津嘉信技術(shù)工程公司 提出 了埋地管道防腐層檢測的多頻管中電流法，并推出相應(yīng)的 檢測 系統(tǒng)及配套軟件，在全國石化系統(tǒng)已有數(shù) 百套系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用。近年推出的雜散電流檢測儀 RD SCM 是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 5） 雜散電流檢測技術(shù) 雜散電流干擾給管道和設(shè)施造成的危害已得到了重視和研究，我國也制定了一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，給出了解決電性腐蝕的方案，技術(shù)要求也相當(dāng)明確和完整。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。通常用于評(píng)價(jià) CP性能的數(shù)據(jù)包括：沿管線測得的電位、電位的變化值、不同距離點(diǎn)上的通 /斷、去極化電位，及其它的信號(hào)特征。 4） 密間隔電位法 （ CIPS） 為國外評(píng)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 。 靈敏度 設(shè)置 過低會(huì)漏掉破損點(diǎn)，靈敏度過高，會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)漏點(diǎn)。 該類儀器的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備體積小，價(jià)格較低；使用方便，對(duì)操作人員要求不高；現(xiàn)場簡單時(shí)準(zhǔn)確率較高；其缺點(diǎn)是：抗干擾性能差，當(dāng)?shù)叵鹿芫W(wǎng)較復(fù)雜時(shí)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷； 針對(duì)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 。 其 工作原理是：給埋地管道發(fā)送 特定頻率的 交流電信號(hào)，當(dāng) 管道防腐層有破 損 點(diǎn) 時(shí) ，在破損處形成電流通路，產(chǎn)生漏電電流，向地面輻射，并在漏點(diǎn)上方形成地面電場 分布 。 缺點(diǎn)是：設(shè)備價(jià)格較貴、測量工作勞動(dòng)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(shí)，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(duì)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(shí)陰極保護(hù)系統(tǒng)完成檢測 ；不同的土壤環(huán)境會(huì)對(duì)檢測信號(hào)產(chǎn)生一定的影響。 儀器優(yōu)點(diǎn)： （ 1）靈敏度很高，可以精確地定位 防腐層 破損點(diǎn)； （ 2）采用了 非 對(duì)稱 的 交變信號(hào)，消除了其他管中電流、土壤 雜散電流的干擾，測量準(zhǔn)確率很高； （ 3）可以區(qū)別管道分支和防腐層的破損點(diǎn)； （ 4）可以準(zhǔn)確估算 出防腐層面積。再根據(jù)破損點(diǎn)處 IR 降可以推算出破損點(diǎn)面積。 DCVG 使用毫伏表來測量插入地表的兩個(gè) Cu/CuSO4 電極之間的電壓差。 它可對(duì)有陰極保護(hù)系統(tǒng)的管道防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行檢測。變頻 選頻測量方法 特點(diǎn)是：適合于長輸管道的檢測，具有 使用簡便，檢測費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)；但該方法 對(duì)操作人員要求較高，在使用之前需設(shè)定一些參數(shù)，較為復(fù)雜；所需與測量儀配合的設(shè)備較多；只能對(duì)單元管道（通常為 1km）及有測試樁的管道進(jìn)行絕緣電阻測量，無法判斷破損點(diǎn)位置；當(dāng)管段中有支管、陽極時(shí)須 通過 開挖檢測點(diǎn)來 分段檢測 。該方法是將一可變頻率電信號(hào)施加到待測管道的一端，從另一端檢測信號(hào)的衰減幅度，通過調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率使信號(hào)衰減達(dá)到一定范圍 （ 23dB） 時(shí)，根據(jù)信號(hào)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 ” 。其優(yōu)點(diǎn)是不但可以進(jìn)行管線的定位，防腐層破損點(diǎn)定位，還可以評(píng)估防腐層的老化狀況；儀器具有堅(jiān)固耐用、操作簡便易于掌握等特點(diǎn)，同時(shí)測量間距可根據(jù)實(shí)際情況靈活變 化，降低了檢測的工作量。 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。有的產(chǎn)品中使用全球定位系統(tǒng)同步的斷流器控制陰保電流通 /斷，技術(shù)含量比較高，但由于價(jià)格過高 ，以及 只能應(yīng)用于有 外加電流保護(hù)的管線而難于普及。 、 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。 多年來，人們開發(fā) 出了 防腐層檢測的 許多方法，試圖能夠更全面、準(zhǔn)確、系統(tǒng)地 評(píng)價(jià)防腐層的有效性，并成功地加以應(yīng)用 。這就為通過管道的外防腐層漏點(diǎn)的檢測，進(jìn)而找出管道管體的腐蝕點(diǎn)提供了技術(shù)上的可能 性 。 防腐 層 (又稱防護(hù)層 )是防止和減緩埋地鋼質(zhì)管道腐蝕的重要手段， 管體的腐蝕往往是因?yàn)樵撎幍姆栏瘜邮?，使管體 不能受到有效 地 保護(hù)導(dǎo)致的。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(xiàng)目還要進(jìn)行開挖檢測 ，除了費(fèi)用很高之外 ，勢(shì)必會(huì)對(duì)管道造成一定的不良影響。 埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕 與 防護(hù)一直 是行業(yè)的工作重點(diǎn)， 管道腐蝕的影響因素眾多，作用機(jī)理復(fù)雜，而且各個(gè)影響因素之間又 存在 著相互 影響和制約的關(guān)系。因而管道行業(yè)面臨的安全形 勢(shì)十分嚴(yán)峻。之后 ，事故呈上升態(tài)勢(shì)。隨著運(yùn)行時(shí)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。管道 在整個(gè)服役期間的 事故發(fā)生率一般遵循浴盆曲線。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(píng)價(jià)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(gè)自發(fā)的、不可避免的漸變過程。管體腐蝕的發(fā)生將嚴(yán)重降低管道的剩余強(qiáng)度、承受能力和可靠性、縮短使用壽命，增大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；大大地增加維修費(fèi)用、縮短維修和更換周期，威脅整個(gè)輸送系統(tǒng)的安全。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。在其后的一個(gè)階段，事故一直平穩(wěn)地保持在低水平上，稱之為事故平穩(wěn)期，通常為 2030年。我國早期的管道有的已經(jīng)運(yùn)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(gè)階段都是事故高發(fā)階段。對(duì)老管道的腐蝕與防護(hù)狀況評(píng)價(jià)工作迫在眉睫，在有效檢測 評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上 采取合理的維護(hù)措施，保證管道的安全具有重大的經(jīng)濟(jì) 效益 和 社會(huì) 意義 。 對(duì)埋地鋼質(zhì)管道 腐蝕與防護(hù) 狀況的檢測及 評(píng)價(jià) ，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(xiàng)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(fèi)較大的經(jīng)濟(jì)投入。從當(dāng)前國內(nèi)外 應(yīng)用 的腐蝕 檢測 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上分析， 埋地管道腐蝕檢測是以防腐層檢測作為工程實(shí)施的切入點(diǎn)。盡管防腐層破損點(diǎn)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。此外， 在不開挖條件下 對(duì)防腐層的有效性進(jìn)行檢測 是當(dāng)前所有 腐蝕檢測項(xiàng)目中最為成熟、 實(shí)施最為簡捷、 應(yīng)用最廣泛的方法。 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(shí)際應(yīng)用中所表現(xiàn)出的優(yōu)缺點(diǎn)也很明顯?！半妷禾荻确ā痹诠芫€簡單情況下的準(zhǔn)確率比較高，但儀器本身不具備定位功能，須與定位儀配合使用，檢測工作量較大，而當(dāng)現(xiàn)場復(fù)雜時(shí)則往往檢測效果不理想，因此更適合于對(duì)長輸管道的定期檢 測。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 。應(yīng)用的儀器，是在總結(jié)了其他儀器開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)國外產(chǎn)品進(jìn)行二次開發(fā)，結(jié)合我國國情而推出的。 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(píng)價(jià)防腐層 完好 狀況方法的研究。此 方法 被 列入石油天然氣公司的 SY/T591994 標(biāo)準(zhǔn)，為我國 管道防腐層評(píng)價(jià)的后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 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。其原理是： 在 管道中加入一個(gè)間斷關(guān)開的直流電信號(hào)，當(dāng)管段有破損點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)處 管道上方的 地面上會(huì)有球面的電場 分布 。當(dāng)電極 接近破損點(diǎn)時(shí)，電壓差會(huì)增大，而遠(yuǎn)離該點(diǎn)時(shí)，壓差又會(huì)變小，在破損點(diǎn)正上方時(shí)，電壓差應(yīng)為 零 值，以此便可確定破損點(diǎn)位置。破損點(diǎn)形狀可用該點(diǎn)上方土壤電位分布的等位線圖 來 判斷。并且也能對(duì)防腐層破損的形狀進(jìn)行判斷。 3） 皮爾遜法（ 人體電容法 ） 也屬于地面電場法的范疇， 目前國產(chǎn)檢測儀器多采用該方法。用人體做檢漏儀的傳感元件，檢測人員在漏點(diǎn)附近時(shí)，檢測儀的聲響和表頭 都開始有反應(yīng)，在漏點(diǎn)正上方時(shí)，儀器反應(yīng)最強(qiáng)，從而可準(zhǔn)確地找到防腐層的破損 點(diǎn)。檢測 過程 很 大程度 上 依賴使用者的 工程 經(jīng)驗(yàn) 。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(shí)使用定位儀和檢漏儀；不能 定量地 判定防腐層老化程度。 通過比較沿管線上測得的 地面電位，評(píng)價(jià)管道的 CP 系統(tǒng)性能。 其原理是 ：將一個(gè)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。 該方法的 優(yōu)點(diǎn)是：適用于復(fù)雜的地表情況，甚至可水下作業(yè)；測量點(diǎn)多，數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確；無須另配發(fā)射機(jī)；缺點(diǎn)是：測量程序復(fù)雜，對(duì)人員要求高；測量中要求間隔較小，工作量過大；須與定位儀同時(shí)使用；通常至少要三個(gè)人參加測量，一人管道定位，一人負(fù) 責(zé)數(shù) 據(jù)采集， 第三人負(fù)責(zé)回收導(dǎo)線。由于當(dāng)時(shí)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(shí)施。 SCM 能夠檢測出管道上陰極保護(hù)電流分布狀況，也能精確測量出管道雜散電流的流入 /流出點(diǎn)，對(duì)于檢測和評(píng)定管線上保護(hù)電流給其它管線造成的干擾及找出治理雜散電流干擾方案是一個(gè)即安全又有效的方法。 為用戶的管線檢測提供了實(shí)用有效的檢測手段，取得了良好的應(yīng)用效果。 在 2020 年 4 月推出全新的埋地管道防腐層數(shù)據(jù)處理軟件，版本為 GDFFW xp 。新版本繼承了嘉信公司多年對(duì)埋地管道防腐層評(píng)價(jià)技術(shù)的研究經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)防腐層評(píng)價(jià)模型及評(píng)價(jià)方法最新研究成果。 新軟件的新增功能為： * 推薦應(yīng)用 單一頻率 信號(hào) 對(duì)埋地管道進(jìn)行檢測，軟件自動(dòng)根據(jù)管道埋設(shè)條件 自動(dòng)給出 評(píng)價(jià)模型 的 參數(shù)，徹底解決了用戶應(yīng)用軟件時(shí)參數(shù)選擇的難題。 * 全新評(píng)價(jià)的模型考慮了伴行管道對(duì)防腐層計(jì)算的影響。 * 采用了最新 OLE/COM 軟件技術(shù)，極大地提升了系統(tǒng)的性能和可靠性。 該系統(tǒng)的使用方法是： 通過在管道和大地之間施加某一頻率的正弦波電壓，給待檢測的管道發(fā)射檢測信號(hào)電流， 在地面上沿管道路由記錄管道中各測點(diǎn)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。 沿路由 在地面上 檢測由管道 上信號(hào) 電流 產(chǎn)生交變電磁場的強(qiáng)度及變化規(guī)律。同時(shí)，通過管道上方地面的磁場強(qiáng)度換算出管中的電流變化，可以判斷出管道的支線位置或防腐層破損缺陷等。然而，這是個(gè)相對(duì)比較的過程，該過程受到不同檢測頻率、管道及周 邊結(jié)構(gòu)等因素的影響。在測得檢測電流的變化規(guī)律后，根據(jù)評(píng)價(jià)模型可推算出防腐層的電氣性能參數(shù)值 Rg。 、 管－地回路的等效電路模型 防腐層檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用