埋地管道外防腐层PCM检测技术

第7 期 一 6 3一 埋地管道外防腐层P C M 检测技术 郭勇 邢辉斌 钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所 山东 青岛 2 6 6 0 7 1 摘 要 本文通过对P c M 检测仪器工作原理 管道定位 防腐层检测方法 检测结果的处理及解释等方面的介绍 阐述了 P C M 技术在管道防腐层无损检测中的应用概况 可供工程应用参考 关键词 埋地管道 P C M 外防腐层 检测技术 在 成品油输送管道或天然气输送管道 中 内 壁腐蚀并不严重 而管道外壁 的腐蚀 日益 突出 敷设 防腐层 是最 常用 的管道 防腐蚀方 式 并在应 用 中取得 了 良好 的保护 效果 管道 防腐层 的完好 程度可 间接反 映腐蚀 的状态 为此埋地 管道外 防 腐层 的检测 问题 日益突 出 埋地管道外 防腐层检 测技术大 多是通过管道上方地面进行测量 由相 关参数反映管道外防腐层的状态 常用 的管道 防腐层 检 测 技术 有 多频 管 中 电流法 P C M 皮尔逊 检测法 P e a r s o n 直 流 电位 梯度 法 DCVG 及 密 间 隔 电位 测试 法 C I P S 等 皮尔逊检测法 P e a r s o n 由美 国人 P e a r s o n 提 出 它是在管道施加 典型值为1 0 0 0 H 的 交流信号 该信号通过 防腐层破损点处 时会流失 到大地土壤 中 因而 电流密度随着远离破损 点而 减小 在破损 点的上方地表面形成 了一个交流 电 压梯度 检测 时由两名操作者手握探针 他们之 间保持3 6 m的距离 将各 自拾取的电压信号通过 电缆送到接收装置 经滤波放大后 由指示 电路 显示检测结果 由于在该检测方法 中以两个操作 人员 的人体代替接地 电极 故该方法又称 人体 电容法 S L 直流 电位梯度法 DCVG 则 是利用防腐层破损时 阴极保护 电流从破损点周 围流 向破损处 的管体 其 电流密度与土壤 电阻按 照欧姆定律在破损点处形成 电位梯度分布 利用 电位梯度 的异常点 可 以测 出防腐层破损点 密 间隔 电位测试 C I P S 技术是在有 阴极保护系统 的管道上 测量管道的管地 电位沿管道长度方 向 的变化 一般间隔1 5 m测量一个点 来分析判断 防腐层的状况和阴极保护 的有效性 通过分析管 地 电位沿管道 的变化趋势判断管道防腐层 的总体 平均质量状况 本文重 点介绍P C M检测技术及其 仪器设备 1 P C M检测原理 P CM检测技术利用交变 电流梯度法 通过在 管道和大地 间施加某一频率 的正弦 电压 给待检 测 的管道发射检测信号 电流 在地面上沿路 由检 测管道 电流产生交变 电磁场 的强度及变化规律 通过管道上方地面 的磁场强度换算 出管 中电流 的 变化 据此判断管道 的支线位置或破损缺陷等 P CM检测 的基 本 原理 是 管道 的防腐层 和 大地之 间存在着分布 电容耦合效应 且防腐层本 身也存在弱而稳定 的导 电性 信号 电流在管道外 防腐层完好时 的传播过程 中呈指数衰减规律 当 管道防腐层破损后 管 中电流便 由破损点流入大 地 管 中电流会 明显衰减 引发地面磁场强度 的 急剧减小 由此对防腐层 的破损进行定位 在得 到检测 电流的变化情况后 根据评价模 型可推算 出防腐层 的性能参数值R g 采用这种方法不但可对 防腐层 的破 损进行定 位 推算 出 防腐 层 的性 能参数值 Rg 而且可 对 管道路 由精 确定位描述 测量深度 本 测试方法 在很大程度 上排除 了大地的 电性和杂散 电流的干 扰 具有很强的实用性 P C M仪器 在埋地管道 防腐层检测 中的应用 具体操作方法为 在现场工作时先用 发射机将一 个检测信 号输入被测管道 如 图1 所示 然后在地 面 上沿 管道 线路进行测量 记录该管道 中各检测 点流过的 电流值 运 行管道防腐层 计算 软件对检 测数据进行 处理 可方便 地得到防腐层 绝缘 电阻 的计算 结果 与对应 的直观计算 结果图形 软件 的 计算 功能可 以得到 防腐层绝 缘 电阻Rg 根据S Y T 5 9 1 8 9 4 埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术 规 定 中关 于防腐层老化状 况等级的划 分 可得 到管道的防腐层准确状况 作者简介 郭勇 1 9 8 2 一 男 河南新乡人 本科学历 助 理工程师 钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所技术员 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 一 一 腐蚀防腐 石 油 和化 工 设 备 2 0 1 1 年第1 4 卷 2 防腐层露点检测 采用P C M系统可对管道防腐层漏点进行检测 定位 管道的防腐层和大地之 间存在着分布 电容 耦合效应 信 号 电流在管道外 防腐层完好时传播 过程 中呈指数 衰减规律 当管道 防腐层破损后 管 中电流便 由破损点流入大地 管道 中电流 明显 衰减 引发地面磁场 强度 的急剧减小 由此可对 防腐层 的破损位置进行定位 在检测到 电流 的变 化情况后 装配A型架 仪器便具备 了F F L 的功能 即外皮破损点定位功能 其工作原理是皮尔 松法 也叫地面 电场法 图1加氢进料泵性能曲线图 地面 电场法 的原理是指当管道或 电缆绝缘层 有破损时 给管道施加的电流信号泄漏于周 围土 壤 中 并在地面上产生散发性 的电场分布 此时 用A型架接触地面 接收机便可测量到这种 电场 并能追踪到破损点的电位 3检测结果处理 3 1 P C M软件数据处理原理 由P C M发射机 向管道施加多个频率的电流信 号 用接 收机接收 同频率的发射机信号 电流在 沿管道传送 的过程 中 电流 的逐渐衰减变化 与管 道防腐层的绝缘 电阻率有关 反映 电流衰减 变化 的关系式为 I I o e 一 1 式中 I 距离为0 时的管道 电流值 E A x 距离 m a 衰减系数 a F R G C L f 与管 道 防腐层类型 管道直径 厚度 材质等有关 R 管道纵 向电阻率 Q m G 横 向电导率 S m C 管道与大地间的分布电容 IJ F m L 管 道的 自感 m H I I r f 外加电流频率 H z dl n I 一 lx 通过测定一系列距离的电流值 可 以求得 a 用来表征管道外涂层绝缘 电阻的特征 参数飚定义为 管径 m 2 R F Q 根据相关 软件和经验公式 可 以求得R 3 2处理结果分析 P CM配 套 的软件对 处理 结 果进行 分析 依 据 电流的衰减 变化值 计算R 值 通过R 行业 标准规定管道 防腐层绝缘 电阻率计算等 级划分如 下 绝缘电阻率 级别 防腐层老化状况 R Q m 2 一 级 优 1 0 0 0 0 基 本无 老化 二级 良 5 0 0 0 1 0 0 0 0 轻微老化 无剥离或损坏 老化较轻 基本完整 沥青发 三级 可 3 0 0 0 5 0 0 0 脆 老化较严重 有剥离较严重吸 四级 差 l 0 0 0 3 0 0 0 水现象 五级 劣 i 0 0 0 老化和剥离严重 轻剥即掉 4 检测中应注意的问题 4 1信号回路 P C M检测需要有发射机 向管道施加 信号源 一般选取管道沿线的测试桩 阀井处和 裸露在外部 的金属设施等 接地极可选取沿线 的 牺牲阳极或者单独设置的接地极 有些土壤干燥 的区域 需加水 降低土壤的 电阻率 也可促使接 地极和土壤 良好接触 4 2发射机提供 的管道中信号 电流大小依据时间情 况确定 如防腐层老化严重 电流衰减快 需要 加大信号的输 出 否 则发射信号范 围短 影响检 测效率 一般情况下 P C M接收机检测到信号小 于1 0 mA时 应更换信号输入点 4 3 P CM地 极 一 般 设 在 距 检 测 管 线 垂 直 方 向 3 0 5 0 m以外之处 除非可 以确定与 目标管线绝缘 良好 一般不能将其他管道 金属构架作为地极 使用 但可利用池塘 水沟 建筑物 的接地线 避雷针地极等 5结束语 P