多頻管中電流法在管道外防腐層檢測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究*

程 華 羅 軍 陳曉俊 張松釗 趙健光 毛興東

(1.長(zhǎng)慶油田第二輸油處 甘肅慶陽(yáng)) (2.中石化中原油田采油二廠 河南范縣)

多頻管中電流法在管道外防腐層檢測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究*

程 華1羅 軍1陳曉俊1張松釗1趙健光2毛興東2

(1.長(zhǎng)慶油田第二輸油處 甘肅慶陽(yáng)) (2.中石化中原油田采油二廠 河南范縣)

輸油管道外腐蝕是引發(fā)管道失效的最主要因素之一。PCM通過(guò)計(jì)算管道防腐層絕緣電阻來(lái)判斷管道外防腐層的狀態(tài),近年來(lái)在管道檢測(cè)中得到較為廣泛的應(yīng)用。但實(shí)際使用后發(fā)現(xiàn),對(duì)于丘陵山地的埋地輸油氣管道,其軟件評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際外腐蝕情況有一定差距。通過(guò)理論研究發(fā)現(xiàn),造成防腐層的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)不符的主要原因是:管道分布電容、管道分布電感,尤其是管道分布電感是影響防腐層絕緣電阻評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)。該研究修正了多頻管中電流法評(píng)價(jià)軟件給出的管道分布電感推薦值,并采用現(xiàn)場(chǎng)開挖的方式進(jìn)行驗(yàn)證,使PCM檢測(cè)的評(píng)價(jià)結(jié)果更符合山地實(shí)際。

防腐層;多頻管中電流法;評(píng)級(jí)參數(shù)研究

1 PCM簡(jiǎn)介

PCM(Pipeline Current Mapper),即為管中電流法或多頻管中電流法,主要是測(cè)量管道中電流衰減梯度,因此也叫電流梯度法。PCM系統(tǒng)[1]主要由一臺(tái)發(fā)射機(jī)、一個(gè)接收機(jī)和一個(gè)A字架組成。具有管線定位、測(cè)深、電流測(cè)量和電流方向功能,可以對(duì)任意長(zhǎng)度管道防腐層狀況進(jìn)行評(píng)估,從而可以分段評(píng)估防腐層的老化狀況,配上A字架可以將防腐層破損點(diǎn)定位在幾厘米之內(nèi),即使有支管或構(gòu)成管網(wǎng)時(shí)也能進(jìn)行有效地檢測(cè),一次連接探測(cè)距離可達(dá)30 km,接收機(jī)可存儲(chǔ)400個(gè)記錄,并可下載到電腦上打印成圖形。

PCM管道防腐層狀況檢測(cè)系統(tǒng)包括以下三個(gè)部分:

①現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量用的多頻管線定位測(cè)量?jī)x;

②配套的管道外防腐檢測(cè)專用軟件;

③通用型的PC機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)。

2 處理軟件

處理軟件作為PCM系統(tǒng)的配套軟件,運(yùn)用軟件計(jì)算防護(hù)層電阻時(shí)需要輸入管道直徑Φ、管壁厚度P、測(cè)量頻率f、每米管道防腐層電容C、每米管道防腐層電感L共5個(gè)參數(shù),如圖1所示。其中管道直徑對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大,檢測(cè)頻率在現(xiàn)場(chǎng)錄取數(shù)據(jù)時(shí)確定。該軟件通過(guò)計(jì)算防護(hù)層電阻值來(lái)評(píng)價(jià)管道防腐層等級(jí)。

圖1 處理軟件及多頻管中電流法輸入?yún)?shù)

3 多頻管中電流法防腐層評(píng)級(jí)參數(shù)選取

3.1 評(píng)級(jí)參數(shù)敏感性分析

我們選擇某條山地管線進(jìn)行分析,對(duì)管道壁厚、電容、電感這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,得出其對(duì)管道防腐層絕緣電阻值的影響規(guī)律,見圖2、圖3、圖4。

3.2 L、C值修正

從上述敏感性分析可知,在多頻管中電流法對(duì)防腐層絕緣電阻值的計(jì)算中,管道分布電容C、管道分布電感L對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大,但分布電容C不足以改變?cè)u(píng)判等級(jí),而管道分布電感L對(duì)防腐層絕緣電阻值的影響最大,足以改變計(jì)算結(jié)果的評(píng)判等級(jí)。我們發(fā)現(xiàn),在管道的有效分級(jí)區(qū)間內(nèi),管道防腐層絕緣電阻值隨管道分布電感L的變化基本成線性關(guān)系。因此,有必要對(duì)管道分布電感L評(píng)價(jià)軟件推薦值進(jìn)行修正,使PCM對(duì)防腐層絕緣電阻值的計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況,而管道分布電容C采用軟件推薦值0.04μF/m。

圖2 防腐層絕緣電阻值隨管道壁厚的變化規(guī)律

圖3 管道防腐層絕緣電阻值隨管道分布電容C的變化規(guī)律

圖4 防腐層絕緣電阻值隨管道分布電感的變化規(guī)律

軟件給出的推薦值(L為0.003 mH/m,C為0.04 μF/m),在X1線、X2線的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中采用“電流—電位法”檢測(cè)出的防腐層絕緣電阻值比采用PCM檢測(cè)出的防腐層絕緣電阻值高3～3.4倍。因此,在PCM軟件評(píng)價(jià)過(guò)程中相應(yīng)地將L值提高3～3.4倍,則檢測(cè)結(jié)果就更符合實(shí)際情況,即應(yīng)將原軟件推薦值L為0.003 mH/m,修正為0.009 mH/m～0.0102 mH/m。

4 實(shí)例驗(yàn)證

我們以某氣礦X井—輸氣站間管道作為對(duì)比檢測(cè)對(duì)象,分別采用軟件推薦的L、C值和修正后的L、C值對(duì)其防腐層絕緣電阻值進(jìn)行了計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)防腐層的等級(jí)。計(jì)算結(jié)果見表1、表2。

表1 采用推薦的L、C值計(jì)算出的防腐層絕緣電阻值和等級(jí)

表2 修正L、C值后計(jì)算出的防腐層絕緣電阻值和等級(jí)

采用修正的L值計(jì)算,把X29井-X25井段防腐層等級(jí)從五級(jí)提升為四級(jí);超房邊露管-箭村防腐層等級(jí)從四級(jí)提升為三級(jí),其余地段等級(jí)未變。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)挖坑檢測(cè),X29井-X25井管道防腐層外觀有破損但未露鐵,粘結(jié)力弱,防腐層等級(jí)應(yīng)為四級(jí);超房邊露管—箭村管段防腐層外觀未見破損,粘結(jié)力弱,防腐層質(zhì)量等級(jí)應(yīng)為三級(jí)。

現(xiàn)場(chǎng)挖坑檢測(cè)證明,調(diào)整后的管道分布電感L所評(píng)價(jià)出的防腐層質(zhì)量等級(jí)更符合管道實(shí)際情況。

5 結(jié) 論

(1)多頻管中電流法(PCM)可一次性完成防腐層絕緣電阻檢測(cè)和確定防腐層破損漏電點(diǎn),這一特點(diǎn)是其它檢測(cè)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,因此多頻管中電流法值得推廣。

(2)GDWFF處理軟件中管道與地分布電容C、管道分布電感L對(duì)防腐層評(píng)價(jià)結(jié)果影響較大,其中管道分布電感L是敏感參數(shù)。

(3)L值與防腐層絕緣電阻值在管道有效評(píng)級(jí)范圍內(nèi)逼近正比關(guān)系,而C值的影響較小;

(4)研究和開挖驗(yàn)證表明,在用多頻管中電流法(PCM)對(duì)山地管道進(jìn)行防腐層絕緣計(jì)算時(shí),L值應(yīng)由推薦值0.003 mH/m修正為 0.009 mH/m～0.0102 mH/m。C值可采用推薦值,其計(jì)算結(jié)果更符合管道實(shí)際情況。

[1] 耿 鉑,余越泉,王健健.PCM管道電流檢測(cè)系統(tǒng)介紹及應(yīng)用[J].腐蝕與防護(hù),2002,23(1)

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Study on the ap- plication of PCM method in anti-corrosion layer testing parameters rating. Cheng Hua,Luo Jun,Chen Xiaojun,Zhang Songjzhao,Zhao Jianguang and Mao Xingdong.

Buried steel pipeline corrosion is one of the most important factors in the failure of the pipeline.Through the pipeline coating calculation to determine pipe insulation resistance,PCM has been widely used in recent years in the pipeline inspection.However,to the buried gas pipelines under hills and mountains,there is difference between the evaluation results and the actual state.Studyfinds that the coating of the evaluation results and the actual status is not the main reason.Distribution channels and capacitors,inductors in the distribution pipeline GDWFF processing software in the preservation influence the results greatly,in particular the distribution channel,which is the key parameters to influence Coating insulation resistance evaluation.This article modifies the recommended pipeline distribution inductance L value suggested by PCM software evaluation.The value is verified by field excavation,so the PCM test results are more practical in the mountain areas.

Coating;PCM Method;Principle Research

TE832

B

1004-9134(2010)01-0056-02

四川省科技攻關(guān)計(jì)劃(中俄合作)項(xiàng)目(05GG021-021)資助

程 華,男,1977年生,技術(shù)員,2002年西安理工大學(xué)工商企業(yè)管理專業(yè)畢業(yè),現(xiàn)從事管道安全方面工作,郵編:745000

book=5,ebook=68

2008-11-13編輯姜 婷)

PI,2010,24(1):56～57,60

·儀器設(shè)備·