PCM在长输管道检测应用中的一些建议

1、PCM在长输管道检测应用中的一些建议The proposals of Application about the PCM during the inspection long pipeline姚小静1 张峰1 席光峰11 山东省特种设备检验研究院，山东济南，2500131 Shandong Inspection and Research Institute of Special Equipment，Jinan，2500132 The Institute of Chemical Plan and Design of Shandong Province，Jinan，2500133 Shandong

2、 institute of business and technology，Yantai，264005Abstract：We give a detail introduce about the principle of the PCM, such as the preparations, the attentions during the inspection, date processing in later .Connecting the inspection application during the LiaoTai long pipeline, Proposed some sugge

3、stion, In order to improve the efficiency and accuracy of inspection of PCM.Keywords: Pipeline Current Mapping System the long Pipeline Buried pipeline Outer coating failure coating 摘要：本文详细地介绍了PCM的工作原理，针对长输管道检测准备工作、检测过程中应该注意的问题、后期数据处理及曲线划分，结合聊泰长输管线现场应用，提出了一些建议，便于进一步提高PCM测绘系统的检测效率和检测精度。关键词：PCM测绘系统，长输

4、管道，埋地管道，外防腐层，破损点1前言长输管道一般为埋地敷设，地理环境复杂多变，一旦发生事故，会带来巨大的经济损失和人员伤亡。在众多事故因素中，管体腐蚀是导致长输管道事故的主要原因，而外防腐层和阴极保护是目前防止管体腐蚀的最有效措施，因此防腐层和阴极保护效果是判断管道是否安全运行的主要途径。本文就PCM如何高效率的应用于长输管道外防腐层非开挖检测评价，总结了一些浅显的建议，有利于现1：防腐层完好时检漏信号曲线；2：防腐层A点有漏点时，检漏信号曲线图1 PCM检漏原理场更好的应用，提高检测效率和检测精度。2多频管中电流法（PCM）检测原理如图1所示1，发射机从管道检查头（或阴极保护电流供入点）向

5、管道施加某一特定频率或多个频率的激励信号，激励信号自发射点开始沿着管道两侧传输，管中电流信号强度将随着管道距离的增加而衰减，管道电流流经管道时，在管道周围产生一个磁场，利用接收机在管道上方按一定间隔检测管中激励信号的强度。当管道防腐层性能均匀时，管道中的电流衰减率与距离成线性关系，管道防腐层绝缘性越好，涂层的绝缘电阻值越高，电流衰减越小。若存在电流的异常衰减段，证明存在电流的泄漏点或管道分支点，通过分析可判断出防腐层的绝缘性能下降以及破损的部位。再使用“A字架”精确定位防腐层破损点。此外，根据各个检测点的间距和电流强度纪录，通过计算机程序处理分析后，即可计算出各管段防腐层面电阻值，然后根据值的

6、大小给出管道防腐层的质量评级。该方法操作简单，目前在国内得到广泛应用。2检测准备工作中的注意事项21查看被检管道原始资料在开始检验工作之前应尽可能多地了解管道的相关信息，熟悉管道的分布、管道运行状况、穿跨越地段、被检管道区域内的其他管线分布、阀门、管线阴极保护测试桩及其他一些相关信息；同时应该参考日常的记录，如阴极保护电位的测量结果、曾被开挖和修复过的防腐层地点和时间，以及开挖过程中发现破损的严重程度、诱因、修复结果等相关报告。22发射机地极的选择1）接地极一般打在垂直管道方向3050m以外的地方，地极不能接在其他管道或金属构架之上，以免信号传入测量区产生干扰，但适于放在水沟或池塘当中。应该注

7、意的是，在寒冷的季节，由于河流结冰，接地电阻会很大，则检测电流也很难满足要求。2）接好地极之后，应检查接地回路电阻，回路电阻应在数十欧姆至数百欧姆之间。如果地极接地不好，可浇水以降低接地电阻。3）地极尽量不要连接在相邻管道或其它金属构件上，以免信号传入测量区产生干扰。值得注意的是如果地极是接在电线杆的地线上，应该先预测一段管道，观测检测信号的变化，如果变化幅度较大，此地极有可能是接在了与被检管道交叉的埋地电缆上，此时应该从新选择接地地点。23接入点的选择发射机为管道提供信号的原则是尽量使管道上有较强的信号电流，使相邻伴行管线上尽量没有信号，或使其它管线上的信号最小，为此应该注意：1）当被检管道

8、有多个供入点可供选择时，要尽量选择管道分布最稀疏、防腐层状况较好的位置作为供入点。2）靠近信号输入点的位置附近时不能进行检测的，至少应该在10m以外。3检测过程中应该注意的问题31管线的跟踪识别1）目前的管线检测一般选用128Hz，否则应该根据现场实际需要，选定工作频率，检查该频率是否存在干扰，若干扰太强应该选用其它频率。2）检测过程中增益一般保持在小于等于75，过大或过小，都会影响检测的精度。3）用峰值探测管线的位置和方向，用零值进一步验证管线位置，当峰/零值定位基本重合时，说明管线附近没有其他管线的干扰或者干扰很小。当峰零位置不一致时（峰零值所定的管线位置间隔大于20cm时），表示被检管线

9、存在干扰。此时的峰/零值点均不能准确指示管线的位置。实际的管线在靠近峰值的一侧，且是在峰零值间距一半（靠近峰值一侧）的位置上。4）在管线的拐点、支管（三通）接头等地段，信号磁场会出现一些畸变。对于有三通的管线，首先确定主管线的路径并做标记，再以一定间距读取信号电流值，在出现电流衰减的管段和探测支管出现的位置，具体做法为：旋转接收机90度，距离管线3m以外进行搜索，即可发现支管上的信号，从而确定支管出现的位置。而对三通进行检测时，最可靠的方法是将发射机信号加在支管上，信号电流由支管流到主管线上，然后由三通点向主管线的两个方向传导。令接收机的宽面与主管线成直角，搜索该信号，主管线上的三通分支点处将

10、显现零值。5）管道拐弯的检测方法：首先沿管线的路由向前追踪管线，当检测到管线拐点处，则继续沿刚刚追踪管线的路由向前就检测不到管线，在管道信号消失处，做半径为5m的圆形搜索，可确定管线拐向。对管线深度及电流的测量，应在离拐点5m之外才可得到精度高的数值。32“A字架”的使用当用“A字架”对可疑管段进行复测时，在破损点附近时，接收机面板读数一般在4060dB，漏点很大时可能大于70dB。以1m的间隔沿管线的走向进行检测，则dB值读数上升后，短暂下降，又上升，之后数值会逐渐下降；当箭头改变方向的位置，说明破损点就在箭头方向改变附近位置，然后重新以更小的间隔进行前后检测，直到找到电流方向的变化点、毫伏

11、分贝（dB）读数最低的位置，此时可以肯定破损点就在“A字架”的中点位置。将“A字架”转90度，检测出的破损点就在“A字架”的正中央。值得一提的是，当管线处在市区或水泥/沥青路面下时，将“A字架”的探针插入大地会遇到困难，方法一是在偏离管线上方有土壤的位置进行检测，二是在路面上浇点水，使探针能够采集到地面的电压信号。33检测电流值大小发射机的信号强度以够用为原则，并非越大越好。因为较大的信号强度会缩短电源的工作时间，但是管道中的传输电流随着距离的增大而逐渐减小，在检测过程中最小不应小于100mA，否则防腐层等级划分结果便会失真。34破损点的可能位置防腐层破损点一般分布在河流或小溪，而且岩石中的管

12、道要比松软泥土中的管道防腐层先破损；管线在公路下面的穿越，当管道敷设竣工后，在其邻近位置又进行了开挖（如土木工程或其它管道的施工）的地方；管道的连接位置，主要是指有不同的单位在不同的时间施工的管件连接部位；被后期施工占压的管道；管线位于大片树林中（树根的生长有可能会破坏防腐层），管线的小半径弯头等部位，因此建议在这些地区，检测间距应该相应的小一些。35防腐层缺陷的判定和定位防腐层质量分为防腐层局部缺陷和整体老化。根据经验统计，可以按照下表盘定其防腐层缺陷类型。同样的dB值并不一定能说明二者破损程度相同，因为埋深不同、土壤含水量不同、周围环境都会对其产生影响，因此dB值只是从量的角度说明破损的程

13、度，不能一概而论。根据经验总结，dB值的大小与防腐层局部缺陷的关系如表1所述。表1dB值递减与防腐层局部缺陷之间的对应关系dB值递减率（dB/km）防腐层局部缺陷类型备注<30正常基本完好，防腐层无明显缺陷60100局部防腐层破损防腐层有局部缺陷300500严重破损或搭接存在交叉管线36曲线分段后期管线分段划分是否合理是防腐层质量等级划分的首要条件。在进行管线分段时，应排除异常干扰信号。一般无干扰时，电流曲线总的变化趋势为呈弧状衰减，当存在异常干扰时，则呈锯齿状，如图所示。因此在进行Rg值计算，若电流曲线出现锯齿状时，应结合检测现场环境，排除干扰，得到真实的防腐层等级划分。图1 电流随距

14、离变化曲线 4现场应用聊泰天然气长输管线地跨两个市区，途经泰安、肥城、石横、平阴、东阿、聊城等市区，全线共长约113km，管道材质为L360螺旋焊管，管道规格为355.6x6.4，防腐系统为三层PE与外加电流阴极保护，防腐层厚度为1.8mm。该条管线途经地理环境复杂，部分管段穿山而过、穿越汇河、黄河、沟壑、公路、厂区、水沟、树林等，这些部位在施工过程中极易造成防腐层破损，此条管线从投产运行以来从未进行过检验，为了更好地对管道进行管理，及时掌握管道的防腐效果，保障管道的安全运行，对此管道进行了外防腐层非开挖检验。41地极与接入点的选择由于此条管线每2km设置一个测试桩，由于13#测试桩丢失，考虑

15、到检测信号的传输有一定的距离限制，为了满足检测要求，计划将发射机接在14#测试桩上。14#测试桩旁边有一小河，一开始将地极插入小河中，但是当时正处于3月初，河底的泥土没有解冻，结果输出电流600mA也无法满足，后来则延长地线，放在距离接入点300m外的一个深井中，电流达到1000mA，此时发现距离14#测试桩6km处，电流为187mA满足检测要求。4.2干扰与破损点的判断1# 破损点2# 穿沟图2 14#-15管道单频分段图15#12#多处管段穿沟、跨路、过河，检测过程中电流变化较大。本文中仅以15#14#测试桩之间2km检测曲线为例，判断干扰点与破损点。如图2中所示，1#号点处的分贝值虽然已

16、达到98dB，但是由于此处方好处于爬坡段，电流变化较大，一旦过了此段电流值恢复正常衰减速率；2#号处于沟渠底，处于易产生破损的管段，因此虽然电流变化虽然较小，但使用“A字架”进行确认，发现此处防腐层存在破损，因此电流起伏较大，因为一旦存在破损点，虽然管道中的传输电流流入土壤，但是土壤中的电流又从破损点处流入管道，因此电流起伏波动变化不定，电流变化的趋势取决于流出和流入的电流差值，不过一般情况下，从大地流入管道的电流一般均大于发射机所流失的电流值。总的来说，不能只因为电流突然下降，便得出结论认为此处存在破损点，应该结合原始记录数据，结合检测环境，判断是否存在破损点。43防腐层等级划分由检测数据生

17、成相应的单频分段图，当Rg值越大，则说明电流衰减系数就小，即漏电小，防腐效果好，反之亦然，目前PCM使用的分析软件，则是根据SY/T5918-2004标准来对防腐层进行等级划分。划分管段时，应该去除异常干扰点，这样得出的等级划分更加接近真实的防腐层状况。图2中2#处锯齿状附近不应该参与管段的划分，这样得出的结论如表2所示。表2 防腐层质量等级划分X（m）Y（mB/N）Rg（K*m2）相关系数（Rxy）管段长度（m）防腐层等级60-9500.211>300.0-0.364890优1140-28301.239270.85-0.9291690优5破损点开挖验证对12#-15#测试桩之间发现的破损点进行了开挖，发现检测精度可以达到99%，如下图所示。 160x50mm dB=150120x40mm dB=130 80x40mm dB=120170x80mm dB=200图3 部分开挖点图片6结论1）PCM电流测绘系统能够精确定位防腐层破损点，早发现早修复，及时地了解管道的安全状况，有助于管道使用单位进行科学的管理，降低运营成本。2）通过检测可以发现，80%的防腐层缺陷都是管道敷设时产生的，因此及时地对新建管道进行非开挖检测，避免管道“带病运行”，把早期施工所引发的危害降至最低点，从而进一步延长管道的使用寿命。3）PCM虽然能够精确的定位防腐层破损点，但是不能判