防腐层状况检测方法及意义

1.燃气管道防腐层状况检测内容

燃气管道防腐层检测分为防腐层绝缘性测量和防腐层缺陷线密度检测。

地下燃气管道防腐层绝缘质量是反映管道整体老化程度的重要参数，也是划分评价单元的基本参数，必须进行准确的检测。《埋地钢质管道防腐绝缘层电阻率现场测量技术规定》（SY/T 6063—1994）规定采用变频选频法，从管道的阴极保护测试线发射和接收信号。在城镇燃气管道上没有阴极保护测试线，又存在大量的分支，限制了该仪器的使用。在全面检测时，应以开挖坑内暴露的管体为发射和接收点，注意检测单元中不得有钢质分支。一般检测时，则以管中电流法测试为主，其可靠度稍差，但基本不受接入点的限制。

1）在管道下沟回填的施工过程中，可能存在一些防腐层碰伤；管道埋地后第三方施工或土壤应力，也会造成防腐层老化破损。国内一般仅采用SL—2088型管道防腐层探测检漏仪，检测快捷，但实际使用中发现，由于周边其他管道的影响，经常发生误报，故应对所有报警点用DCVG仪进行鉴别。DCVG仪检测比较麻烦，进度效率较低，但精度较高。二者结合，可以较好地满足破损点修复任务，并最大限度避免不必要的开挖。

2）对于探坑内防腐层检测，《钢管防腐层检漏试验方法》（SY/T 0063—1999）规定使用电火花检测仪对暴露的防腐层进行检测。传统上都是将接地极插在探坑内管道附近的土壤中，铜丝电刷扫过防腐层，缺陷处就会有火花发生。然而曾经对三层夹克的钢管进行检测时发现，在破损处没有火花出现。经分析，是接地不当所致。对于早期的冷缠胶带防腐层，探坑附近的土壤中，总会存在许多破损点，插在土壤中的接地极通过这些破损点与管体连通。三层夹克整体质量优异，探坑两侧很长的管道上都没有破损点，接地极无法与管体良好连通，所以破损点处不会发生火花。对此，将检测仪的地线延长数十米，直接连到最近的凝液缸或阀门上，而不是插在土壤中，结果证实问题症结就在于此。

2.防腐层绝缘性测量方法

地下钢管腐蚀绝大多数为电化学腐蚀，防腐层是切断电流通道的主要手段，因而防腐层电阻率是反映防腐层绝缘性的最重要指标，也是阴极保护的基本依据，但是该指标的测定迄今尚无公认的现场无损检测手段。防腐层电阻率是防腐层电阻和防腐层面积的乘积，单位：Ω·m²。

（1）选频变频法

国内长输管道推荐采用选频变频法，开发了专用的仪器，有相应的行业标准和判据（SY/T 6063—1994《埋地钢质管道防腐绝缘层电阻率现场测量技术规定》），并有大量实际应用案例，国内部分燃气企业的外委评估都采用此法。

选频变频法测试数据重现性好，但管段上的三通将使结果产生较大偏差。对有三通的管段，先尝试改进接地极位置以消除三通的影响，但没有明显效果。又试图根据不同情况归纳测试数据的修正方法，结果没有找到规律。

（2）管道电流图（PCM）法

另一种方法为在英国雷迪探管仪的基础上，开发的管道电流图（PCM）法。PCM法在用于城市燃气管道时，对外界杂散电充干扰非常敏感，其读数重现性较差。

【例6-2】选频变频法和管道电流图（PCM）法测试对比。有人曾在长输管道进行过两种方法的测试对比，但其结论是否适用于城市燃气管道有待验证。在评估工作中，以6条市政路和6个庭院小区作比较样本，分别用两种方法依次测试，随后进行开挖验证，发现它们用于城市燃气管道都有较大局限。

（3）C扫描技术

根据国外资料，美国的C扫描技术，可用于有三通的管道，且抗干扰能力较强。但该技术所测数据如何分级，是必须要解决的难题。

以往国内防腐层分级判据是在长输管道防腐层上用选频变频取得的防腐层电阻率，而美国C扫描技术的分级判据是用电流衰减取得的防腐层电导率。

【例6-3】为针对城市燃气管道防腐层用C扫描技术制定适合的分级标准，进行了大量细致的摸索。首先选择满足选频变频操作条件的管段，进行两种方法的数据比较，又通过管道运行记录和30km样本管段开挖检测结果进行调整，找出其中的相对关系（防腐层电导率与国内标准的防腐层电阻率间的换算关系）后，适时将模型参数转换为防腐层电阻率，最终确定了与国内标准衔接并适合城市管道防腐层的分级标准，见表6-2。

表6-2 防腐层电阻率判据对比表

先进的检测技术可以提高检测数据的可靠性，进而保证模型的科学性，但引进国外先进技术必须注意配套引进并消化其软件。

【例6-4】城市燃气地下钢管防腐层绝缘性测试方法比较。对于防腐层绝缘性的现场测定，主要有选频变频法和管中电流法两种。行业标准SY/T6063—1994《埋地钢质管道防腐绝缘层电阻率现场测量技术规定》推荐采用选频变频法，指定了专用仪器，通过大量开挖检查，确定了分级判据并有大量实际应用成功案例。其使用前提是首端至末端间没有支管，这对长输管道不成问题，但在测试市政燃气管道时需要在三通处接线，从而受到很大限制。管中电流法可在三通以外接线。该方法目前尚未列入行业标准，其开发单位宣称与选频变频法所测数据有很好的一致性，故分级借用选频变频法的判据，其在国内部分城市管道上应用效果褒贬不一。为此结合小区管道改造工程，通过现场测试对比和开挖验证，以考察两种方法，尤其是管中电流法在市政管道检测的可行性。

（4）管段

某小区地下钢管总长553m，所选试验管段为干管，口径ϕ108×6，长度312m，沿小区道路敷设在人行道下0.8m左右，其上接有长度不等，通往楼栋的支管5条，口径ϕ76×5，所有管道防腐设计均为2内2外的4层加强级胶带。管道运行已8年，管内介质为0.07MPa的液化石油气。

检测前，在支管三通处开挖（KI，K2，K3，K4），使管段分成4段（有一条支管极短且位于小区的交叉路口上，没有开挖），检测管段分段和开挖点情况见表6-3及图6-2。

表6-3 管段情况一览表

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图6-2 管段分段和开挖点示意图

（5）仪器

管中电流法使用进口的测量仪（国内无此类产品），选频变频法使用国产的测量仪（国外无此类产品）。

（6）检测过程

为保证检测数据的客观性，选择了两家专业检测公司分别独立自行完成检测，笔者进行旁站监督配合，不参与检测方案制订。第一天由甲公司用管中电流法检测，第二天由乙公司用管中电流法检测，第三天由乙公司用选频变频法检测。待两家公司分别提交报告后，将所有管段全部开挖，按照国家有关标准逐项检查，完成验收报告，确定检测结果的可靠性。

（7）检测数据

1）甲公司用管中电流法检测数据见表6-4。

表6-4 绝缘性能测试数据

2）乙公司用管中电流法检测数据见表6-5。

表6-5 绝缘性能测试数据

3）乙公司用选频变频法检测结果见表6-6。

表6-6 绝缘性能测试数据

（8）讨论

1）管中电流法数据重现性：管中电流法测试数据受环境和操作人员水平影响很大，重现性差。同一管段两家公司的检测结果差别巨大，以1#管段为例，甲公司的结果是60230Ω·m²，属于“极好”等级，相当于新建优级管道；乙公司的结果仅1820Ω·m²，属于“较差”等级，应考虑大修。分析原因，可能与环境气候有关，甲公司检测时是晴天，乙公司检测时有阵雨。比较表6-4与表6-5可知，两家公司对不同管段检测结果的相对优劣顺序大致相同，均为1#管段明显优于其他管段，属于不同等级。表6-6所示选频变频法检测结果也显现同样趋势，但是相互差别较小，属于同一等级。

2）检测盲区：管中电流法检测盲区很大，甲公司实际检测长度172m，乙公司实际检测长度206m（扣除K3三通两侧共30m，有效长度为176m），都不到干管总长度的2/3，如果考虑支管，检测长度将不到管段总长度的1/3。选频变频法可检测全部管段。

盲区有两类。一是发射机附近15～20m内为一次场干扰区，根据发射机信号强度变化，最短不少于15m。此范围内接收机所接收信号直接来自于发射机，而不是管道感应磁场，故仪器使用规定，在此范围内采集数据无效。二是有电缆（包括电灯、电力、通信等）在管道上方且非常浅表时，管道感应信号完全为其他电缆的磁场所压制，根本检测不到信号，自然形成盲区。

3）支管、弯头的影响：管中电流法跨越支管的含义，是指检测段首端与仪器接电点是分离的，其间可以有支管，但检测段首端至末端间是不能有支管的。另外仪器使用规定，靠近三通、弯头的15～20m内不应采集数据，还要求可采集区内，连续检测长度应大于50m，太短可能产生较大误差。这是由于管中电流法在地面接收感应信号的衰减规律，其理论模型建立在无限长直管道基础上。在三通、弯头附近，所测信号实际是多段管道中信号的叠加，无法测取正确数据。选频变频法检测段首端与仪器接电点必须是同一点，但接收信号直接取自管道，不存在三通、弯头部位信号叠加问题，首末端甚至可以直接位于三通上。

实际上，两种方法测试时，均将三通处排除在外。然而三通、弯头部位由于表面不规则，并通常采用现场防腐，质量优劣相差巨大，是影响管段宏观性能的最不确定因素，其防腐绝缘情况直接影响对所在管段性能的总体评判。

4）数据可靠性：根据各自管中电流法的检测报告，两家公司都认为除1#管段外，其他管段均属于“极差”级，推断其防腐层厚度不够，胶带包缠不严，管体有均匀腐蚀。实际开挖情况表明，除破损点外，管道其余部分胶带搭接较均匀，管体完好无损，且1#管段与其他管段情况没有明显差别。乙公司根据选频变频法检测结果的报告，判定所有管段均为“中等”级，与实际情况基本相符。分析原因，管中电流法在地面接收的是感应信号，周边电磁场必然影响信号的接收。1#管段为直管段，而其他管段为保证检测长度，末端距三通往往太近，没有达到仪器规定的间隔，所测信号实际是管道中的信号与管段末端支管信号的叠加，从而使检测结果失真。检测还发现，各支管的影响情况不一，取决于周边杂散电流的方向。如有杂散电流汇入干管，会使测试结果偏高，反之则使测试结果偏低。

5）结论：管中电流法允许信号接人点位于被测管段之外，可以满足市政燃气管道普查时定性确定相对优劣的要求，但直管段长度应至少大于80m，且管段上方地表浅层不得有电缆干扰。

管中电流法可以用于防腐层绝缘性检测，但测试结果与选频变频法有很大差别，应在大量开挖基础上另行建立分级判据，而不宜借用选频变频法的分级判据。

管中电流法测试市政燃气管道时受周边环境和操作人员影响较大，在决定管段是否大修更换时，应以开挖三通后用选频变频法的检测结果作为判断依据。