埋地管道檢測(cè)防腐層破損點(diǎn)與犧牲陽極包的辨別方法

【摘 要】介紹了非開挖檢測(cè)的基本原理，細(xì)致分析了埋地管道外防腐層非開挖檢測(cè)的漏電點(diǎn)特性，通過分析漏電點(diǎn)特性提出判定方法，特別是提出了如何區(qū)分犧牲陽極包和防腐層破損點(diǎn)的方法。

【關(guān)鍵詞】非開挖檢測(cè);犧牲陽極包;防腐層漏電點(diǎn);埋地管道

中圖分類號(hào)： TE973.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）19-0198-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.096

0 引言

國內(nèi)的長輸管道在建設(shè)和運(yùn)營過程中，由于各種原因不可避免的會(huì)產(chǎn)生凹陷、變形、腐蝕以及外力破壞，其中腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性、使用壽命及造成管道失效的主要因素之一。據(jù)美國國家輸送安全局統(tǒng)計(jì)，美國45%的管道損壞是由于鋼管外壁腐蝕造成的，1981-1987年前蘇聯(lián)輸氣管道事故統(tǒng)計(jì)表明，總長約24萬公里的管線上曾發(fā)生了1210起事故，其中外腐蝕占了517起，占事故發(fā)生率的42.2%，從中國歷年輸油、氣管線事故統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示來看：管線腐蝕、外力損傷及機(jī)械損傷是導(dǎo)致管線泄漏及爆炸起火最重要的原因。隨著管道運(yùn)營時(shí)間的增長，由于土壤腐蝕、涂層缺陷等引起的管道外腐蝕失效是發(fā)生管道事故的主要因素，因此開展管道外腐蝕檢測(cè)技術(shù)研究具有重要意義，由此產(chǎn)生了很多的檢測(cè)技術(shù)[1]，將這些檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)中的儀器有PCM、DM、SL2818等。

在埋地管道防腐層非開挖檢測(cè)中，利用PCM、DM、SL2818等防腐層檢測(cè)儀器定位防腐層破損點(diǎn)的準(zhǔn)確率是非常高的，然而這些技術(shù)并不是萬能的，它們也有一定的局限性，也存在例外。本文主要討論這些例外的原因和如何辨別防腐層破損點(diǎn)的假信息。

1 原理基礎(chǔ)

PCM、DM、SL2818防腐層檢測(cè)儀的基本原理為，向管道施加特定頻率的交流信號(hào)，如果防腐層出現(xiàn)破損，信號(hào)電流就會(huì)從破損點(diǎn)流出，并以破損點(diǎn)為中心形成一個(gè)球形電位場(chǎng)，同時(shí)在破損點(diǎn)上方的某一水平面上形成一個(gè)圓形電位場(chǎng)，其中心正好處于破損點(diǎn)的正上方，通過確定圓形電位場(chǎng)的中心，就可以定位破損點(diǎn)的位置[1-8]。

2 例外原因

很顯然，防腐層檢測(cè)儀檢測(cè)到的電位場(chǎng)中心其實(shí)是所施加的交流信號(hào)在該位置的漏電點(diǎn)，還不能稱為“防腐層破損點(diǎn)”，需要鑒別是否是其他原因引起。這些原因有如下幾點(diǎn)：

2.1 犧牲陽極包

管道安裝階段，直接把犧牲陽極包（以下簡(jiǎn)稱陽極包）焊接到管道上的，很難區(qū)分漏電點(diǎn)是否為陽極包，還是防腐層破損點(diǎn)。陽極包的接線引到地面測(cè)試樁上，可以手動(dòng)斷開的施工方法，則可以區(qū)分陽極包和防腐層破損點(diǎn)。圖1和圖2所示為陽極包的兩種連接方式。

2.2 搭接電阻率很低的導(dǎo)體

在防腐層破損點(diǎn)位置或附近敷設(shè)有電阻率很低的導(dǎo)體（例如廢棄的電線電纜、建筑鋼筋、管道等等），這些導(dǎo)體會(huì)把信號(hào)導(dǎo)向?qū)w的兩端或?qū)w的破損點(diǎn)。儀器定位的漏電點(diǎn)其實(shí)不是防腐層的破損點(diǎn)，而是導(dǎo)體的兩端或?qū)w的破損點(diǎn)，如圖3所示。

2.3 其他

開挖后卻未發(fā)現(xiàn)防腐層破損的原因還有：破損點(diǎn)為針孔或細(xì)線漏電點(diǎn)，開挖時(shí)較難發(fā)現(xiàn);防腐層老化、電阻率低發(fā)生漏電，并未破損。

3 如何辨別

這些例外的漏電點(diǎn)都有自身專有的特點(diǎn)。只要把這些特點(diǎn)找到，就能把它們區(qū)分開來。在實(shí)際的檢驗(yàn)中，遇到最多的是如何區(qū)分陽極包和防腐層破損點(diǎn)。因此以下主要討論如何區(qū)分陽極包和防腐層破損點(diǎn)。

陽極包與管道的連接方式分為焊接和手動(dòng)連接。陽極包的敷設(shè)位置包括遠(yuǎn)離管道和貼近管道兩種方式，圖1和圖2所示為遠(yuǎn)離管道敷設(shè)方式，圖4所示為貼近管道敷設(shè)方式。

手動(dòng)連接，是把陽極包和管道的連接線接到地面上的測(cè)試樁，可隨時(shí)斷開陽極包和管道的連接，因此陽極包處于測(cè)試樁附近，很容易區(qū)分，如圖2所示。

焊接連接，是把陽極包的連接線焊接到管道上，地面上無任何陽極包的安裝標(biāo)志，無法斷開陽極包和管道的連接，如圖1所示。因此，陽極包的辨別主要集中在焊接連接方式上。

3.1 通過檢測(cè)與管道垂直方向的漏電點(diǎn)位置來區(qū)分

定位出漏電點(diǎn)的沿著管道走向的位置，然后再定位與管道垂直方向的位置，結(jié)果可能為如圖5～8所示。

從圖5和圖6中可知，敷設(shè)方式為遠(yuǎn)離管道的，其與管道垂直方向的漏電點(diǎn)位置與管道不重合，甚至可能出現(xiàn)兩個(gè)定位點(diǎn)。這是陽極包遠(yuǎn)離管道敷設(shè)方式的專有特點(diǎn)。

從圖7和圖8中可知，當(dāng)與管道垂直方向的漏電點(diǎn)位置與管道重合或相近時(shí)，意味著可能是陽極包，也可能是防腐層破損點(diǎn)。

判斷是否有搭接電阻率很低的導(dǎo)體時(shí)，也可參考本方法進(jìn)行。

3.2 通過檢測(cè)漏電點(diǎn)的電流方向來區(qū)分

陽極包的電流方向和活性、非活性破損點(diǎn)的電流方向如圖9～11所示。（注：正在發(fā)生腐蝕的破損點(diǎn)稱為活性破損點(diǎn)，未發(fā)生腐蝕的破損點(diǎn)稱為非活性破損點(diǎn)。）

定位漏電點(diǎn)后，利用DCVG判定漏電點(diǎn)的電流方向，電流從管道中流出來的為陽極包和活性破損點(diǎn)，電流從土壤中流入管道的為非活性破損點(diǎn)。

故，本方法能判定漏電點(diǎn)是否是非活性破損點(diǎn)。

3.3 通過密間隔電位測(cè)試來區(qū)分

假如3.2中的方法不能判定漏電點(diǎn)是非活性破損點(diǎn)，則該漏電點(diǎn)可能是陽極包和活性破損點(diǎn)兩者之一。因此，需要進(jìn)一步區(qū)分陽極包和活性破損點(diǎn)。具體方法如下：

通過對(duì)漏電點(diǎn)附近的管道進(jìn)行密間隔電位測(cè)試（CIPS），具體為以漏電點(diǎn)為中心，沿著管道兩側(cè)各檢測(cè)200米左右（可根據(jù)實(shí)際的陰極保護(hù)情況適當(dāng)調(diào)整）的密間隔電位，將電位數(shù)據(jù)和距離繪制成電位-距離曲線。假如是陽極包，則電位-距離曲線如圖12所示，電位最負(fù)的位置在漏電點(diǎn)附近，往管道兩側(cè)逐漸變正，即呈波峰的形狀，這是陽極包專有的特點(diǎn)。假如是防腐層破損點(diǎn)，則電位-距離曲線呈不規(guī)則形狀，其形狀如圖13所示。

故，本方法能判定漏電點(diǎn)是否是陽極包，還是破損點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）區(qū)分漏電點(diǎn)是陽極包還是防腐層破損點(diǎn)的方法有“（1）通過檢測(cè)與管道垂直方向的漏電點(diǎn)位置來區(qū)分”、“（2）通過檢測(cè)漏電點(diǎn)的電流方向來區(qū)分”和“（3）通過密間隔電位測(cè)試來區(qū)分”共三種方法。應(yīng)按照這三種方法的編號(hào)順序依序區(qū)分。

（2）假如對(duì)以上的某一種方法的判定結(jié)果不是很滿意時(shí)，可利用兩種或三種方法同時(shí)進(jìn)行。

（3）判斷漏電點(diǎn)是否是搭接電阻率很低的導(dǎo)體時(shí)，可參考方法“通過檢測(cè)與管道垂直方向的漏電點(diǎn)位置來區(qū)分”。

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