在役埋地管线外防腐层的性能测定与防腐等级评估
刘德俊-
在役埋地管线外防腐层的性能测定与防腐等级评估
前言
对油气管道的外防腐层情况进行
定期的性能测定，
准确掌握在役埋地管道防
腐层的工作状态，<
/p>
对及时发现和消除事故隐患，
保证长期安全生产，
避免重大事
故发生都有着重大的意义。
埋地管道的防腐
层因多种原因产生缺陷，
失去防腐效
果，导致管道腐蚀，因此，
有计划地开展管道防腐层检测和修复工作十分重要。
根据检测结果对管道防腐层进行评价
，
可为管道防腐层的使用、
修复和更换提供
科学依据。管道防腐层检测也是管道安全评价以及完整性管理的重要内容。
管道防腐层检测技术
防腐绝缘层是埋
地管道腐蚀控制技术中最重要的组成部分。
防腐绝缘层的质
量关
系到管道的使用寿命，
也是管道运行中必须关注的问题。
目前使
用的管道防
腐绝缘层种类较多，
在检测项目及检测手段上也不尽
相同。
现在的集输管道仍以
石油沥青玻璃布为主，它以检测防腐
绝缘层的连续性、厚度、粘结力、绝缘电阻
等性能为主，
其中绝
缘电阻是综合反映防腐绝缘层状况的重要指标，
该项指标不
仅与
防腐材料有关，而且与施工质量有关。施工中对防腐绝缘
层的
任何损坏或防腐材料老化以及防腐结构发生浸水、
剥离、
破损、
开裂等
现象，都将表现为绝缘电阻下降。目前，随着新型检测仪
器的出现，防腐绝缘层
绝缘电阻已实现了不开挖的地面检测，
这
将为制定大修或更换防腐绝缘层管段提
供科学依据
[1]
。目前管道防腐层的检测方法中应用较多的是多频管中电流法与
地面电
场法的联合使用。
多频管中电流法的整套设备由英国雷迪公司生产的
RD-PCM
检测仪和天津
嘉信技术工程公司研制的管道防腐检测数据处理系
统
GDFFW
5.1
两部分组成。<
/p>
PCM
是
Pipeline
Current Mapper
的简称，即多频管中电流法，主要是测量管道中
电流衰减梯度，因此也叫电流梯度法。
PCM
系
统主要由一台发射机、一个接收
机和一个
A
字架组成，
多频管中电流法是由
PCM
发射机向管道施加多个频率的
电流信号，
使用接收机接收相
同频率的电流衰减信号，
该设备不受管道埋深的限
制，追踪检测
管道的信号电流，能自动存储检测数据。
PCM
的工作原理是向管道施加一定的电流后
,
电流沿管道
向远方延伸
,
用接
收机可以直接得到管
道中任何一点的电流强度。
电流在沿管道传送的过程中逐渐
衰减
变化并与管道防腐层的绝缘电阻率有关，
即防腐层的质量越高，
绝缘电阻率
越高，电流衰减的越慢，反之则越快。反映电流衰减变化的关系式为
[2]
：
I
I
0
e
ax
式中：
I
—在管道
上方读取的任意一点电流值，
A
；
<
/p>
I0
—发射机向管道发射的电流值，
A<
/p>
；
x
—测量点
到发射机发射点的距离，
m
；
a
—衰减系数
(
与管
道防腐层的绝缘电阻率、管道的直径、厚度和材质等有
关
)
。
同一条管道，
如果管道防腐层的平均绝缘电阻大，
衰减系数就小，
即检测电<
/p>
流值下降就慢。
如果管道的防腐层质量分布较均匀，
管道外防腐绝缘电阻率的差
别就不大。
管道中的电流
值对数与管道的距离成线性关系变化，
管道中电流值的
对数线性
斜率的大小是由管道防腐层的电阻率决定的。单位距离的电流变化率
(Y=lg(I1-
I2)/x)
与距离
X
之间的关系是一
条水平直线，
Y
值的单位为
db/km
或
db/m
。
当管道防腐层出现破损时，
电流会通过破损点流向大地该点处电流变化率
（
Y
值）突然增大（见图
1<
/p>
）
，由此可以判断管道防腐层的异常位置，即防腐层
的破损点位置。
图
1
电流变化率（
Y
值）与距离（
X
值）的曲线示意图
<
/p>
查找破损点的方法也叫地面电位电场法。
地面电位电场法的原理是
发射机向
管道施加一个电流信号，
电流信号沿管道向远方传播，
如果管道防腐层存在破损，
则电流信号会从破损点向土壤流失，
形成一个以破损点为中心的电场，
圆形电场
是单一的破损点，而椭圆形的电场是管道中其中一段出现的破损通过使用
A
字
架来寻找电场中心点（即破损点）的位置，并测量电流变化率的大小，
以判断破
损的位置和大小。
多频管中
电流法的用途：
①对管道进行跟踪，
确定管道走向；
②测定管道的
埋深；
③对管道防腐层总体质量状况
进行评价；
④用地面电位电场法对防腐层破
损点定位。
防腐层防护性能分级评价准则
1
绝缘电阻的分级标准
通常采用防腐层的绝缘电阻这个参量描述防腐层的总体防护性能。
防腐层的<
/p>
绝缘电阻
F
，
是
指单位长度防腐层的横向归一化面电阻；
F
的实用单位是：
Ω
·
m
2
。
防腐层绝缘电阻的分级标准采用
SY/T 5
918-94
《埋地钢质管道沥青防腐层大修理
技术规定》的规
定
(
见表
1)[3]
< br>。
表
1
防腐层参量分级
防腐层等级
绝缘电阻
/
Ω
·
m
2
老化程度及表
观
基本无老化
一级（优）
>10 000
二级（良）
5 000
～
10 000
老化轻微，
无剥
离和损坏
三级<
/p>
（一般）
）
3
000
～
5 000
四级（差
1
000
～
3 000
五级（劣）
<1 000
老化较轻，
基本
老化较严重，
< br>有
老化和剥离严
重，轻剥即掉
完整，
沥青发脆
剥
离
和
较
严
重
的吸水现象
在防腐层连续破损的情况下，
无须考虑其绝缘电阻的大小或级别，
< br>可直接判
为
5
级。根据参量分级
表来制定防腐层等级处理意见（见表
2
）
。
表
2
防
腐层等级处理意见表
防腐层等级
处置意见
一级（优）
正常运行管理
二级（良）
正常运行管理、
缩
短
再
评
价
周
期
三级（一般）
）
计划维修、调整
阴极保护、缩短
再评价周期
四级（差
立即维修、调整
阴
极
保
护
并
确
定再评价周期
五级（劣）
报
废
该
管
段
的
防腐层
2
检测技术要求
[2]
(1)
防腐层破损点检测结果开挖验证的准确率不低于
95%
；
(2)
< br>防腐层破损点定位精度不超过±
0.5m
；
(3)
管道防腐层等级分类的准确率不小于
90%
。
在役埋地管线防腐层性能测试实例
S
油田对某矿
M
站至
N
站输油管道防腐层进行了全面检测，采集了大量数
据，<
/p>
通过对数据的分析与处理，
对该管道的防腐层性能做了系统的评价
，
为该管
段防腐层的维修与更换提供了科学依据。
1
检测仪器
对这段在役埋地管线，
采用多频管中电流法评价管线外防腐层的安全质量状