ACVG、DCVG技术在输气管道外检测中的应用.pdf

2 0 1 1 年 第 3期 管 技 木 P i p e l i n e Te c h n i q u e 设 备 Eq u i p me n t 2 01 1 No ． 3 AC VG、 DC V G技术在输气管道外检测 中的应用 车 飞， 高海霞， 刘新鄂， 张健 北京 西管安通检测技术有限公司 ， 北京1 0 0 0 1 2 摘要 外防腐层是埋地钢制管道控制腐蚀的重要部分 ， A C V G和 D C V G是基 于不同原理的两种外防 腐层检测技术。文中通过对某在役管道 A C V G、 D C V G地面间接检测结果进行分析比较 ， 并在直接 开挖 结果对上述两种检测结果验证的基础上 ， 总结 了A C V G和 D C V G对外防腐层缺 陷检测的不同优势， 此 两种检测方法配合使 用可以大大提高外防腐层缺 陷的检测准确度。 关键词 埋地管道 ； 腐蚀 ； 防腐层缺陷； 电位梯度 中图分类号 T E 9 8 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 1 0 3 0 0 5 1 0 3 Ap pl i c a t i o n o f t he ACVG a n d DCVG Te c hn o l o g y t o t h e De t e c t i o n o f Co a t i n g De f e c t s i n Bur i e d Pi p e l i n e s C HE F e i ， GAO Ha i x i a ， L I U Xi n e ， Z HA NG J i a n B e ij i n g We s t T u b e I n s p e c t i o n T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 1 2 ， C h i n a Ab s t r a c t P a c k i n g a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g o n s t e e l p i p e s i s o n e o f t h e i mp o r t a n t me t h o d s t o p r e v e n t t h e c o r r o s i o n o f b u r i e d p i p e s ， A CV G a n d DC VG a r e t w o k i n d s o f d e t e c t i n g t e c h n o l o g y b a s e d o n d i f f e r e n t p r i n c i p l e s ． T h e p a p e r a n a l y s e s t h e r e s u l t s o f d e t e c t i n g i n AC VG a n d D CVG， a n d v e r i fi e s t h e fi n a l r e s u l t s i n c o mp a r i s o n wi t h t h e d i r e c t d i g g i n g r e s u l t s ． I t s u mma r i z e s t h e d i f f e r e n t a d v a n t a g e s o f t h e AC VG a n d D CV G d e t e c t a b i l i t y t o a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g d e f e c t s a n d p r o v e s t h a t t h e c o mb i n e d u s e o f t h e t w o k i n d s o f d e t e c t i n g me t h o d s c a n d e t e c t t h e d e f e c t s o f a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g mo r e e f f e c t i v e l y ． Ke y wo r d s u n d e r g r o u n d p i p e l i n e ； c o r r o s i o n ； d e fi c i e n c y o f p r o t e c t i o n c o a t i n g ； v o l t a g e g r a d i e n t 0 引言 埋地钢质管道由于腐蚀破坏而引发的恶性事故 ， 往往造成巨大的经济损失。油气输送管线造价高 ， 穿 越地域广 阔， 涉及 的地域类型复杂 ， 一旦发生腐蚀引 起的穿孔 、 破裂 ， 就会造成严重事故。 外防腐层和阴极保 护是 目前在役 油气 管道控制 腐蚀的主要技术 ， A C V G和 D C V G技术 能够有效评价 外防腐层整体性能和阴极保护有效性 ， 文中基于两种 检测方法的理论 ， 将 两种方法应用于实际检测 中， 证 实了同时使用两种技 术对油气管道 外检测具有较好 的效果。 1 检测原理 1 ． 1 A C VG检测原理 A C V G A l t e r n a t i n g C u r r e n t V o l t a g e G r a d i e n t 即 交 流地电位梯度法 的检测原理是发射机 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 收稿 日期 2 0 1 0 0 31 2 收修 改稿 日期 2 0 1 01 2 0 6 一 部分 ， 形 成 一 个 以破 损 点 为 中心 的 电 场， 通 过 P C M A字架感应破损点周围的电场， 从而检测到 防腐层破损点 的准确位置和大小。根据大量的检测 数据 ， 圆形电场是单一的破 损点形成的 ， 而椭圆形 的 电场是管道 中其 中一段 出现的破损 形成的。 在 A C V G检测 中， 当对防腐层漏点定位后 ， 位 于 漏点正上方时 ， 仪器上所显示 的值表示漏点的大小 ， 示值越高 ， 防腐层缺陷越严重。 1 ． 2 DC V G 工 作原理 及测试 方 法 D C V G D i r e c t C u r r e n t V o l t a g e G r a d i e n t 即直流地 电位梯度法 ， 在施加了阴极保护的埋地 管线上 ， 电流 经过土壤介质流人管道 防腐层破损而裸露的管道处 ， 会在管道防腐层破损处的地面上形成 一个电压梯度 场 。根据土壤电阻率的不同， 电压梯度场将在十几 m 到几十 m的范围内变化 ， 电压梯度主要分布在离电场 中心较近的区域 0 ． 9～1 ． 8 m 。通常 ， 随着防腐层破 损面积增 大和越接近破损点 ， 电压梯度会变 的越大、 越集中。为了去除其他 电源 的干扰 ， D C V G检测技术 采用不对称的直流间断信号加在管道上 ， 这个间断的 5 2 Pi p e l i n e Te c h n i q u e a n d Eq u i p me n t Ma v ． 2 01 1 电压信号可通过通断阴极保护电源的输出实现， 通过 在管道上方的2个接地探极 C u ／ C u S O 电极 和与探 极连接的中心零位的高灵敏度 m V表来检测因管道防 腐层破损而产生的电压梯度 ， 从而判断管道破损点 的 位置和大小 J 。 检测人员沿着管线地表径 直前行 ， 将饱和硫酸铜 探杖一前一后 与土壤接触 ， 探杖之 间的距离保持在 1 ． 5 ～ 2 ． 0 m之间。当地面上放置的电极接近防腐层 漏点时 ， m V表指针开始有脉冲响应 ， 指针摆动指 向防 腐层漏点。当检测人员跨过防腐层漏点时， 指针方向 会完全逆转 ， 当破损点在两探杖中间时， m V表指针指 示为中心零位 ， 再将两探杖间的距离逐渐减少 ， 可进 一 步精确地确定埋地金属管道 防腐层缺陷位置 ， 检测 示意图如图 1 所示 。 接近缺陷 缺陷上方 走过缺陷 翻 l 弱 j jj f _／ l／ - 图 1 D C V G 检测防腐层漏点示意图 D C V G检测中， 检测人员根据 D C V G表盘指针寻 找防腐层漏点， 并对其进行定位， 准确定位后， 根据采 集到相关电性参数计算防腐层漏点的 I R值 。 I R _ O L ／ R E 口 l J1 一 ，J t 一 ■ 式中 O L ／ R E为漏点 上方 垂直于管道 方 向的远 地电 位， 对漏点 I R值的大小起决定性作用； d 为漏点至上 游测试桩的距离 ； S 为上游测试桩 D C V G数据； S 为 下游测试桩 D C V G数据 ； d 一 d 为漏点上游测试桩与 下游测试桩之间的距离。 O L ／ R E值越大 ， 则说明此处防腐层破损情况越严 重 ， I R值是综合了 O L ／ R E值和漏点与测试桩距离等 相关参数 ， 根据标准计算 出的表示漏点腐蚀程度及维 修级别 的参数。I R值 越高， 则 防腐层 缺 陷越严 重。 2 AC V G、 D C V G在某输气管道外检测中的应用 2 ． 1 主要检测仪器 选用 P C M A C V G检测仪和 D C V G检测 仪 ， 分别 对在役输气管道进行间接检测 ， 分析 比较两种检测方 法对不同防腐层缺陷的可检出性及检测精度。 2 ． 2 DC V G／ C I P S检测结果 由于整条在役管线检测数据量较大， 仅从 中选取 部分检测数据来分析两种检测技术在管道防腐层漏 点定位方面的特点及互补性。表 1 是管道上 3处漏点 经 A C V G和 D C V G的检测值。 表 1 A C VG和 DC V G检测结果 从 A C V G和 D C V G检测结果 可以看 出， 1 漏点 A C V G检测值为 3 3 d B， 为3个漏点 中检测值最低的漏 点 ， 但 D C V G所检测计算出的 I R降为 2 8 ％ ， 比其他两 个漏点高 ； 而 2 漏点和 3 漏点的 A C V G值达到 5 0多 d B， 可 D C V G检测计算出的 I R降却不到 1 ％。可以肯 定 ， 3处管道的防腐层均存在问题 ， 为了进一步分析两 种检测结果产生差异的原因， 对三处管道进行直接开 挖检测验证并修复。 2 ． 3 直接开挖检测与分析 经对上述三处漏点进行直接 开挖检测发现 ， 这三 处的防腐层均发生破损， 形貌如图 2～图 4所示。 图 2 1 挣 漏点 图 3 2 } } 漏点 1 漏点为管道补 口处无补 口材料 ， 导致大面积金 属管体直接裸露于土壤 中， 大量阴极保护 电流流失 ， 随着时间推移 ， 金属管体将变成阳极 ， 将会导致管体 金属腐蚀穿孔 。 第 3期 车飞等 A C V G、 D C V G技术在输气管道外检测 中的应用 5 3 图 4 3 漏 点 2 N点为管道弯头处无 防腐层 ， 环氧粉末与管体 几乎没有粘结力 ， 部分环氧粉末 已经剥落 ， 部分管体 裸露， 与淤泥直接接触。 3 漏点为防腐层机械损伤， 防腐层撕开长度约 3 0 m m， 金属管体裸露 ， 导致部分阴极保护电流流失 。 管道受防腐层和阴极保护电流双重保护。根据 3 个防腐层破损点的检测结果得知 ， A C V G检测结果与 D C V G检测结果未必一致 ， A C V G的检测值与防腐层 破损点的腐蚀程度也可能不一致 ， 但是 D C V G的检测 结果与破损点 的腐蚀程度一致。因为 A C V G检测 出 的结果仅仅与防腐层破损面积有关 ， 即防腐层中电流 流失有关 ； 而 D C V G的检测结果不仅与防腐层的破损 面积有关 ， 还与管道受 阴极保护的有效性有关。若管 道的防腐层破损面积很大， 则 A C V G检测值大， 但如 果此时管道的阴极保护状态还处 于有效 ， 则 D C V G所 测 I R降不会很大 ， 漏点 2的检测结果证 明如此 ， 此处 大面积管段无 防腐层 ， 因而 A C V G值很大 ， 但 D C V G 值不是很大 ， 说 明管段仍然 在有效 的阴极保护 范 围 内。 1 漏点位于补 口处 ， 由于无补 口防腐材料 ， 导致 上接 第 5 O页 [ 2 ] 王瑞利， 李斌 ， 高强． 漏磁检测与超声波检测技术应用对 比． 管道技术与设备 ， 2 0 0 6 5 1 51 7 ． [ 3 ] 戴波， 盛沙， 董基希， 等． 原油管道腐蚀内检测技术研究． 管道技术与设备， 2 0 0 7 3 1 5一l 7 ． [ 4 ] C A WL E Y P， A D A M S R D ． T h e l o c a t i o n o f d e f e c t s i n s t r u c l u r e s f r o m me a s u r e me n t s o f n a t u r a l f r e q u e n c i e s ．J o u r n a l o f S t r a i n A n a l y s i s ， 1 9 7 9 ， 1 4 2 4 95 7 ． [ 5 ] I D I C H A N D Y V G， G A N A P A T H Y C ． M o d a l p a r a m e t e r s f o r s t r u c t u r a l i n t e g r i t y o f fi x e d o f f s h o r e p l a t f o r ms ． E x p e r i me n t a l Me c h a n i c s ， 1 9 9 0 ， 3 0 4 3 8 2 3 9 1 ． [ 6 ] S A L A N E H J ， B A L D WI N J W． I d e n t i fi c a t i o n o f m o d a l p r o p e r t i e s o f b ri d g e s ， J o u r n a l o f S t r u c t u r al E n g i n e e ri n g ， 1 9 9 0， 1 1 6 7 2 0 0 8 2 0 2 1 ． 金属管体直接裸露在淤泥中 ， 破损面积虽然没有 2 漏 点大 ， 但是此处 D C V G检测到的 I R降非常大， 说 明此 处阴极保护电流的流失远比 2 漏点严重 ， 阴极保护对 管道 已不起保护作用 ， 随着 时间推移 ， 金属管体变成 阳极 ， 将导致管体金属腐蚀穿孔。D C V G的检测结果 结合了防腐层 的破损面积与阴极保护有效性双重 因 素。A C V G的检测结果更侧重于防腐层 的破损面积。 3 结束语 通过对某在役输气管道分别进行 A C V G和 D C V G 间接检测 ， 再经直接开挖检测 ， 证实了两种检测方法 的互补性 ， 并分析了两种检测方法在 防腐层破损面积 和阴极保护电流流失方面的不同检测特点。目前 ， 管 道外防腐层的检测方法很多， 然而任何一种检测方法 都有其优势及局限性 ， 所取得的检测数据往往会受到 一 系列因素的影响， 因此 同时使用多种 间接检测方法 可以提高防腐层缺陷的可检出性， 从而保证检测结果 的可靠性 ， 为油气管道的有效维护与安全管理提供科 学的决策依据。 参考文献 [ 1 ] 耿铂， 余越泉． P C M管道电流检测系统介绍及应用． 腐蚀 与防护 ， 2 0 0 2 1 2 l一 2 3 ． [ 2 ] 林守江． 埋地钢管外防腐层状况检测系统一交变电流梯 度法原理． 地下管线管理， 2 0 0 2 3 3 4 6 3 4 7 ． [ 3 ] 周琰， 勒世久． 埋地管道防腐层缺陷 D C V G检测技术研 究及应用． 管道技术与设备， 2 0 0 1 5 3 8 4 0 ． [ 4 ] L E E D D J ， G R A P I G L I A J ． T h e D C V o l t a g e g r a d i e n t m e t h o d f o r a c c u r a t e d e l i n e a t i o n o f c o a t i n g d e f e c t s o n b u ri e d p i p e l i n e s ． C o r r o s i o n P r e v e n t i o n C o n t r o 1 ． 1 9 9 5 7 7 8 6 ． 作者简介 车飞 1 9 8 3 一 ， 硕士研究生， 研究方向为无损检测。 [ 7 ] S A L A WU O S ， WI L L I A MS C ． A r e v i e w o f f u l l s c a l e d y n a m i c t e s t i n g o f brid g e s t ruc t u r e s ．En g i n e e rin g St r u c t u r e s ， 1 99 5， 1 7 2 1 1 31 2 1 ． [ 8 ] 邓焱 ， 严普强． 梁及 桥梁应变模 态与损伤 测量的新方法． 清华大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 0 ， 4 0 1 1 1 2 31 2 7 ． [ 9 ] 史治宇． 基于有限多个测点信息的结构破损诊断研究． 振 动工程学报 ， 2 0 0 2 ， 1 5 2 2 0 3 2 0 6 ． [ 1 0 ] 李洪升， 杨智荣， 李亚民， 等． 压力管道腐蚀灾变检测的 应变敏度 比法． 工程力学 ， 2 0 0 7 ， 2 4 3 1 6 51 6 9 ． [ 1 1 ] S A L A WU O S ．D e t e c t i o n o f s t ruc t u r al d a m a g e t h r o u g h c h a n g e s i n f r e q ue n c y a r e v i e w．En g i n e e rin g S t r u c t u r e， 1 9 9 7， 1 9 9 7 1 87 2 3 ． 作者简介 徐忠成 1 9 7 9 一 ， 工程师， 工学硕士， 主要从事承压 类设备检验检测。