埋地壓力管道破損點檢測技術(shù)的應(yīng)用

徐 薇，吳智海

（吐魯番市特種設(shè)備檢驗檢測所，新疆吐魯番 838000）

研究方向：為達到對管道狀況有全面準確的了解，防止管道事故的發(fā)生，管道檢測可分為管道外檢測和管道內(nèi)檢測，檢測設(shè)備放在管道外部來對相關(guān)的管道情況進行了解的為管道外檢測，如對管道的防腐層和地下埋深狀況的探測。

進展情況：各國政府處于安全與環(huán)境等方面的綜合考量，愈加重視管道內(nèi)檢測，尤其是管道發(fā)達的西方國家，在20世紀50年代就開始采用漏磁檢測器對管道實施了內(nèi)檢測。由于管道安全具有特殊的重要性，我國也陸續(xù)從國外引進一些先進的檢測技術(shù)和設(shè)備，但是相比于發(fā)達國家，依然存在一定的差距。我國管道檢測技術(shù)和設(shè)備依然處于發(fā)展階段。存在問題：①在檢測技術(shù)和設(shè)備的科研水平與世界先進水平有一定差距。②管道經(jīng)營管理者對管道檢測的重要性認識不足。

選題的意義：利用漏磁檢測技術(shù)對管道實施了內(nèi)檢測，對管道的狀況進行有效地掌握，并且及時了解管道腐蝕的規(guī)律，以便能對管道未來狀況進行科學(xué)的預(yù)測，并制定有效的應(yīng)對措施，防止發(fā)生安全事故。

1 工程概況

受某某縣某某燃氣公司的委托，某某地區(qū)某某檢驗所對其天然氣管道進行檢測，同時對這部分管道進行評估。本次檢測工作于 2010-4-22日至2010-4-26日進行。

2 檢測技術(shù)依據(jù)及探測要求

2.1 工程檢測執(zhí)行的規(guī)定和標(biāo)準

（1）《鋼質(zhì)管線及儲罐防腐與保護調(diào)查方法標(biāo)準》（SY/T0087-2010）

（2）《埋地鋼質(zhì)管道防腐層大修理技術(shù)規(guī)定》（SY/T5918）

（3）《地下管道防腐層破損地面檢測評價標(biāo)準》

（4）《埋地鋼質(zhì)管道防腐層絕緣電阻率現(xiàn)場測量技術(shù)規(guī)定》（SY/T6063-2010）

2.2 檢測范圍

根據(jù)合同范圍內(nèi)的防腐層狀況檢驗，并對管道進行評估。

（1）使用管道防腐層絕緣電阻測量儀測試防腐層的絕緣電阻率。

（2）在非開挖前提下，利用埋地管道外防腐層狀況檢測儀測量防腐的漏點，確定挖坑檢測點。

（3）對于埋地管道用氣體檢漏儀進行天然氣泄漏檢測。

（4）對管道的壁厚進行超聲波檢測。

2.3 檢測要求

地下管道防腐層破損地面檢測評價標(biāo)準見表1。

表1 地下管道防腐層破損地面檢測評價標(biāo)準

SY/T0087-2010《鋼質(zhì)管線及儲罐防腐與保護調(diào)查方法標(biāo)準》和SY/T5918《埋地鋼質(zhì)管道防腐層大修理技術(shù)規(guī)定》標(biāo)準：

表2 SY/T0087與SY/T5918標(biāo)準要求

3 檢測技術(shù)簡述

本次檢測主要是對合同范圍內(nèi)的管道進行防腐層絕緣電阻的評估，對測區(qū)范圍內(nèi)的地下管道防腐層缺陷檢測進行定位，同時用氣體檢漏儀進行氣體泄漏檢測，對管道壁厚進行常規(guī)檢測。

3.1 防腐層絕緣電阻的測量

防腐層的單位面積絕緣層電阻是絕緣電阻（率），絕緣層漏敷的數(shù)目和大小決定電阻的大小，可以通過電阻（率）對防腐層的質(zhì)量進行反映。如果可以對防腐層絕緣層電阻進行精準的測量，便可以對埋地管道防腐層質(zhì)量情況進行反映。對地下管道防腐層絕緣電阻的評估采用變頻選頻法，原理是向地下管道施加一定頻率的電磁信號，將信號的衰耗程度通過儀器收集，將得到的數(shù)據(jù)輸入計算機，就能準確計算出管道防腐層絕緣電阻值，從而對管道的防腐層進行定量的分析。

3.1.1 探管原理

將特定的高頻調(diào)制電磁波信號發(fā)射到地下管道，這時地下管線就可以帶電，并產(chǎn)生電磁場，在地表探測時，接收機可以接收到交變磁場的分布，在對地下管道的位置與走向等進行確定時，可以通過數(shù)據(jù)變化規(guī)律確定。

3.1.2 探管方法

3.1.2.1 定位方法

（1）極大值法：該方法就是對磁場水平分量的測量，這時便可以在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極大值（見圖1）。

圖1 極大值法示意圖

（2）極小值法。該方法就是對磁場的垂直分量進行測量，在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極小值或零值（見圖3.2）。

圖2 極小值法示意圖

上面說的兩種方法，在實際應(yīng)用中效果比較明顯。極大值法在信號響應(yīng)幅度上，呈現(xiàn)出大且寬的特征，目標(biāo)容易被發(fā)現(xiàn)；極小值法的信號主要集中在目標(biāo)附近，具有較高的定位精度。因此在對位置進行確定時，首先使用極大值法確定大概范圍，然后使用極小值法進行精準的定位。

3.1.2.2 管線位置、走向的探測

打開探管儀，拉伸探桿，保持長度為最佳長度，對螺桿進行順時針旋轉(zhuǎn)，旋緊。確定中心為發(fā)射機，半徑為20～30m，通過環(huán)形探測（極大值法或極小值），讓探管儀可以對最大或最小信號進行接收，然后確定管線位置。通過峰值法在管線的位置處對探頭進行轉(zhuǎn)動，然后通過角度對信號強度進行確定，則與探頭垂直的方向即為管線的走向。然后沿管線走向作“S”形向前探測管線。

3.1.2.3 測深方法

常用的管線測深方法有45°法、80%法和極值法。

45°法測深。在確定管線位置時，利用最大值法找到位置A，標(biāo)記后對探頭的角度進行調(diào)整，讓探桿保持45°角，這時將探頭沿垂直管線方向一側(cè)移動，對信號最小的位置B進行確定，由圖3可知，管道中心為O，這樣△ABO為一等腰垂直三角形，所以AB=AO，即為埋土深度。

圖3 45°法測深原理示意圖

3.1.3 管道防腐層缺陷的檢測

3.1.3.1 檢漏原理

將特定的電磁波信號利用發(fā)射機向地下管道發(fā)射，當(dāng)在地下的管道防腐層有破壞點時，就會與大地形成回路，并開始向地面輻射，信號最強的點便在破損點正上，通過這樣的方式確定破損點。

3.1.3.2 檢漏方法檢漏方法，采用“人體電容”法。它是用人體做檢測儀的感應(yīng)元件沿管道走向檢測。

3.2 管道外防腐層破損點撿漏

3.2.1 檢漏原理

發(fā)射機向地下管道發(fā)送特定的電磁波信號，在地下管道防腐層破損點處與大地形成回路，并向地面輻射，在破損點正上方輻射信號最強，根據(jù)這一原理找出管道防腐層的破損點（見圖4）。

圖4 防腐層破損點檢測原理圖

3.2.2 檢漏方法

檢漏方法，采用“人體電容”法。它是用人體做檢測儀的感應(yīng)元件沿管道走向檢測。

需要檢測人員2名，將金屬手表戴好，在表帶上戴上檢測線夾，2名檢測人員需要保持3m的距離，并且兩人成橫向，其中一個人需要在管線的正上方。檢測人員開始對靈敏度和增益大小進行調(diào)節(jié)，然后將檢測儀的靜態(tài)信號控制在合理范圍內(nèi)，一般為0～50mV。，2名檢測人員在行走期間，對信號和音響的變化進行檢測，如果都比較小，這就說明防腐層并沒有損壞，如果聲音較大，這時就說明有破損，計數(shù)器計數(shù)一次（見圖5）。如果對所測漏點有疑問，可采用減小增益返回進行驗證。

圖5 “人體電容法”防腐檢測示意圖

3.2.3 漏點大小的確定

理想狀況下，根據(jù)檢測信號強弱，選擇不同的波段測出漏點處的電流，通過漏電電流大小來確定漏點的大小，漏點電流越大，漏點越大（見圖6）。

圖6 電磁場信號的地面形態(tài)與破損點關(guān)系示意圖

3.2.4 漏點個數(shù)的測定方法

當(dāng)漏點異常被檢測儀檢測到后，脈沖信號會在儀器內(nèi)產(chǎn)生，對所測管線的漏點總數(shù)可以通過計數(shù)器進行統(tǒng)計。

3.2.4.1 漏點處的電輻射分布

當(dāng)?shù)叵鹿芫€被加入交變電流信號后，若在管道存在防腐層破損，該信號電流就會在破損處泄漏入大地，由于IR降的存在，在地底下的等電位分布是在以破損點正上方為中心呈平面圓形分布，其周圍電位分布呈等距離等電位，若兩名檢測人員站在離中心點等距離位置，接收機示值為零，即稱為等距離回零法，這種電位用萬用表也可以測到（見圖7～圖8）。

圖7 破損點電位梯度立面分布圖

圖8 地表等電位梯度平面分布圖

3.2.4.2 檢測儀的使用及漏點的確定驗證

（1）縱向法復(fù)測。采用縱向法檢測，前面的人探測管位，后面的人檢漏，當(dāng)前面的人走到破損點時示值出現(xiàn)由小到大、又由大到小的變化過程，后面的人走到該處時，示值有同樣的反應(yīng)，就可初步確定示值最大點即為破損點（見圖9）。

圖9 縱向法示意圖

（2）等距回零法：在驗證時使用等距回零法，就是將中心確定為漏點，2名檢測人員對于漏點的位置相等時，這時就發(fā)現(xiàn)在檢漏儀上的數(shù)值為0，這時定位則是準確的。而這個特征是點狀破損特有的。如果兩名檢測人員距漏點中心等距離，但是顯示值不能回0，就說明有連續(xù)的，大小不一致的破損點存在，且也有可能是小漏點。或者有連續(xù)大小不等的破損點。

（3）平行走向移動電位法采用此法驗證時，一人持接收機在管線一側(cè)4～6m距離，沿管道正上方與管線走向作平行移動，示值出現(xiàn)由小到大、由大到小的變化時，最大點就是防腐層破損點，即漏點。

更大漏點的二次測量：當(dāng)存在特大漏點，顯示值為1，這時就要進行2次以上的測量，漏點實際測量值確定為疊加值，以漏點中心，在漏點附近有1名檢測人員時，示值已達到1 000mV，然后在距離漏點中心等半徑距離的位置，另一名檢測人員進行移動，示值在電位梯度圈時為0，并且就移動到中心點，示值又會變大，將兩次或多次所測的示值相加就是該漏點的實際信號值。

3.2.4.3 漏點的開挖驗證法

在確定泄漏點后，需要反復(fù)的驗證才可開挖，當(dāng)破損在末端被挖到后，需要將管道挖到1m以上長度，懸空20m，這樣便可以將漏點的位置找到，如果沒有發(fā)現(xiàn)漏點，管道底部也有可能存在，也有可能是肉眼無法發(fā)現(xiàn)太小的漏點將原來挖的鐘形坑擴開成長方體坑，開挖過程中，管道處于懸空狀態(tài)，地面上就檢測不到泄漏電流，如果電流還能在地面上測到，說明定位點與開挖點不一致，在開挖坑的兩邊電位會不相等，可向電位高的那一邊繼續(xù)挖，便可挖到漏點。如果不能直接看到漏點，可用下面方法再進行驗證：

（1）高壓電火花檢測法。利用電火花檢漏儀的毛刷探頭，在已被挖掘的管道表面平刷，當(dāng)高壓探極經(jīng)過微小的破損點時，就會發(fā)生高壓擊穿，產(chǎn)生電火花放電，并同時發(fā)出聲光報警，此法很容易找出極小漏點。當(dāng)在城市燃氣管道檢漏時，絕對不能用高壓電火花檢驗法，以防泄漏燃氣達到爆炸極限，引起爆炸。在成品油輸油管道也要注意。

（2）濕布手工觸摸法。用一濕布或濕海綿，將挖掘的管段濕潤，然后檢測人員將檢漏金屬線金屬魚夾與人體電性相連，再用手沿管線觸摸，摸到破損處時，儀器示值音響均會變大，再用放大鏡放大，以便觀察。

（3）鏡面反照法。在破損點位于管道底部，人眼不能直接觀察時，可用一面較大的鏡子，再用放大鏡放大，以便觀察。

（4）地表電位再測法。采取了上述三種方法仍不能找到破損點時，說明漏點定偏或開挖人員挖偏，在此種情況下地表仍有電位。破損點開挖驗證如圖10。

圖10 防腐層破損異常開挖示意圖

1、5地表泥土，當(dāng)破損點在2處時，仍未被挖出，地表1的電位要比地表5一邊的電位大得多，3、4破損點在此處時，管道已被挖出懸空，不能通過土壤傳導(dǎo)電流，故1、5處地表無電位，破損點在3時，可以直接看出，破損點在4時，由于在管道中下部要用鏡片反照才能看出，太小時還需放大鏡才能看到。

3.2.4.4 管道氣體泄漏檢測

當(dāng)輸送可燃性氣體的地下管道被腐蝕或破裂穿孔后，由于氣體具有擴散性，它從管線中泄漏后，要向四周擴散，故近泄漏點處濃度高，遠泄漏點處濃度低，利用氣敏探頭進行濃度探測，當(dāng)接觸到可燃性氣體后，傳感器輸出電壓信號增大使得檢漏儀表頭指示迅速變大，并同時發(fā)出音響報警信號。

4 檢測儀器設(shè)備

（1）SL-2088地下管道防腐層探測檢漏儀（CHINA）

（2）SL-AY508管道防腐層絕緣電阻檢測儀（CHINA）

（3）SL-808氣體檢漏儀（CHINA）

（4）TT-100超聲波測厚儀（CHINA）

5 檢測成果

本次地下管道檢測的成果見表3。

表3 天然氣管道防腐層絕緣電阻測量結(jié)果

續(xù)表

6 結(jié)論與建議

在這次檢測中，根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)得出這樣的結(jié)論：城區(qū)管網(wǎng)管道外防腐層的功效良好，用SL-2088檢測儀器未檢測出相對比較大的漏點。但是，在蒲昌路探測出管道埋深不夠，管道外防腐層已出現(xiàn)老化跡象。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：

（1）管道建設(shè)在先，道路建設(shè)在后，將管道回填土部分去除。

（2）管道所埋地區(qū)土壤干燥，堿性較大。

（3）管道所埋地區(qū)地表環(huán)境溫度較高。

（4）燃氣公司巡檢措施及方法不到位。

根據(jù)檢測結(jié)果給出建議：在出現(xiàn)管道埋深不夠處，需進行檢查，常規(guī)巡檢時，注意人為的破壞。