地下管道防腐检测中若干问题的判断技术

1 、 前言

埋地管道防腐检测可分为管道外防腐检测和内防腐检测，管道在线运行时外防腐检测可分为人体电容法（电流差法）、多频管中电流法、变频选频法、密间隔电位检测法等，一般都是在埋土管道上方地表的检测。内检测是利用管道内流体的自身流动，带动管道内检测器运行，来实现管道内检测的一种方法。常用的有超声检测法、漏磁检测法、扫描成像法、涡流检测法等。实施内检测一般均需将管道割开，放进检测器，实施检测，内检测一般需要很高的检测成本，且对直径较小的管道不适用，限于篇幅本文只论述管道外检测中人体电容法的具体判断技术，熟练掌握该技术，可以为单位节约可观的仪器添置费用，可以给危险管道预警消隐，确保管道运输的安全运营。

2 、 检测范围的判断

2 ． 1 盲区的判断

发射机向管道施加交变电流信号以后建立起单线 —— 大地回路的地下管道检测电磁场，在发射机附近有如下三个因素会影响地下管道的检测。（ 1 ）来自发射机的电磁场。（ 2 ）发射线和接地线上的电磁场。（ 3 ）接地点的电磁场。这三个因素会使目标管线信号发生偏移，检测人员常称之为发射机的盲区。盲区的辐射半径由发射机位置、接地点位置、发射线和接地线位置、发射功率等因素判断。

2 ． 2 最佳检测范围的判断

离开发射机盲区就可以开始检测，检测时需要探管仪导向，需要探测管道埋深作为判断漏点大小的依据，探管测深是两个不同的检测项目，采用 45 度法测深时，探管仪在管道正上方接收到目标管线的信号，还要确保探头在与目标管线走向成 90 度，在地表平移到离目标管线上方相当于管道埋深时，收到足够强的信号，才能保证测深的精度。管位与深度的正确与否关系到检漏仪拾取信号的大小，偏离目标管线越远，漏点处拾取的信号越小，就有可能将大漏点，中等漏点误判成小漏点。

对于较大管道上漏点的判断：位于管道底部和管道顶部的漏点即使信号强度一样，漏点大小也不一样，接收机收到的信号强度离管中心点每相差 1 米，就相当于减少 400mv 左右的等效电位。

2 ． 3 最远检测距离的判断

探管仪是接收的磁场信号，检漏仪接收的是电位差信号。由于磁场的穿透性很强，检漏仪在检测一段距离以后首先是调不到静态信号值，接着是管道底部的小漏点漏检，然后中等漏点漏检，最后大漏点也漏检。有效检漏距离的确定可采取如下三个办法判断。

（ 1 ） 磁场强度法：当探管仪灵敏度只调到中档位置信号不明显时，就不必再向前检测。

（ 2 ） 检漏仪静态信号法：检漏仪如果调不到静态信号情况下，显示的小数字也相当于大漏点。

（ 3 ） 漏点比例法：如果管道防腐材料相同，铺设时间一样。靠近信号源查到很多漏点，远离信号源却查不到漏点，那就说明到了射程终点，再继续向前检测会因漏点信号辐射不到地表而误判成没有漏点。

上述检测项目由近而远划分分别是：发射机盲区，有效检漏距离，有效测深距离，有效探管距离。

3 、 漏点位置的判断

漏点位置的判断可采用如下三种方法。

3 ． 1 移动参比法（纵向法）

两名检测人员沿管线走向检测，当前面的人走到漏点电位辐射边缘时，检漏仪开始有反应，当前面的人走到漏点正上方时，仪器显示值最大，继续向前移动，当两名检测人员距漏点中心点距离相等时，仪器显示值为零，继续移动，后面的人走到这一点时，仪器显示值又最大，此时就可初步定位漏点。

3 ． 2 固定电位比较法

移动参比法存在两人移动时，由于两人所踩的位置不同使两人所感应的漏点上方地表电位均在变化，到底是哪一位电位的变化而引起的检漏仪示值变化无法确定。此时探管的人位于管道漏点上方，检漏人员离管道上方 4~5 米的距离站立不动，探管人员在管线初定漏点中心与管道走向作等距离平行移动，如果两边读数下降值相等说明漏点定位准确；如果示值不相等，中心点应向示值高的那一边调整，直到两边下降值相等时为止。

3 ． 3 管道旁侧移动法

此法主要用于检测防腐层漏点定位与管位是否一致。排除十字交叉管道、牺牲阳极地床信号、接地电缆等干扰，也可采用两种办法：一种是一人位于管道上方无破损处，另一人位于破损正上方作与管道走向垂直方向移动，比较电位，如果最大点在管道上方，就是防腐层破损，否则就是干扰信号。另一种办法是一人位于管道防腐层破损上方，另一人位于管道上方，相距五米作与管道走向平行移动 , 原信号不变 , 就是管道或电缆的干扰信号，原信号变小就是防腐层漏点。

4 、 漏点在管体上下左右的判断

为了减少修补破损点土方的开挖量，对于管径较大，埋土较浅的管道应判断出破损点在管体上下左右的位置，方法是先探出管道中心沿线地表投影，再划出管道地表直径范围，最后定位防腐层漏点中心是否在此范围之内或边缘，中心点在管道上下左右位置

5 、 防腐层漏点大小的判断

防腐层漏点大小的判断可采用如下四种方法：

（ 1 ）数字直读法：以漏点附近正常完好管道作为测试的对比段，表头读数净增 300~600mv 为小漏点， 600~900mv 为中漏点，大于 900mv 为大漏点。

（ 2 ）辐射距离法：漏点上方的地表测试电位，会测到一个以漏点为中心的圆形电位场，通过辐射直径大小的比较，可以判断出管道上漏点的大小。小漏点直径在 3 米之内，大漏点在 8 米以上，中漏点介于两者之间。

（ 3 ）统计图表法：如果以表头显示数值和辐射距离这个因素作图。图上在漏点处将会显示出一个个三角形，三角形的大小近似代表了管道上破损点的大小，

（ 4 ）公式修正法：发射机的功率，管道的大小，防腐层绝缘电阻，发射电流沿管线传输的衰减等因素均可通过接收机增益的提高或降低调节以抵消，检测人员以破损附近完好管段的静态信号为对比点进行参考，下面五个因素对检测信号的拾取影响很大，需要如下公式进行修正：

式中： mV— 为修正后的泄漏处电位差；

mV— 为实测时的电位差；

D— 为管道埋土深度（单位为米）；

L— 为泄漏电流处的辐射距离，直径从开始变大到结束（单位为米）；

L— 为检漏线长度，两操作者之间的距离（大、中漏点适用）（单位为米）；

F— 为土壤介电常数修正系数，特干土取 0.5, 一般土取 1, 湿润土取 2 。

经过公式修正后的电位差所表示的漏点面积大小，经开挖验证，小漏点相当于指甲大小，大漏点大于手表壳，中等漏点介于两者之间。

6 、 开挖验证判断

破损点定位以后 , 对于那些严重影响阴极保护效果的大中破损点和已发生腐蚀穿孔泄漏点 , 必须开挖进行修补。为了确保能挖到破损点，必须将漏点记号做在管道漏点正上方的地面，水泥沥青路面可以喷漆作标记，泥土地面可以木桩作标记，荒草，水塘可以铁丝扣以彩色布条插入其上以便更加显目，还要以参照物为标准记下相对距离。开挖时应以记号为中心沿管线走向等距离开挖。如果已见到管道而见不到漏点，那么就要进行扩坑，将原来的钟形坑扩开成方形坑，控至管道悬空 20cm 以上，以便进一步用如下的方法查找漏点。

(1) 直接观察法：扩坑以后观察管段变长，位于管道顶部的大中漏点比较明显，可以用肉眼直接观察到。

（ 2 ）高压电火花检测法：管道被开挖到悬空以后，可将高压电火花调到该管道防腐层规定的检测电压，用毛刷探头在管道周围防腐层上扫刷，当扫到破损处时，仪器会报警。此法大中小漏点均能扫到。

（ 3 ）镜面反照法：如果没有电火花仪器可用较大的镜面，再配以放大镜放在管道底部进行反照，这样也能解决管道底部漏点不能直接观察的问题。

(4) 湿布涂抹法：发射机仍在向管道施加信号，检漏仪检漏线导电鱼夹与湿布性相连在管体上涂抹，当抹到漏点处时，信号变大。

（ 5 ）泥土再测电位法：发射机仍在向管道施加信号，原漏点定位处管道已被挖至悬空，采用上述方法仍未找出漏点的具体位置，可采取此办法。用检漏仪测量泥土中的电位，如果两边电位不相等，向电位高的一边挖，就可挖到漏点。

1 处和 5 处地表，破损在管顶 3 处可直接看到；破损点 2 处仍在泥土中， 1 处仍有电位且比 5 处大得多，须向 2 处继续挖，才能见到破损点；点在管底 4 处，须镜面反照方可看到；

（ 6 ）涂层测厚法：采用上述五种方法以后仍未找出漏点的位置，那就采用涂层测厚仪测量已挖出管道部位防腐层厚度，如果某一点防腐层厚度不达标或者含有导电介质，绝缘电阻过小，数字式检漏仪在地表也能测出这些部位，在测出设计标准规定厚度不达标的防腐层缺陷处，也应挖出进行处理。

7 、 管道防腐层绝缘电阻值判断

管道防腐层的绝缘电阻值是设计阴极保护选择方案和保护电流密度的重要依据。早先最原始的方法：采用开挖方式，破坏原有管道防腐层，再用电位差法或拭布法进行测试，现已被如下几种无损检测方法所代替。

7 ． 1 变频选频法

在无分支的钢质防腐管道上。发射信号源，建立起载流管线沿单一大地回路的检测场，分别用两台接收机测试发射处和任意长管段上的信号值，调节适当的频率使发射电频与远端电频差值等于或稍大于 23dB 。根据频率域电磁法衰变原理，将管材、管径、测试长度、土壤电阻率、使用频率、电平差值等测试参数代入专用计算软件，就可实现防腐层绝缘电阻的无损在线测量。

7 ． 2 一次性测试距离法

采用单频发射固定某一功率，观察总测试距离，按双向发射计算其中一边能达到 5km 以上为优， 2.5~5km 为良， 1.5~2.5km 为中， 1~1.5km 为差，小于 1km 为劣，此法是在将管径、土壤电阻率等影响因素忽略不计的情况下的估值，在有其它办法配合的情况下可以作为参考。

7 ． 3 百米场强衰耗法

此法采用单频发射，一百米为整数 50 ， 100 ， 200 ，任意长度均可换算。测试时，避开管线拐弯、深度变化、破损上方、分支等特征点取信号。对于埋深、管径的变化均要进行归一化处理。该法是 100 米为中心，优质管道可选 200 米为一测段，差的管道可选 50 米为一测段，计距方法可用计距线、 50 或 100 米的测绳、钢卷尺、 GPS 。划分标准如下：每 100 米衰耗值，小于 50 为优， 50~100 为良， 100~200 为中， 200-400 为差，大于 400 为劣。

8 、 管体腐蚀程度判断

管体腐蚀程度一般用涡流、超声、电磁、射线法直接测量，对于在地表遥测，判断难度要比上述几种方法大得多，在满足测试条件的情况下，可以用下面几种方法进行判断。

8 ． 1 四级衰耗法

（ 1 ） 算术级数衰耗：为正常完好管道

（ 2 ） 几何级数衰耗：为处于中等状态的管道或三通分支处

（ 3 ） 指数级数衰耗：外防腐蚀层已完全失效的管道

（ 4 ） 不规则衰耗：管道好中差状态并存，外防腐层完好处与破损处并存。

8 ． 2 多项缺陷积分法

影响管道运行寿命的因素很多，将这些因素的重要性程度，分配一定比例的分数，进行积分，按积分的多少再决定是否修理或更换管道。具体因素有：管道的运行年限、管道壁厚、管道防腐层状况、阴极保护效果、管道接头、土壤类型、已发生泄漏史、地区分类、穿越状况、工作压力、管径、管道覆土层状况等，分级越细判断越准。

8 ． 3 腐蚀速率推断法

腐蚀速率推断法主要是从管内和管外两个方面来推断。管道外部推断主要是测试土壤电阻值为主，其他一些因素为辅的方法来推断腐蚀速度，如下表：

管道内腐蚀主要测试输送介质的腐蚀性，输送天然气时主要是 H2S 和 CO2 的含量 , 原油则是 S,H2O, 成品油则是 O2 和 H2O 的含量 , 这些都将造成管内腐蚀的环境。

8 ． 4 综合参数异常评价法

无论是电化学腐蚀，杂散电流腐蚀还是还是厌氧菌腐蚀，其结果都是金属量蚀失，造成埋地钢管电性分布参数 R 、 G 、 L 、 C 变异，只要找出这些变异处，经过和常规管段相比，就可以确定腐蚀严重部位。

（ 1 ）电流在管道上传输，在管道严重故障处会有电流波的反射透射现象，电流波的反射，方向相反，抵消了磁场信号。如果管道某处用最大法探测时，向远处探测信号反而变强，此点即为严重腐蚀点。

（ 2 ）电流在管道上传输，同样在严重故障处会有电压波反射和透射现象。反射电压使故障前电压叠加，故障后突然降低。用人体电容法接收信号时，无论是纵向法还是横向法检测，此点的前后都会有明显的变化。

（ 3 ）对大而深的腐蚀坑，电流经过此点时会绕过蚀坑，磁力线发生弯曲。地表采样的近似线电流，也会弯曲。如果检测人员在此点将探头平行于埋地管道就不回零，而正常管道在此点应为回零，那么就可以判定此点就是较大的蚀坑。

9 、 管体穿孔泄漏判断

在防腐层破损处管体是否已发生穿孔引起泄漏，是通过两次测试进行对比，再作相关分析进行判断。

防腐层漏点处泄漏面积会随着时间的延长逐步变大，由地表检测到的泄漏电位在进行归一化处理后可进行面积和电位的换算，由于管道穿孔以后，引起输送介质的泄漏，介质的介电常数与泄漏电位有很大的关系，通过三个以上的漏点处进行对比，遵循三取两胜、少数服从多数的原则，找出异常泄漏点，从而判断防腐层破损处是否已经发生穿孔。